ЦЕЛЬНОСТАЛЬНОЕ, ДВУХПЛАСТИНЧАТОЕ, САМОВОЗВРАТНОЕ, УСТОЙЧИВОЕ К ПРОДОЛЬНОМУ ИЗГИБУ РАСПОРНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ONE-PIECE, TWO-PLATE, SELF-RETURN, BEND-RESISTANT SPACER AND METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к цельностальному, двухпластинчатому, самовозвратному, устойчивому к продольному изгибу распорному устройству и способу, которые, в частности применимы к усилению цельностальными, двухпластинчатыми, самовозвратными, устойчивыми к продольному изгибу распорками в области строительства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] После землетрясения в Ханшине (Япония) и землетрясения в Нортридже (США) стало понятно, что устойчивые к продольному изгибу распорки отличаются чрезвычайно высокими характеристиками рассеивания энергии и поглощения ударной нагрузки, и указанные распорки стали использоваться в различных проектах в Японии и США. В последние годы в Китае устойчивые к продольному изгибу системы раскосов используются во множестве зданий.
[0003] Устойчивая к продольному изгибу распорка обычно состоит из рассеивающего энергию сердечника, наружных ограничивающих элементов и несвязанного структурного слоя. Под воздействием слабых землетрясений рассеивающий энергию сердечник устойчивой к продольному изгибу распорки находится в упругом состоянии и обеспечивает поперечную жесткость основной конструкции; под воздействием средних или сильных землетрясений рассеивающий энергию сердечник устойчивой к продольному изгибу распорки первым переходит в состояние текучести и рассеивает значительную долю энергии, вызванной землетрясением. Таким образом, исходная модель рассеивания энергии посредством пластических шарниров на двух концах основной конструкции преобразуется в модель централизованного рассеивания энергии в устойчивой к продольному изгибу распорке, и, таким образом, основная конструкция становится хорошо защищенной.
[0004] Однако устойчивая к продольному изгибу распорка представляет собой металлический демпфер, который рассеивает энергию за счет текучести металла; следовательно, устойчивая к продольному изгибу распорка имеет значительную остаточную деформацию после умеренного или сильного землетрясения. Кроме того, в известных устойчивых к продольному изгибу распорках обычно используется железобетонный наружный ограничивающий поперечный профиль или сталежелезобетонный наружный ограничивающий поперечный профиль, что создает множество проблем, таких как трудности в контроле точности обработки, большой объем строительных работ с применением "мокрых" процессов и т.п.
[0005] В последние годы национальные и зарубежные исследователи редко проводили исследования относительно самовозвратных, устойчивых к продольному изгибу распорок на основе цельностальной сборки, а быстрое и интегрированное промышленное изготовление самовозвратных, устойчивых к продольному изгибу распорок на основе стальной конструкции не реализовано до сих пор.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Ввиду вышеуказанных технических проблем настоящим изобретением предложено цельностальное, двухпластинчатое, самовозвратное, устойчивое к продольному изгибу распорное устройство, которое имеет простую цельностальную конструкцию, небольшую остаточную деформацию после умеренного или сильного землетрясения и низкую стоимость ремонта, а также предложен способ изготовления такого распорного устройства.
[0007] Для решения технической задачи, описанной выше, цельностальное, двухпластинчатое, самовозвратное, устойчивое к продольному изгибу распорное устройство, предложенное в настоящем изобретении, в основном содержит рассеивающие энергию пластины сердечника, наружный рамный ограничивающий компонент, стальные пластины передачи усилия, усиливающие пластины, возвратные стяжки, концевые пластины и резиновые пластины, причем наружный рамный ограничивающий компонент содержит стальную двутавровую балку и два стальных швеллера; рассеивающие энергию пластины сердечника содержат среднюю пластинчатую часть сердечника и две соединительные головные части, размещенные на двух концах, причем средняя пластинчатая часть каждой из рассеивающих энергию пластин сердечника снабжена резиновыми пластинами с левой и правой сторон, при этом средние пластинчатые части двух рассеивающих энергию пластин сердечника зажимают левую и правую стороны стенки стальной двутавровой балки соответственно и имеют ту же самую длину, что и стальная двутавровая балка; причем соединительные головные части на двух концах рассеивающих энергию пластин сердечника выступают из стальной двутавровой балки; усиливающие пластины размещены между соединительными головными частями двух рассеивающих энергию пластин сердечника соответственно; стальные пластины передачи усилия, имеющие ту же самую длину, что и стальная двутавровая балка, расположены на средних пластинчатых частях двух рассеивающих энергию пластин сердечника соответственно; левый и правый стальные швеллеры прикреплены к стальной двутавровой балке болтами, так что рассеивающие энергию пластины сердечника, стальные пластины передачи усилия и резиновые пластины плотно скреплены вместе; две концевые пластины вставлены через прямоугольные отверстия на рассеивающий энергию сердечник с двух сторон наружного рамного ограничивающего компонента и уплотняют две стороны наружного рамного ограничивающего компонента; причем между указанными двумя концевыми пластинами размещены множество возвратных стяжек.
