一種沿拉索軸向布置的耗能元件的制作方法
【專利摘要】一種沿拉索軸向布置的耗能元件，包括外筒、內(nèi)筒、彈簧和螺栓副，所述外筒為一端面開有中心孔，另一端面設(shè)有第二耳環(huán)，其余四面靠近第二耳環(huán)端各分別設(shè)有至少一個(gè)螺栓孔的六面空腔體；所述內(nèi)筒安置在外筒內(nèi)，由一段圓管和一段管徑遠(yuǎn)大于圓管外徑的矩形鋼管連接構(gòu)成，圓管的端頭從內(nèi)向外可滑動(dòng)穿入在外筒開有的中心孔中，端面還設(shè)有第一耳環(huán)；矩形鋼管的四個(gè)面上對(duì)應(yīng)外筒設(shè)有的螺栓孔均設(shè)有長徑沿軸向的腰形螺栓孔；所述彈簧套裝在內(nèi)筒的圓管上，彈簧的一端抵擋在內(nèi)筒的矩形鋼管與圓管連接的端面上，另一端抵擋在外筒開有中心孔一端的內(nèi)端面上；所述外筒與內(nèi)筒通過螺栓副連接為一體。本實(shí)用新型具有穩(wěn)定良好的耗能能力，連接構(gòu)造簡單，施工方便。
【專利說明】一種沿拉索軸向布置的耗能元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種土木工程抗震減災(zāi)的耗能元件，具體的說，是涉及一種沿拉索軸向布置的耗能元件。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及材料工藝的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力拉索在建筑結(jié)構(gòu)及橋梁工程中的作用日益被工程技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)和掌握，預(yù)應(yīng)力拉索的索材也日趨多樣化，有鋼絲繩索體、鋼絞線索體、鋼絲束索體和鋼拉桿索體，帶有預(yù)應(yīng)力拉索的結(jié)構(gòu)越來越多地應(yīng)用在大跨度公共與工業(yè)建筑及大跨度橋梁工程中，如體育館、航站樓、表演場、會(huì)展中心、大型商業(yè)中心、大跨度斜拉橋等。國內(nèi)著名的預(yù)應(yīng)力拉索結(jié)構(gòu)有:上海新國際博覽中心的展覽大廳，其以預(yù)應(yīng)力拉桿作為抗風(fēng)支撐；杭州黃龍?bào)w育中心，其以斜拉索吊掛看臺(tái)頂棚；蘇通大橋，主跨跨徑達(dá)到1088米，是世界位居第二大跨徑的斜拉橋。
[0003]現(xiàn)有拉索耗能元件都是沿拉索橫向布置，以減小拉索在風(fēng)、風(fēng)雨和支承端位移激勵(lì)下發(fā)生的橫向振動(dòng)。對(duì)于預(yù)應(yīng)力拉索結(jié)構(gòu)，在地震或風(fēng)災(zāi)過程中預(yù)應(yīng)力拉索的內(nèi)力會(huì)發(fā)生較大的浮動(dòng)，拉索自身的能量耗散僅能依靠拉索彈性能抵抗，難以有效耗散地震傳輸給主結(jié)構(gòu)的能量，起不到分災(zāi)功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不具有耗散地震和風(fēng)災(zāi)輸入建筑結(jié)構(gòu)的能量的功能的缺陷和技術(shù)問題，提供一種沿拉索軸向布置的耗能元件。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種沿拉索軸向布置的耗能元件，包括外筒20、內(nèi)筒10、彈簧30和螺栓副40 ;所述外筒20為一端面開設(shè)有中心孔，另一端面設(shè)置有第二耳環(huán)51，其余四面靠近第二耳環(huán)51端各分別設(shè)有至少一個(gè)螺栓孔24的六面空腔體；所述內(nèi)筒10安置在所述外筒20內(nèi)，由一段圓管11和一段管徑遠(yuǎn)大于圓管11外徑的矩形鋼管12相連接構(gòu)成，所述圓管11的端頭從內(nèi)向外可滑動(dòng)穿入在所述外筒20開設(shè)有中心孔中，端面還設(shè)置有第一耳環(huán)50;所述矩形鋼管12的四個(gè)面上對(duì)應(yīng)所述外筒20設(shè)有的螺栓孔24均設(shè)置有長徑沿軸向的腰形螺栓孔16 ;所述彈簧30套裝在所述內(nèi)筒10的圓管11上，彈簧30的一端抵擋在所述內(nèi)筒10的矩形鋼管12與圓管11相連接的端面上，另一端抵擋在所述外筒20開設(shè)有中心孔一端的內(nèi)端面上；所述外筒20與內(nèi)筒10通過所述螺栓副40連接為一體。
