新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点及安装方法

1.本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点及安装方法。


背景技术：

2.我国地处亚欧板块交界处，属于地震多发地区，地震之后大量建筑物的倒塌对社会造成巨大经济损失，灾后的重建工作复杂且艰巨。预制装配式建筑具有成本低、施工工期短、绿色环保的优点，可以实现灾后快速重建。
3.传统建筑主要通过主体结构的弹塑性变形来耗散地震产生的能量，其抗震能力有有限，且难免出现建筑结构破坏的现象，现在通常对建筑结构附加一些耗能装置来增强结构的抗震能力。随着消能减震技术的发展，出现了许多阻尼器，其中摩擦阻尼器因其构造简单、造价低廉和效果明显等特点被广泛应用。
4.中国专利(cn202111152433.5)公开了一种摩擦耗能旋转自复位节点装置，包括第一连接端、第二连接端、铰接环，铰接螺栓，旋转自复位机构，旋转自复位机构包括两组摩擦底板、摩擦盖板和碟形弹簧组；摩擦底板与摩擦盖板的接触面沿环向分别预制若干个偶数等分的正螺旋面，摩擦底板摩擦盖板的接触面分别呈凹凸相对布置；该专利仅通过碟形弹簧组在压力作用下产生弹性变形和摩擦耗能，摩擦耗能低，同时，一旦碟形弹簧组损坏，摩擦底板与摩擦盖板之间的预紧力消失，则起不到摩擦耗能的作用；且在摩擦底板与摩擦盖板之间仅设置了一个正螺旋面，当摩擦底板与摩擦盖板发生相对转动时，容易出现凸起在最高突变面处发生突然错动的现象，影响结构正常使用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点及安装方法，提高了摩擦耗能，避免了凸起之间在最高突变面处发生错动的现象。
6.本发明提供了一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，包括两个方钢管柱和钢梁，两个方钢管柱上下相互对接，方钢管柱外周设置用于连接两个方钢管柱的外套筒，钢梁通过外套筒与两个方钢管柱连接，钢梁与外套筒之间设置自复位旋转装置，自复位旋转装置包括第一连接板和第二连接板，第一连接板靠近第二连接板的一侧设置双侧阻尼片，双侧阻尼片上设置若干第一卡接部，双侧阻尼片两侧设置摩擦片，摩擦片上对应第一卡接部设置通孔，两个摩擦片外侧端依次设置单侧阻尼片和若干碟簧组件，单侧阻尼片与第二连接板固接，单侧阻尼片上对应第一卡接部设置第二卡接部，第二卡接部贯穿摩擦片上的通孔设置，碟簧组件、单侧阻尼片、摩擦片和双侧阻尼片通过连接件连接。
7.当钢梁受到外力作用发生变形时，自复位旋转装置内的双侧阻尼片和单侧阻尼片发生相对转动，摩擦片置于双侧阻尼片和单侧阻尼片之间进行耗能，摩擦片还具有可更换性。碟簧组件与连接件配合，将摩擦片与双侧阻尼片和单侧阻尼片紧密贴合，对摩擦片产生
预紧作用，充分发挥摩擦片的耗能特性。当双侧阻尼片和单侧阻尼片发生转动趋势时，碟簧组件会产生弹性变形，保证梁端变形的自恢复功能。
8.所述的第二卡接部的数量与第一卡接部数量一致。提高了单侧阻尼片和双侧阻尼片之间的阻尼承载力。同时，碟簧组件的数量与第一卡接部数量一致。
9.所述的第一卡接部和第二卡接部均包括若干凸起部和凹陷部，第一卡接部和第二卡接部的接触面分别呈凹凸相对布置。第一卡接部的凸起部卡入第二卡接部的凹陷部，第二卡接部的凸起部卡入第一卡接部的凹陷部，双侧阻尼片和单侧阻尼片发生相对转动时，凸起部在凹陷部内发生相对移动，使得碟簧组件被压缩，从而使碟簧组件的弹性势能进一步增大，提高自复位旋转装置的自复位能力。
10.所述的第一卡接部的数量为五个，其中四个第一卡接部呈圆周阵列设置，另外一个第一卡接部位于圆周阵列的中心。五个第一卡接部限制了转动阻尼范围，不会出现凸起部在最高突变面处发生突然错动问题。同时，一旦其中一个第一卡接部发生破损，还有其他第一卡接部继续维持正常的工作。碟簧组件的数量为五个，当其中一个碟簧组件失效，其他碟簧组件仍然能为双侧阻尼片和单侧阻尼片提供预紧力，保证结构正常使用。
11.所述的连接件包括连接轴和与连接轴配合的螺母。连接轴可以为高强螺栓，高强螺栓的抗剪能力强，提高了自复位旋转装置的抗剪能力。
12.所述的自复位旋转装置上下两侧均设置加强板，自复位旋转装置、外套筒和钢梁通过加强板连接。加强板不仅具有连接自复位旋转装置、外套筒和钢梁的作用，还具有屈曲变形耗能以及震后可更换的功能。同时，加强板还能起到承担梁端荷载引起的弯矩作用。
