并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐。包括有并列布置的多個(gè)耗能支撐，所述耗能支撐包括有包裹在最外層的套筒，中間的耗能單元，以及填充在套筒和耗能單元之間的混凝土，所述的耗能單元為截面為一字型的條狀結(jié)構(gòu)，按其截面大小不同分為五段，最中間為耗能段且截面積最小，耗能段兩邊依次對稱連接有彈性段和剛性端部，兩者截面積依次增大，所述的剛性端部上設(shè)有開孔，并且每一個(gè)耗能單元的開孔大小均不相同，開孔中穿過有剛性連接件，剛性連接件兩端固定于建筑上。本實(shí)用新型裝置初始彈性剛度小，小變形時(shí)能較快屈服，在大變形時(shí)能提供較高耗能能力。
【專利說明】并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型裝置屬于建筑結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種由多個(gè)耗能單元并聯(lián)組成的具有分級屈服功能的防屈曲支撐。
【背景技術(shù)】
[0002]防屈曲耗能支撐常用于地震引起的工程結(jié)構(gòu)的振動控制，通常采用低屈服點(diǎn)軟鋼作為耗能材料，通過鋼材屈服產(chǎn)生塑性變形達(dá)到耗散地震能量從而減輕結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的目的。為了防止耗能構(gòu)件在受壓時(shí)過早屈曲，在耗能軟鋼外包裹混凝土等約束材料以提高其抗屈曲能力。通常防屈曲支撐中只設(shè)置單個(gè)耗能單元，變形時(shí)只有一個(gè)屈服點(diǎn)。
[0003]采用防屈曲耗能支撐進(jìn)行減震控制設(shè)計(jì)時(shí)，希望在大震時(shí)能提供較高耗能能力，在小震時(shí)亦可變形屈服發(fā)揮耗能作用。當(dāng)采用單個(gè)耗能單元時(shí)，屈服力F (F=Ao y，σ y為材料屈服應(yīng)力)確定后，橫截面積A便確定。耗能單元屈服位移Uy=Ley (L為耗能段長度，ey為材料屈服應(yīng)變)，支撐的彈性剛度K=EA/L (E為彈性模量)。A不變時(shí)，L越小，Uy越小，支撐可以在較小變形下屈服HML越小，K越大，結(jié)構(gòu)整體剛度增加，在小震下結(jié)構(gòu)變形較小，耗能支撐可能不屈服，同時(shí)還引起結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)的增加。因此若能在小震下讓少量的耗能軟剛屈服，在大震下更多的軟鋼屈服，可以實(shí)現(xiàn)耗能支撐對結(jié)構(gòu)振動控制的優(yōu)化。
[0004]因此，需要設(shè)計(jì)一種帶有分級屈服功能的防屈曲耗能支撐可以實(shí)現(xiàn)耗能支撐參數(shù)的優(yōu)化，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)震動強(qiáng)度提供從小到大多級別的耗能能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的不足，提供一種在小變形時(shí)能較快屈服，在大變形時(shí)提供較高耗能能力的并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐，包括有并列布置的多個(gè)耗能單元，其特征在于:所述耗能支撐包括有包裹在最外層的套筒，中間的耗能單元，以及填充在套筒和耗能單元之間的混凝土，所述的耗能單元為截面為一字型的條狀結(jié)構(gòu)，按其截面大小不同分為五段，最中間為耗能段且截面積最小，耗能段兩邊依次對稱連接有彈性段和剛性端部，兩者截面積依次增大，所述的剛性端部上設(shè)有開孔，開孔中穿過有剛性連接件，剛性連接件兩端固定于建筑上。
[0008]在上述方案中，所述各個(gè)耗能單元端部開孔的孔徑大小各不相同。
[0009]在上述方案中，所述的開孔為方形孔，其最小開孔的大小與剛性連接件的大小相同。
[0010]在上述方案中，所述的耗能單元的耗能段和彈性段均埋入在套筒中，剛性端部從套筒兩端延伸出套筒之外。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)勢在于:
[0012]1、剛性連接件將防屈曲耗能支撐連接到結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)變形通過剛性連接件的相對位移傳遞給耗能支撐。由于各個(gè)耗能單元端部開孔孔徑大小各異，兩端剛性連接件做相對運(yùn)動時(shí)，先與端部開孔孔徑較小的耗能單元接觸，引起該耗能單元變形直至屈服并產(chǎn)生耗能作用，當(dāng)兩端剛性連接件相對位移增大時(shí)，與開孔孔徑更大一級的耗能單元接觸，并使該耗能單元也產(chǎn)生變形直至屈服并產(chǎn)生耗能作用，當(dāng)剛性連接件相對位移繼續(xù)增加，若存在更多耗能單元且其端部開口孔徑更大，各個(gè)耗能單元將分級屈服，以此類推。