[0008] Рассеивающая энергию пластина сердечника является прямолинейной одинарной стальной пластиной, или рассеивающая энергию пластина сердечника имеет ступенчатую и постепенно изменяющуюся форму «собачьей кости», причем поперечное сечение средней части пластины сердечника меньше, чем поперечное сечение каждой из двух соединительных головных частей на концах.
[0009] Резиновая пластина имеет толщину 1~2 мм.
[0010] Усиливающие пластины прикреплены и приварены между двумя соединительными головными частями двух рассеивающих энергию пластин сердечника; причем в головной части стенки наружной ограничивающей стальной двутавровой балки, соответствующей усиливающим пластинам, выполнены выемки для размещения усиливающих пластин; и между дном указанных выемок и концами усиливающих пластин расположены боковые ограничивающие элементы, которые вставлены друг в друга благодаря своей выпукло-вогнутой форме.
[0011] Концевые пластины имеют прямоугольное щелевое отверстие в середине соответственно и насажены вдоль соединительного участка, причем концевые пластины не соединены сваркой с наружным рамным ограничивающим компонентом или стальными пластинами передачи усилия и выполнены с возможностью свободного скольжения в направлении длины рассеивающего энергию сердечника.
[0012] Способ изготовления цельностального двухпластинчатого самовозвратного устойчивого к продольному изгибу распорного устройства, предложенный в настоящем изобретении, включает в себя следующие этапы:
[0013] а) размещение резиновых пластин, имеющих толщину 1~2 мм, с двух сторон стенки стальной двутавровой балки в наружном рамном ограничивающем компоненте;
[0014] b) размещение и центрирование двух рассеивающих энергию пластин сердечника с наружных сторон резиновых пластин на двух сторонах стенки стальной двутавровой балки и соединение сваркой левых сторон рассеивающих энергию пластин сердечника с левым концом стальной двутавровой балки в наружном рамном ограничивающем компоненте соответственно;
[0015] с) размещение усиливающих пластин между соединительными головными частями на концах двух рассеивающих энергию пластин сердечника, и соединение усиливающих пластин сваркой;
[0016] d) размещение резиновых пластин, имеющих толщину 1~2 мм, с наружных сторон двух рассеивающих энергию пластин сердечника соответственно;
[0017] е) размещение стальных пластин передачи усилия на резиновых пластинах, размещенных с наружных сторон двух рассеивающих энергию пластин сердечника соответственно, и соединение сваркой правых концов стальных пластин передачи усилия с правой стороной рассеивающих энергию пластин сердечника соответственно;
[0018] f) размещение двух наружных стальных швеллеров с двух сторон двух стальных пластин передачи усилия соответственно и соединение наружного стального швеллера со стальной двутавровой балкой болтами;
[0019] g) насаживание концевых пластин на два конца двух рассеивающих энергию пластин сердечника соответственно посредством прямоугольных щелевых отверстий до тех пор, пока указанные концевые пластины не достигнут наружного рамного ограничивающего компонента, и установка множества возвратных стяжек между указанными двумя концевыми пластинами.