13.所述的第一连接板和第二连接板均包括第一部、第二部和第三部，第一部的一端与第二部的一端相连，第二部的另一端与第三部的一端相连；第一部的延伸方向与第三部的延伸方向相同，第二部的延伸方向与第一部的延伸方向垂直，第一部和第三部分别与加强板连接，第一连接板上的第二部与双侧阻尼片连接，第二连接板上的第二部与单侧阻尼片连接。第一连接板和第二连接板呈u型设置，提高了第一连接板和第二连接板对剪力和弯矩的承受能力。第二连接板的第二部上设置水平长条孔，长条孔可调整单侧阻尼片的预紧作用和转动特性。
14.所述的第一部和第三部之间设置腹板。腹板提高了第一连接板和第二连接板对剪力和弯矩的承受能力。
15.所述的外套筒上对应腹板设置第三连接板。第三连接板提高了外套筒与自复位旋转装置连接的稳定性和牢固性。
16.本发明提供了一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点安装方法，包括以下步骤：
17.s1、预处理，预处理步骤包括：
18.s11、将第三连接板焊接在方钢管柱外周；
19.s12、自复位旋转装置的预处理，将腹板和双侧阻尼片焊接在第一连接板上相应位置，将腹板和单侧阻尼片焊接在第二连接板上相应位置；
20.s13、自复位旋转装置的组装，双侧阻尼片两侧依次安装摩擦片、单侧阻尼片和碟簧组件，双侧阻尼片、摩擦片、单侧阻尼片和碟簧组件通过连接件连接；
21.s2、方钢管柱与钢梁装配，方钢管柱与钢梁装配步骤包括：
22.s21、固定下部方钢管柱，将外套筒安装在下部方钢管柱上，外套筒顶部高出下部方钢管柱顶部，将上部方钢管柱插入外套筒，并与下部方钢管柱顶部抵接；
23.s22、在外套筒上下分别安装加强板；
24.s23、安装自复位旋转装置，自复位旋转装置置于两个加强板之间，第一连接板上的腹板与第三连接板连接；
25.s24、安装钢梁，将钢梁靠近方钢管柱的一侧与第二连接板上的腹板连接；
26.s25、浇筑混凝土，在装配完成的方钢管柱内浇筑混凝土，使节点形成整体。
27.新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点安装方法科学合理，缩短了施工周期，提高了装配效率。
28.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
29.1、本发明通过设置碟簧组件、单侧阻尼片、摩擦片和双侧阻尼片，提高了摩擦耗能，避免了凸起之间在最高突变面处发生错动的现象。
30.2、第一卡接部和第二卡接部均包括若干凸起部和凹陷部，第一卡接部和第二卡接部的接触面分别呈凹凸相对布置。第一卡接部的凸起部卡入第二卡接部的凹陷部，第二卡接部的凸起部卡入第一卡接部的凹陷部，双侧阻尼片和单侧阻尼片发生相对转动时，凸起部在凹陷部内发生相对移动。
31.3、新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点安装方法科学合理，缩短了施工周期，提高了装配效率。
附图说明
32.图1为本发明的爆炸结构示意图；
33.图2为本发明自复位旋转装置的爆炸结构示意图；
34.图3为本发明方钢管柱与钢梁装配步骤1示意图；
35.图4为本发明方钢管柱与钢梁装配步骤2示意图；
36.图5为本发明方钢管柱与钢梁装配步骤3示意图；
37.图6为本发明方钢管柱与钢梁装配步骤4示意图；
38.图7为本发明方钢管柱与钢梁装配步骤5示意图；
39.图8为本发明方钢管柱与钢梁装配步骤6示意图；
40.图9为本发明方钢管柱与钢梁装配步骤7示意图。
41.图中：1、方钢管柱；2、外套筒；3、加强板；4、高强螺栓；5、钢梁；6、自复位旋转装置；61、第一连接板；62、双侧阻尼片；63、摩擦片；64、单侧阻尼片；65、螺母；66、碟簧组件；67、连接轴；68、腹板；69、第二连接板；610、阻尼片端板；7、单向螺栓；8、第三连接板。
具体实施方式
42.下面结合实施例对本发明做进一步描述：
43.实施例1
44.如图1-图2所示，本发明所述的一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，包括两个方钢管柱1和钢梁5，两个方钢管柱1上下相互对接，方钢管柱1外周设置用于连接两个方钢管柱1的外套筒2，钢梁5通过外套筒2与两个方钢管柱1连接，钢梁5呈h型设置；钢梁5与
外套筒2之间设置自复位旋转装置6，自复位旋转装置6包括第一连接板61和第二连接板69，第一连接板61靠近第二连接板69的一侧设置双侧阻尼片62，双侧阻尼片62上设置若干第一卡接部，双侧阻尼片62两侧设置摩擦片63，摩擦片63上对应第一卡接部设置通孔，两个摩擦片63外侧端依次设置单侧阻尼片64和若干碟簧组件66，单侧阻尼片64与第二连接板69固接，单侧阻尼片64上对应第一卡接部设置第二卡接部，第二卡接部贯穿摩擦片63上的通孔设置，第一卡接部和第二卡接部中心均设置铰接孔，铰接孔与通孔同心设置，碟簧组件66、单侧阻尼片64、摩擦片63和双侧阻尼片62通过连接件连接。碟簧组件66可以根据需求由单个或多个蝶形弹簧串联而成。