[0007]上述所述的外筒20為可裝配式六面空腔體結(jié)構(gòu)，由外管21、外筒左側(cè)擋板22、右側(cè)端板23構(gòu)成，外筒左側(cè)擋板22開設(shè)有一中心孔，與外管21左端相連接，右側(cè)端板23外端面設(shè)置有第二耳環(huán)51，與外管21右端相連接；外管21其余四面靠近第二耳環(huán)51端各分別設(shè)有4個(gè)螺栓孔24，且2個(gè)一組，偏離并平行軸線對(duì)稱設(shè)置。
[0008]上述所述內(nèi)筒10由矩形鋼管12、矩形鋼管左側(cè)擋板14、內(nèi)管11、左側(cè)端板13依次相連接構(gòu)成，其中所述左側(cè)端板13外端面設(shè)置有第一耳環(huán)50 ;所述矩形鋼管12的四個(gè)面上對(duì)應(yīng)所述外筒20設(shè)有的螺栓孔24均設(shè)置有長徑沿軸向的2個(gè)偏離并平行軸線對(duì)稱設(shè)置的腰形螺栓孔16 ;矩形鋼管12平行腰形螺栓孔16的表面上還設(shè)置有摩擦元件15，所述的摩擦元件15由粘彈性材料制成。
[0009]上述所述的中心孔的直徑略大于圓管11的外徑。
[0010]上述所述的彈簧30為壓縮彈簧，其外徑小于外管21斷截面內(nèi)側(cè)的邊長，內(nèi)徑大于圓管11的外徑。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比所具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0012]本實(shí)用新型的一種沿拉索軸向布置的耗能元件，使用時(shí)通過端部連接耳環(huán)與拉索串接，連接構(gòu)造簡單，施工方便；
[0013]本實(shí)用新型的一種沿拉索軸向布置的耗能元件設(shè)置在預(yù)應(yīng)力拉索結(jié)構(gòu)(例如以預(yù)應(yīng)力拉桿作為抗風(fēng)支撐的鋼框架支撐結(jié)構(gòu)、大跨度斜拉橋)中，在一般地震或風(fēng)災(zāi)情況下，拉索中的內(nèi)力變化量小于摩擦元件產(chǎn)生的摩擦力，內(nèi)筒與外筒之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),本實(shí)用新型充當(dāng)一個(gè)普通的傳力構(gòu)件。在結(jié)構(gòu)承受強(qiáng)烈地震或嚴(yán)重風(fēng)災(zāi)時(shí)，拉索中內(nèi)力變化量大于摩擦元件產(chǎn)生的摩擦力，內(nèi)筒與外筒之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，從而有效耗散地震或風(fēng)傳輸給主結(jié)構(gòu)的能量，起到分災(zāi)功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的一種沿拉索軸向布置的耗能元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的一種沿拉索軸向布置的耗能元件中內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的一種沿拉索軸向布置的耗能元件中外筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為圖1的A-A剖面圖；
[0018]圖5為圖1的B-B剖面圖；
[0019]圖6為圖1的C向視圖；
[0020]圖7為圖2所示內(nèi)筒的俯視圖；
[0021]圖8為圖3所示外筒的俯視圖；
[0022]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例與拉索連接安裝示意圖。
