一种自复位耗能支撑装置

背景技术：

1、在土木工程领域，抗震设计是至关重要的环节，直接关系到建筑物的安全性和可靠性。作为抗震设计中的重要组成部分，自复位耗能支撑在近年来得到了广泛的关注和研究。自复位耗能支撑不仅能在地震作用下提供必要的刚度和承载力，还能在震后通过自身结构实现复位，减少残余变形，从而减小震后修复的难度和成本。

2、现有的自复位耗能支撑中，复位构件基本采用预应力钢索或预压碟簧为结构提供回复力、耗能构件主要采用低屈服点耗能角钢或长槽孔摩擦耗能器耗散地震能量。现有研究仍存在一些问题：

3、1)常用的钢索轴向刚度大，可提供较高的承载力，但其预应力的施加需要专业的机械器具，其施加过程适合在地面完成，很难满足多高层装配式钢结构高空作业的施工条件并且钢索中施加的预拉力经过一段时间后，其损失无法避免、后续若重新补充施加预拉力，在离地状态下的操作过程更加困难此外，目前常用的钢索类在弹性范围内有很强的弹性变形能力，但经过弹性阶段后会发生脆性断裂，所以在保证安全储备度的前提下，其轴向变形能力必然受限，并且预拉力的施加会进一步减小其轴向变形能力，这些均会严重限制结构的安全侧向位移、减低结构抵御潜在更大地震灾害的能力

4、2)碟簧具有很好的弹性性能，预压力施加便捷，通过不同的组合方式可以提供较大的回复力(叠合使用)或变形能力(对合使用)，但由于碟簧叠合组合时回复力大变形小、对合组合时回复力小变形大，所以回复力与变形能力难以同时满足要求此外碟簧需要预先压缩来提供初始回复力实现结构的自复位，这将进一步的减小碟簧组的变形能力，使其很难满足大震及超大震的变形要求。

5、3)低屈服点耗能角钢可以很快的进入塑性耗能，具有较好的变形能力，但其耗能能力有限，易发生低周疲劳而断裂，使结构安全存在很大的隐患长槽孔摩擦耗能器可以实现沿长槽孔方向的耗能作用，但其通常使用高强螺栓连接，加载过程中高强螺栓容易发生预紧力损失，在长时间往复荷载下的耗能效果往往并不理想。

6、因此，现有的自复位耗能支撑在复位构件的预应力施加、变形能力、安全性以及耗能效果等方面存在明显不足。选取具备高强度、大变形能力的复位构件、持续稳定耗能的耗能构件，创新出设计简明、加工组装高效、抗震适用范围广泛的构造形式是目前自复位耗能支撑亟需解决的关键问题。解决上述问题将有力推动装配式自复位能耗钢支撑技术的广泛应用，进一步拓宽装配式钢结构组件的种类范畴。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种自复位耗能支撑装置，旨在解决传统自复位耗能支撑装置中存在的技术问题，特别是针对现有技术在刚度、变形能力、预应力施加便捷性和耗能效果等方面的不足。本发明通过创新性的结构设计和组件配置，提供了一种自复位耗能支撑装置，该装置在保持较高刚度的同时，实现了大变形能力和便捷的预应力施加方式。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种自复位耗能支撑装置，包括：

4、外套管，在其内部设置用于容纳内部系统的空间

5、内部系统，包括自复位系统和耗能系统，所述耗能系统用于自复位系统发生位移时进行耗能

6、所述自复位系统包括：

7、碟簧组件，所述碟簧组件套装在连接杆上

8、碟簧挡板，所述碟簧挡板套设在所述连接杆上并用于限位碟簧组件

9、限位挡块，所述限位挡块套设在所述连接杆上并位于所述碟簧挡板的外侧

10、钢索组件，所述钢索组件沿着所述连接杆的长度方向布置，其穿过碟簧挡板和限位挡块，一端相对外套管固定连接，另一端连接在钢索锚固板上，所述钢索锚固板与所述连接杆固定连接

11、所述连接杆、所述外套管分别与结构物连接，通过调节碟簧挡板及限位挡块的距离来调节碟簧组件的预应力，使得所述钢索组件在初始状态下预应力为零，所述连接杆在结构物带动下运动时，所述碟簧组件提供的复位力和钢索组件提供的拉力共同抵抗所述连接杆与所述外套管的相对运动，且所述连接杆相对所述外套管运动时通过耗能系统进行耗能。

12、进一步的，所述钢索组件设置两组，分别为第一钢索装置和第二钢索装置，所述第一钢索装置的一端与所述碟簧组件右端的外套管连为一体，另一端与所述碟簧组件左端的连接杆连为一体所述第二钢索装置的一端与所述碟簧组件左端的外套管连为一体，另一端与所述碟簧组件右端的连接杆连为一体。

13、进一步的，所述碟簧挡板设置两个，分别为第一挡板和第二挡板，所述第一挡板、所述第二挡板分别设置在所述碟簧组件运动方向的相对两侧。

14、进一步的，所述限位挡块设置两个，分别为第一挡块和第二挡块，所述第一挡块设置在所述第一挡板远离所述第二挡板的一侧，所述第二挡块设置在所述第二挡板远离所述第一挡板的一侧，所述第一挡块、所述第二挡板与所述连接杆可拆卸连接或者焊接固定。

15、进一步的，所述自复位系统还包括限位挡板，所述限位挡板与所述外套管固定连接，用于固定所述钢索组件的固定端。

16、进一步的，所述限位挡板设置两组，分别为第三挡板和第四挡板，所述第三挡板和所述第四挡板设置在所述碟簧组件的左右相对两端，分别用于所述第二钢索装置、所述第一钢索装置与所述外套管的相对固定。

17、进一步的，述钢索组件的一端通过钢索固定器固定在限位挡板上，另一端通过另外一组钢索固定器固定在钢索锚固板上。

18、进一步的，所述耗能系统包括摩擦板、摩擦片和第一托架，所述第一托架与连接杆或者钢索锚固板连为一体，所述第一托架与所述摩擦片通过连接铆钉可拆卸连接，所述摩擦板固定在外套管上与摩擦片形成摩擦耗能系统。

19、进一步的，在所述第一托架上设置第二长槽孔，在所述摩擦片上设置第一长槽孔，在所述摩擦板上开设圆孔，所述连接铆钉自外套管外部穿过所述摩擦板将摩擦片固定至所述第一托架上。

20、进一步的，在所述外套管的一端设置耳板，所述连接杆的一端伸出所述外套管，并在该伸出所述外套管的端部设置第三连接板，在所述第三连接板上设

21、相对于现有技术，本发明所述的自复位耗能支撑装置具有以下优势：

22、(1)本发明所述的自复位耗能支撑装置，通过将碟簧组件与钢索组件复合使用，使其既具有大变形能力，又保持了较高的刚度，并且安装过程简单便捷，钢索组件在初始状态下的预应力为零，无需进行复杂的张拉作业来施加预紧力，大大降低了安装难度和成本，提高了施工效率，结合整体刚性较大、抗变形能力较强的特点，使得该装置在高层建筑，例如模块化装配式钢结构及钢筋混凝土结构等中具有广泛的应用前景。

23、(2)本发明所述的自复位耗能支撑装置，具有加工精度要求低、预压力施加便捷、大变形且高承载力等优点，不仅优化了产品结构，还提高了安装和维护的便捷性，降低了成本，增强了系统的可靠性和经济性。

24、(3)本发明所述的自复位耗能支撑装置，能够为结构提供持续且稳定的复位力，保护结构物免受损坏，提高整体结构的稳定性和安全性。