[0020] Положительные результаты: по сравнению с известными устойчивыми к продольному изгибу распорками распорное устройство, предложенное в настоящем изобретении, имеет конструкцию, которая может быть восстановлена после сильного землетрясения или умеренного землетрясения, и значительно уменьшает остаточную деформацию; по сравнению с существующими самовозвратными распорками устойчивая к продольному изгибу распорка согласно настоящему изобретению заменяет фрикционное рассеивание энергии рассеиванием энергии за счет текучести пластины сердечника и, таким образом, устраняет расшатывание и старение болтов, разрушение и коррозию поверхностей трения и т.п. Распорное устройство, предложенное в настоящем изобретении, использует простую цельностальную конструкцию и позволяет значительно снизить стоимость изготовления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0021] На фиг. 1 схематически показана общая конструкция распорного устройства согласно настоящему изобретению;
[0022] На фиг. 2 схематически показан рассеивающий энергию сердечник согласно настоящему изобретению;
[0023] На фиг. 3 схематически показан узел рассеивающего энергию сердечника и стальных пластин передачи усилия согласно настоящему изобретению;
[0024] На фиг. 4 схематически показан наружный рамный ограничивающий компонент согласно настоящему изобретению;
[0025] На фиг. 5 схематически показан вид сверху усиливающих пластин согласно настоящему изобретению;
[0026] На фиг. 6 схематически показана вид сверху концевых пластин согласно настоящему изобретению;
[0027] На фиг. 7 схематически показан узел усиливающих пластин, концевых пластин и возвратных стяжек согласно настоящему изобретению;
[0028] На фиг. 8 показан разрез по линии 1-1 распорного устройства согласно настоящему изобретению;
[0029] На фиг. 9 показан разрез по линии 2-2 распорного устройства согласно настоящему изобретению;
[0030] На фиг. 10 показан вариант реализации настоящего изобретения для случая технического применения.
[0031] Обозначения на чертежах:
1 - Рассеивающая энергию пластина сердечника;
2 - Наружный рамный ограничивающий компонент;
3 - Стальная пластина передачи усилия;
4 - Усиливающая пластина;
5 - Возвратная стяжка;
6 - Концевая пластина;
7 - Резиновая пластина.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0032] Настоящее изобретение подробно описано ниже на примерах, показанных в сопроводительных чертежах.
[0033] Как показано на фиг. 1, цельностальное, двухпластинчатое, самовозвратное, устойчивое к продольному изгибу распорное устройство согласно настоящему изобретению содержит рассеивающие энергию пластины 1 сердечника, наружный (периферийный) рамный ограничивающий компонент 2, стальные пластины 3 передачи усилия, усиливающие пластины 4, возвратные стяжки 5, концевые пластины 6 и резиновые пластины 7; как показано на фиг. 2 и 3, рассеивающая энергию пластина 1 сердечника является прямолинейной одинарной стальной пластиной, или рассеивающая энергию пластина 1 сердечника имеет ступенчатую и плавно изменяющуюся форму «собачьей кости», причем поперечное сечение средней части пластины сердечника меньше, чем поперечное сечение каждой из двух соединительных головных частей на концах.
[0034] Как показано на фиг. 4, наружный рамный ограничивающий компонент 2 содержит стальную двутавровую балку 2-1 и два стальных швеллера 2-2; рассеивающая энергию пластина 1 сердечника содержит среднюю пластинчатую часть сердечника и две соединительные головные части, расположенные на двух концах, причем средняя пластинчатая часть рассеивающей энергию пластины 1 сердечника снабжена резиновыми пластинами 7 толщиной 1~2 мм с левой и правой сторон, причем средние пластинчатые части двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника зажимают левую и правую стороны стенки стальной двутавровой балки 2-1 соответственно и имеют ту же самую длину, что и стальная двутавровая балка 2-1; причем соединительные головные части на двух концах рассеивающих энергию пластин 1 сердечника выступают из стальной двутавровой балки 2-1, причем один стальной швеллер 2-2 расположен с каждой стороны средней стенки стальной двутавровой балки 2-1 таким образом, что стенка стального швеллера 2-2 находится напротив стенки стальной двутавровой балки 2-1, при этом верхняя и нижняя полки стальной двутавровой балки 2-1 и полки стального швеллера 2-2 имеют отверстия в положениях, в которых полки входят в контакт друг с другом, и соединены болтом 8 для формирования наружного ограничивающего рамного компонента 2; в головных частях стенки стальной двутавровой балки 2-1 в наружном ограничивающем рамном компоненте выполнены выемки для размещения усиливающих пластин; наружный ограничивающий рамный компонент 2 имеет ту же самую длину, что и стальные пластины 3 передачи усилия; правый конец наружного рамного ограничивающего компонента 2 симметрично приварен к правой стороне рассеивающих энергию пластин 1 сердечника.