[0023]圖中:10_內(nèi)筒；11_圓管；12_矩形鋼管；13_左側(cè)端板；14_矩形鋼管左側(cè)擋板；15-摩擦元件；16_腰型螺栓孔；20_外筒；21_外管；22_外筒左側(cè)擋板；23_右側(cè)端板；24-螺栓孔；30_彈簧；40_螺栓副；50_第一耳環(huán)；51_第二耳環(huán)；60_拉索；61_左側(cè)拉索；62-右側(cè)拉索。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，為本實(shí)用新型的一種沿拉索軸向布置的耗能元件的結(jié)構(gòu)示意圖。該耗能元件包括內(nèi)筒10、外筒20、彈簧30和螺栓副40 ;其中所述外筒20為一端面開設(shè)有中心孔，另一端面設(shè)置有第二耳環(huán)51，其余四面靠近第二耳環(huán)51端各分別設(shè)有4個(gè)螺栓孔24的六面空腔體；所述內(nèi)筒10安置在所述外筒20內(nèi)，由一段圓管11和一段管徑遠(yuǎn)大于圓管11外徑的矩形鋼管12相連接構(gòu)成，所述圓管11的端頭從內(nèi)向外可滑動(dòng)穿入在所述外筒20開設(shè)有中心孔中，端面還設(shè)置有第一耳環(huán)50 ;所述矩形鋼管12的四個(gè)面上對(duì)應(yīng)所述外筒20設(shè)有的4個(gè)螺栓孔24均設(shè)置有長徑沿軸向的2個(gè)腰形螺栓孔16 ;所述彈簧30套裝在所述內(nèi)筒10的圓管11上，彈簧30的一端抵擋在所述內(nèi)筒10的矩形鋼管12與圓管11相連接的端面上，另一端抵擋在所述外筒20開設(shè)有中心孔一端的內(nèi)端面上；所述外筒20與內(nèi)筒10通過所述螺栓副40連接為一體。
[0025]如圖2所示，為所述內(nèi)筒10的構(gòu)造示意圖，由內(nèi)管11、矩形鋼管12、左側(cè)端板13、矩形鋼管左側(cè)擋板14構(gòu)成，其中矩形鋼管12、矩形鋼管左側(cè)擋板14、內(nèi)管11、左側(cè)端板13依次焊接連接；矩形鋼管12的表面上還設(shè)置有摩擦元件15，所述的摩擦元件15由粘彈性材料乳膠制成。
[0026]如圖3所示，為所述外筒20的構(gòu)造示意圖，由外管21、外筒左側(cè)擋板22、右側(cè)端板23構(gòu)成六面空腔體結(jié)構(gòu)，其中外筒左側(cè)擋板22開設(shè)有一中心孔，與外管21左端焊接連接，右側(cè)端板23與外管21右端固定連接；外管21其余四面各分別設(shè)有4個(gè)螺栓孔24，且2個(gè)一組，偏離并平行軸線對(duì)稱設(shè)置。
[0027]如圖4所示，為圖1的A-A剖面圖，其中圓管11為圓形斷截面薄壁鋼管，外管21為矩形斷截面薄壁鋼管，彈簧30的外徑小于外管21矩形斷截面內(nèi)側(cè)的邊長，彈簧30內(nèi)徑大于內(nèi)管11的外徑。
[0028]如圖5所示，為圖1的B-B剖面圖，其中矩形鋼管12為矩形斷截面薄壁鋼管，所述外筒20的外管21與所述內(nèi)筒10的矩形鋼管12通過所述螺栓副40連接為一體。
[0029]如圖6所示，為圖1的C向視圖；其中外筒左側(cè)擋板22為中間開有中心孔的矩形擋板，其中心孔直徑大于內(nèi)管11的外徑，保證內(nèi)筒10與外筒20之間可以相對(duì)滑動(dòng)。
[0030]如圖7所示，為圖2所示內(nèi)筒的俯視圖，所述摩擦元件15由粘彈性材料乳膠制成，貼于矩形鋼管12外側(cè)表面，且與所述腰形螺栓孔16等長并平行。
[0031]如圖8所示，為圖3所示外筒20的俯視圖，其中外管21外側(cè)開有4個(gè)螺栓孔24，且2個(gè)一組，偏離并平行軸線對(duì)稱設(shè)置。
[0032]如圖9所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例與拉索連接安裝示意圖，本實(shí)用新型在組裝完成時(shí)螺栓副40僅處于自然擰緊狀態(tài)，即保證內(nèi)筒10、外筒20能發(fā)生自由的相對(duì)滑動(dòng)，本實(shí)用新型通過第一耳環(huán)50及第二耳環(huán)51與拉索60連接，將帶有軸向耗能元件的拉索60設(shè)置在預(yù)應(yīng)力拉索結(jié)構(gòu)(例如以預(yù)應(yīng)力拉桿作為抗風(fēng)支撐的鋼框架支撐結(jié)構(gòu)、大跨度斜拉橋)中，并將拉索60預(yù)張拉至常規(guī)使用狀態(tài)，在拉索60預(yù)張拉過程中內(nèi)筒10與外筒20相互背離，彈簧30被相互靠近的外筒左側(cè)擋板22及矩形鋼管左側(cè)擋板14壓縮，完成預(yù)張拉并達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)彈簧30中的壓力等于拉索60的預(yù)拉力，彈簧30在內(nèi)筒10與外筒20之間起到傳力的作用。