45.优选的，第二卡接部的数量与第一卡接部数量一致。碟簧组件66的数量与第一卡接部数量一致。
46.优选的，第一卡接部和第二卡接部均包括若干凸起部和凹陷部，第一卡接部和第二卡接部的接触面分别呈凹凸相对布置。
47.优选的，第一卡接部的数量为五个，其中四个第一卡接部呈圆周阵列设置，另外一个第一卡接部位于圆周阵列的中心。
48.优选的，连接件包括连接轴67和与连接轴67配合的螺母65。连接轴67贯穿铰接孔和通孔将碟簧组件66、单侧阻尼片64、摩擦片63和双侧阻尼片62连接在一起。
49.优选的，自复位旋转装置6上下两侧均设置加强板3，自复位旋转装置6、外套筒2和钢梁5通过加强板3连接。
50.优选的，第一连接板61和第二连接板69均包括第一部、第二部和第三部，第一部的一端与第二部的一端相连，第二部的另一端与第三部的一端相连；第一部的延伸方向与第三部的延伸方向相同，第二部的延伸方向与第一部的延伸方向垂直，第一部和第三部分别与加强板3连接，双侧阻尼片62与第一连接板61上的第二部固定连接，第二连接板69上的第二部与单侧阻尼片64连接，单侧阻尼片64与第二部连接的一侧固接阻尼片端板610，单侧阻尼片64通过阻尼片端板610与第二部可拆卸连接。
51.优选的，第一部和第三部之间设置腹板68。腹板68与第二部固接。
52.优选的，外套筒2上对应腹板68设置第三连接板8。第三连接板8的外形与腹板68的外形相适配。
53.如图3-图9所示，本发明所述的一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点安装方法，包括以下步骤：
54.s1、预处理，预处理步骤包括：
55.s11、将第三连接板8焊接在方钢管柱1外周；第三连接板8的数量与自复位旋转装置6的数量一致，自复位旋转装置6的数量与需要连接的钢梁5的数量一致。
56.s12、自复位旋转装置6的预处理，将腹板68和双侧阻尼片62焊接在第一连接板61上相应位置，将腹板68和两个单侧阻尼片64焊接在第二连接板69上相应位置；
57.s13、自复位旋转装置6的组装，双侧阻尼片62两侧依次安装摩擦片63、单侧阻尼片64和碟簧组件66，双侧阻尼片62、摩擦片63、单侧阻尼片64和碟簧组件66通过连接件连接；
58.s2、方钢管柱1与钢梁5装配，方钢管柱1与钢梁5装配步骤包括：
59.s21、固定下部方钢管柱1，将外套筒2安装在下部方钢管柱1上，外套筒2顶部高出下部方钢管柱1顶部，将上部方钢管柱1插入外套筒2，并与下部方钢管柱1顶部抵接；下部方
钢管柱1、上部方钢管柱1和外套筒2通过单向螺栓7连接形成整体。
60.s22、在外套筒2上下分别安装加强板3；加强板3通过单向螺栓7和高强螺栓4与外套筒2连接。
61.s23、安装自复位旋转装置6，自复位旋转装置6置于两个加强板3之间，第一连接板61上的腹板68与第三连接板8通过高强螺栓4连接；第一连接板61上的第一部和第三部分别与加强板3通过高强螺栓4连接，第二连接板69上的第一部和第三部分别与加强板3通过高强螺栓4连接。
62.s24、安装钢梁5，将钢梁5靠近方钢管柱1的一侧与第二连接板69上的腹板68通过高强螺栓4连接；钢梁5上下两侧通过高强螺栓4与加强板3连接。
63.s25、浇筑混凝土，在装配完成的方钢管柱1内浇筑混凝土，使节点形成整体。
64.本发明中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本发明的限制，仅为描述方便。

技术特征：
1.一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，包括两个方钢管柱(1)和钢梁(5)，两个方钢管柱(1)上下相互对接，方钢管柱(1)外周设置用于连接两个方钢管柱(1)的外套筒(2)，钢梁(5)通过外套筒(2)与两个方钢管柱(1)连接，其特征在于，钢梁(5)与外套筒(2)之间设置自复位旋转装置(6)，自复位旋转装置(6)包括第一连接板(61)和第二连接板(69)，第一连接板(61)靠近第二连接板(69)的一侧设置双侧阻尼片(62)，双侧阻尼片(62)上设置若干第一卡接部，双侧阻尼片(62)两侧设置摩擦片(63)，摩擦片(63)上对应第一卡接部设置通孔，两个摩擦片(63)外侧端依次设置单侧阻尼片(64)和若干碟簧组件(66)，单侧阻尼片(64)与第二连接板(69)固接，单侧阻尼片(64)上对应第一卡接部设置第二卡接部，第二卡接部贯穿摩擦片(63)上的通孔设置，碟簧组件(66)、单侧阻尼片(64)、摩擦片(63)和双侧阻尼片(62)通过连接件连接。