阅读说明：本技术 有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱 (Self-resetting concrete column with variable cross-section shear keys and additional replaceable damper ) 是由 白久林 贺晶 陈辉明 金双双 杨经纬 胡少伟 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱,属于结构工程抗震技术领域,包括上柱、下柱、十字型构件、变截面抗剪键、弹簧和阻尼器；十字型构件的上端与上柱的端板固连,下端与下柱的端板活动接触,地震时和上柱一起抬起；在十字型构件形成的四个象限区域内各设一个变截面抗剪键,变截面抗剪键四周与十字型构件之间留有间隙,避免影响十字型构件抬起,其上端与上柱的端板之间连接弹簧,下端与下柱的端板固连,通过弹簧实现自复位。阻尼器共有四组,围设于十字型构件的四周,其上下两端分别与上柱和下柱的端板可拆卸连接。阻尼器可以集中耗散地震能量,减少主体结构的震后损伤,震后易于更换、易于维修。(The invention relates to a self-resetting concrete column with a variable cross-section shear key and an additional replaceable damper, belonging to the technical field of structural engineering seismic resistance, and comprising an upper column, a lower column, a cross-shaped member, a variable cross-section shear key, a spring and a damper; the upper end of the cross-shaped component is fixedly connected with the end plate of the upper column, and the lower end of the cross-shaped component is movably contacted with the end plate of the lower column and lifted up together with the upper column during earthquake; a variable cross-section shear key is respectively arranged in four quadrant areas formed by the cross-shaped component, gaps are reserved between the periphery of the variable cross-section shear key and the cross-shaped component to avoid influencing the lifting of the cross-shaped component, a spring is connected between the upper end of the variable cross-section shear key and an end plate of the upper column, the lower end of the variable cross-section shear key is fixedly connected with an end plate of the lower column, and self-resetting is achieved through the spring. The dampers are four groups and are arranged around the cross-shaped component, and the upper ends and the lower ends of the dampers are detachably connected with the end plates of the upper column and the lower column respectively. The damper can concentrate and dissipate earthquake energy, reduces the post-earthquake damage of the main body structure, and is easy to replace and maintain after the earthquake.)

有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱

技术领域

本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱。

背景技术

目前，基于性能的抗震设计成为了抗震设计的主流，如何在地震发生后，使整个建筑物乃至整个城市甚至整个社会具有恢复功能，近几年来引起了地震工程界的密切关注和广泛讨论。如何设计出地震中不发生破坏或是仅发生可以迅速修复破坏的结构，将成为可持续发展工程抗震的重要研究方向之一。通过“弱化”结构体系的某些部位，并在这些部位实现集中消能，就可以有效控制结构在地震作用下的破坏，并且可以通过更换受损的部位，使建筑物地震后可以快速恢复功能。

震后混凝土框架柱脚端部会出现塑性铰，影响了整个结构的稳定。柱脚损伤后难以修复，震后的可恢复性差。若将此处损伤集中于耗能机构，震后仅更换耗能机构即可快速恢复结构的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱，以解决现有混凝土柱存在的震后维修困难的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱，包括上柱、下柱、十字型构件、变截面抗剪键、弹簧和阻尼器；

上柱和下柱间隔设置，均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面上各自固定有端板，十字型构件居中设于上柱和下柱之间，其上端与上柱的端板固连，下端与下柱的端板活动接触，在十字型构件形成的四个象限区域内各设一个变截面抗剪键，变截面抗剪键四周与十字型构件之间留有间隙，其上端与上柱的端板之间连接弹簧，下端与下柱的端板固连；