二次擰緊螺栓副40，矩形鋼管12與外管21之間產(chǎn)生壓緊力，從而本實(shí)用新型靠貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15產(chǎn)生的摩擦力來承受外荷載。地震或風(fēng)往復(fù)作用下，預(yù)應(yīng)力拉索結(jié)構(gòu)中拉索60的內(nèi)力將以常規(guī)使用狀態(tài)下的索力(預(yù)拉力)為基準(zhǔn)，在一定范圍內(nèi)上下浮動(dòng)。在一般地震或風(fēng)災(zāi)情況下，拉索60中的內(nèi)力變化量小于貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15產(chǎn)生的最大靜摩擦力，內(nèi)筒10與外筒20之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，彈簧30中的壓力不變，本實(shí)用新型充當(dāng)一個(gè)普通的傳力構(gòu)件。結(jié)構(gòu)承受強(qiáng)烈地震或嚴(yán)重風(fēng)災(zāi)時(shí)，拉索60中內(nèi)力變化量大于貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15產(chǎn)生的最大靜摩擦力，內(nèi)筒10與外筒20之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)摩擦耗能。
[0033]具體的說，假設(shè)左側(cè)拉索61中的內(nèi)力先增大:若此內(nèi)力增加量小于貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15產(chǎn)生的最大靜摩擦力，外筒20對(duì)內(nèi)筒10產(chǎn)生一個(gè)向右的靜摩擦力，靜摩擦力大小等于左側(cè)拉索61的內(nèi)力增加量，從而內(nèi)筒10保持受力平衡，相對(duì)的，內(nèi)筒10也會(huì)傳給外筒20 —個(gè)向左的靜摩擦力，為保持外筒20受力平衡，右側(cè)拉索62的內(nèi)力增加量要等于該靜摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)了左側(cè)拉索61與右側(cè)拉索62之間的力傳遞；若此內(nèi)力增加量大于貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15產(chǎn)生的最大靜摩擦力，則內(nèi)筒10與外筒20之間將背向滑動(dòng)，彈簧30繼續(xù)被壓縮，貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15摩擦耗能。
[0034]具體的說，假設(shè)左側(cè)拉索61中的內(nèi)力先減小:若此內(nèi)力減小量小于貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15產(chǎn)生的最大靜摩擦力，外筒20對(duì)內(nèi)筒10產(chǎn)生一個(gè)向左的靜摩擦力，靜摩擦力大小等于左側(cè)拉索61的內(nèi)力減小量，從而內(nèi)筒10保持受力平衡，相對(duì)的，內(nèi)筒10也會(huì)傳給外筒20 —個(gè)向右的靜摩擦力，為保持外筒20受力平衡，右側(cè)拉索62的內(nèi)力減小量要等于該靜摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)左側(cè)拉索61與右側(cè)拉索62之間的力傳遞；若此內(nèi)力減小量大于貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15產(chǎn)生的最大靜摩擦力，則內(nèi)筒21與外筒22之間將在彈簧30壓力的驅(qū)動(dòng)下相向滑動(dòng)，貼于矩形鋼管12外側(cè)的摩擦元件15摩擦耗能。