2.根据权利要求1所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，第二卡接部的数量与第一卡接部数量一致。3.根据权利要求1所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，第一卡接部和第二卡接部均包括若干凸起部和凹陷部，第一卡接部和第二卡接部的接触面分别呈凹凸相对布置。4.根据权利要求3所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，第一卡接部的数量为五个，其中四个第一卡接部绕呈圆周阵列设置，另外一个第一卡接部位于圆周阵列的中心。5.根据权利要求1所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，连接件包括连接轴(67)和与连接轴(67)配合的螺母(65)。6.根据权利要求1所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，自复位旋转装置(6)上下两侧均设置加强板(3)，自复位旋转装置(6)、外套筒(2)和钢梁(5)通过加强板(3)连接。7.根据权利要求1-6任一项所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，第一连接板(61)和第二连接板(69)均包括顺次连接的第一部、第二部和第三部；第一部的延伸方向与第三部的延伸方向相同，第二部的延伸方向与第一部的延伸方向垂直，第一部和第三部分别与加强板(3)连接，第一连接板(61)上的第二部与双侧阻尼片(62)连接，第二连接板(69)上的第二部与单侧阻尼片(64)连接。8.根据权利要求7所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，第一部和第三部之间设置腹板(68)。9.根据权利要求8所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点，其特征在于，外套筒(2)上对应腹板(68)设置第三连接板(8)。10.一种根据权利要求9所述的新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点安装方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、预处理，预处理步骤包括：s11、将第三连接板(8)焊接在方钢管柱(1)外周；s12、自复位旋转装置(6)的组装，将腹板(68)和双侧阻尼片(62)焊接在第一连接板(61)上相应位置，将腹板(68)和单侧阻尼片(64)焊接在第二连接板(69)上相应位置；s13、双侧阻尼片(62)两侧依次安装摩擦片(63)、单侧阻尼片(64)和碟簧组件(66)，双
侧阻尼片(62)、摩擦片(63)、单侧阻尼片(64)和碟簧组件(66)通过连接件连接；s2、方钢管柱(1)与钢梁(5)装配，方钢管柱(1)与钢梁(5)装配步骤包括：s21、固定下部方钢管柱(1)，将外套筒(2)安装在下部方钢管柱(1)上，外套筒(2)顶部高出下部方钢管柱(1)顶部，将上部方钢管柱(1)插入外套筒(2)，并与下部方钢管柱(1)顶部抵接；s22、在外套筒(2)上下分别安装加强板(3)；s23、安装自复位旋转装置(6)，自复位旋转装置(6)置于两个加强板(3)之间，第一连接板(61)上的腹板(68)与第三连接板(8)连接；s24、安装钢梁(5)，将钢梁(5)靠近方钢管柱(1)的一侧与第二连接板(69)上的腹板(68)连接；s25、浇筑混凝土，在装配完成的方钢管柱(1)内浇筑混凝土，使节点形成整体。

技术总结
本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种新型装配式旋转自复位型摩擦阻尼节点及安装方法。包括两个方钢管柱和钢梁，两个方钢管柱上下相互对接，方钢管柱外周设置用于连接两个方钢管柱的外套筒，钢梁通过外套筒与两个方钢管柱连接，钢梁与外套筒之间设置自复位旋转装置。本发明通过设置碟簧组件、单侧阻尼片、摩擦片和双侧阻尼片，实现了摩擦耗能及自复位能力，同时可以实现梁端震损可修复的能力。同时可以实现梁端震损可修复的能力。同时可以实现梁端震损可修复的能力。


技术研发人员：吴成龙 马聪林 孙宇 张纪刚 刘才玮 崔维久
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/9