[0013]2、本耗能支撐的初始剛度較小，避免中小震時(shí)結(jié)構(gòu)附加剛度過大引起地震作用力增加。
[0014]3、本耗能支撐具有多個(gè)耗能單元分級屈服的功能，滿足不同級別地震作用下對耗能構(gòu)件耗能能力的需求。
[0015]4、本實(shí)用新型阻尼器構(gòu)造簡單，制作方便，實(shí)用經(jīng)濟(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2是實(shí)用新型實(shí)施例三個(gè)并聯(lián)耗能單元結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3是圖1中a-a截面的剖面圖；
[0019]圖4是圖1中b_b截面的剖面圖；
[0020]圖5是本實(shí)施例的滯回曲線；
[0021]圖中:1.套筒、2.混凝土、3.耗能單元、4.剛性連接件、5.耗能段、6.彈性段、7.剛
性端部、8.開孔。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0023]如圖1至圖4所示，并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐，包括有并列布置的三個(gè)耗能單元，所述耗能支撐包括有包裹在最外層的套筒1，中間的耗能單元3，以及填充在套筒I和耗能單元3之間的混凝土 2，所述的耗能單元3為截面為一字型的條狀結(jié)構(gòu)，按其截面大小不同分為五段，最中間為耗能段5且截面積最小，耗能段5兩邊依次對稱連接有彈性段6和剛性端部7，彈性段6和剛性端部7截面積依次增大，所述的剛性端部7上設(shè)有開孔8，并且每一個(gè)耗能單元3的開孔8大小均不相同，開孔8中穿過有剛性連接件4，剛性連接件4兩端固定于建筑上。
[0024]在本實(shí)施例中，所述的耗能單元3的耗能段5和彈性段6，均埋入在套筒I中，剛性端部7從套筒I兩端延伸出套筒I之外。
[0025]如圖2所示，三個(gè)耗能單元等長，在耗能單元軸向上耗能單元C開孔的孔徑大于耗能單元B，耗能單元B的孔徑大于耗能單元A。剛性連接件4的厚度與最小開孔孔徑即耗能單元A的開孔孔徑相等。
[0026]安裝時(shí)，剛性連接件4穿過所有三個(gè)耗能單元3在端部的開孔8，通過螺栓將剛性連接件4固定在建筑結(jié)構(gòu)上。使用狀態(tài)下，剛性連接件4將結(jié)構(gòu)的變形傳遞給耗能支撐。由于耗能單元A開孔孔徑最小，剛性連接件的相對位移首先傳遞給耗能單元A，耗能單元A變形至屈服產(chǎn)生耗能作用；隨著變形增大，耗能單元B的開孔邊緣與剛性連接件接觸，耗能單元B啟動，并產(chǎn)生變形屈服發(fā)揮耗能作用；當(dāng)變形繼續(xù)增大時(shí)，耗能單元C啟動并發(fā)揮耗能作用。正向加載和反向加載時(shí)，均是耗能單元A先啟動，然后是耗能單元B，耗能單元C依次啟動。
[0027]圖5為本實(shí)施例的滯回曲線，縱坐標(biāo)為軸力，橫坐標(biāo)為變形?？梢钥闯?，本實(shí)施例有三個(gè)屈服點(diǎn)，分別對應(yīng)耗能單元A，耗能單元B，耗能單元C的屈服點(diǎn)。本實(shí)用新型可以在大震下提供較高耗能能力的同時(shí)，避免小震時(shí)向結(jié)構(gòu)附加過高的附加彈性剛度引起地震力的增大。同時(shí)本實(shí)用新型耗能支撐構(gòu)造簡單，制作方便，實(shí)用經(jīng)濟(jì)。
[0028]以上說明僅為本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐，包括有并列布置的多個(gè)耗能單元，其特征在于:所述耗能支撐包括有包裹在最外層的套筒，中間的耗能單元，以及填充在套筒和耗能單元之間的混凝土，所述的耗能單元為截面為一字型的條狀結(jié)構(gòu)，按其截面大小不同分為五段，最中間為耗能段且截面積最小，耗能段兩邊依次對稱連接有彈性段和剛性端部，兩者截面積依次增大，所述的剛性端部上設(shè)有開孔，開孔中穿過有剛性連接件，剛性連接件兩端固定于建筑上。
2.如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐，其特征在于:所述各個(gè)耗能單元端部的開孔孔徑各不相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐，其特征在于:所述的開孔為方形孔，其最小開孔的大小與剛性連接件的大小相同。
4.如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式分級屈服防屈曲耗能支撐，其特征在于:所述的耗能單元的耗能段和彈性段均埋入在套筒中，帶開孔的剛性端部從套筒兩端延伸出套筒之外。
【文檔編號】E04B1/98GK203440942SQ201320459609
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】蒲武川, 黃斌 申請人:武漢理工大學(xué)