[0035]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】。當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種沿拉索軸向布置的耗能元件，其特征在于:包括外筒(20)、內(nèi)筒(10)、彈簧(30)和螺栓副(40);所述外筒(20)為一端面開設(shè)有中心孔，另一端面設(shè)置有第二耳環(huán)(51)，其余四面靠近第二耳環(huán)(51)端各分別設(shè)有至少一個(gè)螺栓孔(24)的六面空腔體；所述內(nèi)筒(10)安置在所述外筒(20)內(nèi)，由一段圓管(11)和一段管徑遠(yuǎn)大于圓管(11)外徑的矩形鋼管(12)相連接構(gòu)成，所述圓管(11)的端頭從內(nèi)向外可滑動(dòng)穿入在所述外筒(20)開設(shè)有的中心孔中，端面還設(shè)置有第一耳環(huán)(50);所述矩形鋼管(12)的四個(gè)面上對(duì)應(yīng)所述外筒(20)設(shè)有的螺栓孔(24)均設(shè)置有長徑沿軸向的腰形螺栓孔(16);所述彈簧(30)套裝在所述內(nèi)筒(10)的圓管(11)上，彈簧(30)的一端抵擋在所述內(nèi)筒(10)的矩形鋼管(12)與圓管(11)相連接的端面上，另一端抵擋在所述外筒(20)開設(shè)有中心孔一端的內(nèi)端面上；所述外筒(20 )與內(nèi)筒(10 )通過所述螺栓副(40 )連接為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿拉索軸向布置的耗能元件，其特征在于:所述的外筒(20)為可裝配式六面空腔體結(jié)構(gòu)，由外管(21)、外筒左側(cè)擋板(22)、右側(cè)端板(23)構(gòu)成，夕卜筒左側(cè)擋板(22)開設(shè)有一中心孔，與外管(21)左端相連接，右側(cè)端板(23)外端面設(shè)置有第二耳環(huán)(51)，與外管(21)右端相連接；外管(21)其余四面靠近第二耳環(huán)(510端各分別設(shè)有4個(gè)螺栓孔(24)，且2個(gè)一組，偏離并平行軸線對(duì)稱設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿拉索軸向布置的耗能元件，其特征在于:所述內(nèi)筒(10)由矩形鋼管(12)、矩形鋼管左側(cè)擋板(14)、內(nèi)管(11)、左側(cè)端板(13)依次相連接構(gòu)成，其中所述左側(cè)端板(13)外端面設(shè)置有第一耳環(huán)(50);所述矩形鋼管(12)的四個(gè)面上對(duì)應(yīng)所述外筒(20)設(shè)有的螺栓孔(24)均設(shè)置有長徑沿軸向的2個(gè)偏離并平行軸線對(duì)稱設(shè)置的腰形螺栓孔(16);矩形鋼管(12)平行腰形螺栓孔(16)的表面上還設(shè)置有摩擦元件(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種沿拉索軸向布置的耗能元件，其特征在于:所述的摩擦元件(15)由粘彈性材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿拉索軸向布置的耗能元件，其特征在于:所述的中心孔的直徑略大于圓管(11)的外徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿拉索軸向布置的耗能元件，其特征在于:所述的彈簧(30)為壓縮彈簧，其外徑小于外管(21)斷截面內(nèi)側(cè)的邊長，內(nèi)徑大于圓管(11)的外徑。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK203924394SQ201420185084
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】顧盛, 唐柏鑒, 曹潔 申請人:江蘇科技大學(xué), 昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心