[0035] Как показано на фиг. 5, усиливающие пластины 4 расположены между соединительными головными частями двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника.
[0036] Как показано на фиг. 6 и 7, стальные пластины 3 передачи усилия, имеющие ту же самую длину, что и стальная двутавровая балка 2-1, расположены на средних пластинчатых частях двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника соответственно, и два стальных швеллера 2-2 прикреплены к левой и правой сторонам стальной двутавровой балки 2-1 болтами; как показано на фиг. 8 и 9, резиновые пластины 7 расположены между двумя стальными пластинами 3 передачи усилия и указанными двумя стальными швеллерами 2-2 соответственно таким образом, что рассеивающие энергию пластины 1 сердечника могут свободно растягиваться, когда они текут под действием давления, и рассеивающие энергию пластины 1 сердечника, стальные пластины 3 передачи усилия и резиновые пластины 7 плотно скреплены вместе; указанные две концевые пластины 6 имеют прямоугольное отверстие соответственно, и вставлены (насажены) вдоль соединительного участка; концевые пластины не соединены сваркой с наружным рамным ограничивающим компонентом 2 или со стальными пластинами 3 передачи усилия и выполнены с возможностью свободного скольжения в направлении длины рассеивающего энергию сердечника; усиливающие пластины 4 прикреплены и приварены между соединительными головными частями на двух концах двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника, в головной части стенки наружной ограничивающей стальной двутавровой балки 2-1 расположены соответствующие усиливающим пластинам 4 выемки для размещения усиливающих пластин, между дном указанных выемок и концами усиливающих пластин 4 расположены боковые ограничивающие элементы, которые вставлены друг в друга благодаря своей выпукло-вогнутой форме, и между указанными двумя концевыми пластинами 6 расположены множество возвратных стяжек 5.
[0037] Как показано на фиг. 10, согласно одному варианту реализации настоящего изобретения в случае конкретного технического применения соединительные головные части на двух концах рассеивающих энергию пластин 1 сердечника соединены посредством стержневых фиксаторов с косынками каркасной конструкции здания; таким образом, сборка завершена.
[0038] Способ изготовления цельностального двухпластинчатого самовозвратного устойчивого к продольному изгибу распорного устройства, предложенного настоящим изобретением, включает в себя следующие этапы:
[0039] а) размещение резиновых пластин 7, имеющих толщину 1~2 мм, с двух сторон стенки стальной двутавровой балки 2-1 в наружном рамном ограничивающем компоненте 2;
[0040] b) размещение и центрирование двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника с наружных сторон резиновых пластин 7 на двух сторонах стенки стальной двутавровой балки 2-1 и соединение сваркой левых сторон рассеивающих энергию пластин 1 сердечника с левым концом стальной двутавровой балки 2-1 в наружном рамном ограничивающем компоненте соответственно;
[0041] с) размещение усиливающих пластин 4 между соединительными головными частями на концах двух рассеивающих энергию пластин сердечника 1, и соединение усиливающих пластин 4 сваркой;
[0042] d) размещение резиновых пластин 7, имеющих толщину 1~2 мм, с наружных сторон двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника соответственно;
[0043] е) размещение стальных пластин 3 передачи усилия на резиновых пластинах 7, размещенных с наружных сторон двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника соответственно, и соединение сваркой правых концов стальных пластин 3 передачи усилия с правой стороной рассеивающих энергию пластин 1 сердечника соответственно;
[0044] f) размещение двух наружных стальных швеллеров 2-2 с двух сторон двух стальных пластин 3 передачи усилия соответственно, и соединение наружного стального швеллера 2-2 со стальной двутавровой балкой 2-1 болтами;
[0045] g) насаживание концевых пластин 6 на два конца двух рассеивающих энергию пластин 1 сердечника соответственно посредством прямоугольных щелевых отверстий до тех пор, пока указанные концевые пластины не достигнут наружного рамного ограничивающего компонента 2, и установка множества возвратных стяжек 5 между указанными двумя концевыми пластинами 6.