阻尼器共有四组，围设于十字型构件的四周，其上下两端分别与上柱和下柱的端板可拆卸连接。

进一步，所述变截面抗剪键呈上窄下宽的梯形结构。

进一步，每组阻尼器包括滑道、狗骨板和约束套；滑道有两个，分别固连在上柱和下柱的端板上，狗骨板呈两端宽中部窄的形状，其上下两端分别插入滑道，中部套装约束套。

进一步，所述狗骨板的上下两端与相应滑道分别通过螺栓连接。

进一步，所述端板、十字型构件、变截面抗剪键和阻尼器采用钢制。

本发明的有益效果在于：

(1)十字型构件和变截面抗剪键起到协同抗剪的作用，其中，十字型构件还起到承担轴压力的作用，由于十字型构件的上端与上柱的端板固连，下端与下柱的端板活动接触，地震时上柱和十字型构件可以一起抬起。

(2)变截面抗剪键与十字型构件之间留有间隙，并非完全贴合，避免对十字型构件的抬起产生干涉。变截面抗剪键具体采用上窄下宽的梯形结构，从而与十字型构件之间产生间隙。

(3)变截面抗剪键的上端与上柱的端板之间连接弹簧，利用弹簧作用力实现上柱及十字型构件自复位。

(4)阻尼器起到耗散地震能量的作用，承受地震载荷，将损伤控制在阻尼器上，从而对上柱和下柱的连接节点部分进行保护，提高混凝土柱的抗震性能。由于阻尼器与上柱、下柱可拆卸连接，发生损伤后易于更换。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的结构示意图(未安装阻尼器状态)；

图2为图1的C-C剖视图；

图3为本发明的阻尼器的结构示意图。

附图标记：上柱1、下柱2、端板3、十字型构件4、变截面抗剪键5、弹簧6、阻尼器7、滑道701、狗骨板702、约束套703。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，为一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱，包括上柱1、下柱2、十字型构件4、变截面抗剪键5、弹簧6和阻尼器7。端板3、十字型构件4、变截面抗剪键5和阻尼器7采用钢制。

上柱1和下柱2间隔设置，均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面上各自固定有端板3，防止上柱1和下柱2的柱面被压碎。

十字型构件4居中设于上柱1和下柱2之间，其上端与上柱1的端板3固连，下端与下柱2的端板3活动接触。在十字型构件4形成的四个象限区域内各设一个变截面抗剪键5，该变截面抗剪键5呈上窄下宽的梯形结构，因此，变截面抗剪键5四周与十字型构件4之间留有间隙。变截面抗剪键5的上端与上柱1的端板3之间连接弹簧6，下端与下柱2的端板3固连。

十字型构件4和变截面抗剪键5起到协同抗剪的作用，其中，十字型构件4还起到承担轴压力的作用，由于十字型构件4的上端与上柱1的端板3固连，下端与下柱2的端板3活动接触，地震时上柱1和十字型构件4可以一起抬起。

变截面抗剪键5与十字型构件4之间留有间隙，并非完全贴合，避免对十字型构件4的抬起产生干涉。变截面抗剪键5具体采用上窄下宽的梯形结构，从而与十字型构件4之间产生间隙。

变截面抗剪键5的上端与上柱1的端板3之间连接弹簧6，利用弹簧6作用力实现上柱1自复位。

阻尼器7共有四组，围设于十字型构件4的四周。每组阻尼器7包括滑道701、狗骨板702和约束套703；滑道701有两个，分别固连在上柱1和下柱2的端板3上，狗骨板702呈两端宽中部窄的形状，其上下两端分别插入滑道701，并通过螺栓连接，拧开螺栓，狗骨板702能够方便地沿滑道701拆下。狗骨板702中部套装约束套703，约束套703由多块钢板焊接而成，并具有容纳约束套703中部的空腔，约束套703对狗骨板702起到防屈曲的保护作用。

阻尼器7起到耗散地震能量的作用，承受地震载荷，将损伤控制在阻尼器7上，从而对上柱1和下柱2的连接节点部分进行保护，提高混凝土柱的抗震性能。由于阻尼器7与上柱1、下柱2可拆卸连接，发生损伤后易于更换。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。