自復位防屈曲支撐構件的製作方法

2023-05-29 14:57:41 4

專利名稱：自復位防屈曲支撐構件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種防屈曲支撐構件。
背景技術：
地震災害對人們的生命安全造成了極大的影響，其主要是由於在地震過程中建築 結構發生了過大的損壞或倒塌所引起的。被動控制系統是結構振動控制系統中的一種，且 目前被認為是減少主體結構損傷的最有效可行的方法。根據不同的阻尼機理，被動控制裝 置可以分為金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器以及粘彈性阻尼器等。在這些控制裝備中，防屈曲支撐構件(BRB)得到了最廣泛的應用。這是近年來應 用於多高層建築抗側力體系中的一種實用新型的支撐形式，同時也是一種高效的耗能減震 裝置(阻尼器)，它主要由鋼支撐內芯、約束構件以及在上述兩者之間所設置的無粘結材料 或間隙三部分組成。在中震或大震作用下，防屈曲支撐構件無論受拉還是受壓均能實現全 截面充分屈服耗散地震能量而不出現支撐構件的整體屈曲或局部屈曲破壞，因此這種支撐 構件不僅解決了普通支撐構件在大震下受壓屈曲的問題，同時還起到損傷控制的作用，使 原來通過主體結構梁端形成塑性鉸的耗能方式轉變為只在防屈曲支撐部件上集中耗能，而 主體結構大部分保持彈性，從而能夠較好地保護主體結構(梁、柱)使其在大震當中免受嚴 重損傷，給震後修復帶來了方便。然而，由於防屈曲支撐構件的耗能形式為金屬的滯回耗裝，這必然使其在經歷中 震或者大震後會產生很大的殘餘變形。根據無數次震害經驗知道強烈地震使結構產生的 過大側向變形及殘餘變形是結構破壞倒塌的直接原因。而現行的抗震規範只是要求結構在 震時不倒塌以保證生命安全，但是很多情況下震後需要大量的維修成本或者拆除重建，這 無疑會產生相應的社會及經濟問題。現有自復位支撐構件，其耗能形式為摩擦耗能，主要有兩個方面的局限性首先， 摩擦力取決於螺栓的預緊力，當螺栓鬆動預緊力下降則對摩擦力產生影響，不能正常耗散 地震能量。另外，摩擦面的老化也是一個非常突出的問題。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決目前安裝傳統防屈曲支撐構件的結構在大震或者 中震後出現過量殘餘變形從而大大增大震後維護、重建成本及現有摩擦型自復位支撐構件 因摩擦板連接螺栓鬆動及摩擦面易老化而不能正常耗散地震能量的問題，提出了一種自復 位防屈曲支撐構件。本實用新型為解決上述技術問題採取的技術方案是所述防屈曲支撐構件由方 形外套管、方形內套管、第一端板、第二端板、第一凸形連接板、第二凸形連接板、兩個耗能 內芯板、多根復位筋、兩個連接板和兩對角鋼構成，所述第一凸形連接板設置在兩個耗能內 芯板之間，且所述第一凸形連接板的上側壁和下側壁各與一個耗能內芯板固接，每個連接 板設置在相對應的耗能內芯板外部且二者固接；所述方形外套管外部的一對表面各設有一對角鋼，一對角鋼的一端與方形外套管固接，且每對角鋼與方形外套管形成凹槽，所述方 形內套管設置在兩個耗能內芯板之間，且所述方形內套管與第一凸形連接板插接，兩個耗 能內芯板各與方形內套管位於插接端的上側壁和下側壁焊接，且焊接的距離沿長度方向為 10 20cm ；方形內套管、兩個耗能內芯板和第一凸形連接板設置在方形外套管內，且每個方 形內芯板的兩個側壁各與方形外套管相對應的側壁接觸，每個連接板設置在凹槽內，且每 個連接板與一對角鋼固接，所述方形內套管內設有多根復位筋，每根復位筋的一端與第一 端板連接，每根復位筋的另一端與第二端板連接，所述第一端板上設有與第一凸形連接板 小直徑端形狀相匹配的通孔，所述第一凸形連接板穿過第一端板的通孔設置在第一端板的 外部，所述方形外套管的兩側端面分別與第一端板和第二端板接觸，所述第二凸形連接板 的大直徑端的固裝在兩對角鋼內。本實用新型具有以下有益效果本實用新型同傳統的防屈曲支撐構件相比，在結 構大震或者中震後擁有復位功能，大大減少了殘餘變形(理論上為零)；與現有的自復位支 撐構件相比，本實用新型通過防屈曲支撐構件的內芯板屈服耗能取代摩擦耗能，因此避免 了螺栓鬆動和摩擦面老化、失效及腐蝕等問題。

圖1是本實用新型的整體結構示意圖，圖2是本實用新型安裝的示意圖，圖3是圖 2的A-A剖視圖，圖4是圖2的B-B剖視圖，圖5是圖2的C-C剖視圖，圖6是圖2的D-D剖 視圖，圖7是本實用新型工作過程初始受力階段示意圖，圖8是本實用新型工作過程方形外 套管相對方形內套管向右運動階段示意圖，圖9是本實用新型工作過程復位階段示意圖， 圖10是本實用新型工作過程方形外套管相對方形內套管向左運動階段示意圖，圖11是本 實用新型的實際工程應用實例。
具體實施方式
具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的防屈曲支撐構件由方 形外套管1、方形內套管2、第一端板5、第二端板6、第一凸形連接板10、第二凸形連接板 11、兩個耗能內芯板3、多根復位筋4、兩個連接板7和兩對角鋼8構成，所述第一凸形連接 板10設置在兩個耗能內芯板3之間，且所述第一凸形連接板10的上側壁和下側壁各與一 個耗能內芯板3固接，每個連接板7設置在相對應的耗能內芯板3外部且二者固接；所述 方形外套管1外部的一對表面各設有一對角鋼8，一對角鋼8的一端與方形外套管1固接， 且每對角鋼8與方形外套管1形成凹槽8-1，所述方形內套管2設置在兩個耗能內芯板3之 間，且所述方形內套管2與第一凸形連接板10插接，兩個耗能內芯板3各與方形內套管2 位於插接端的上側壁和下側壁焊接，且焊接的距離沿長度方向為10 20cm ；方形內套管2、兩個耗能內芯板3和第一凸形連接板10設置在方形外套管1內，且 每個方形內芯板3的兩個側壁各與方形外套管1相對應的側壁接觸，每個連接板7設置在 凹槽8-1內，且每個連接板7與一對角鋼8固接，所述方形內套管2內設有多根復位筋4，每 根復位筋4的一端與第一端板5連接，每根復位筋4的另一端與第二端板6連接，所述第一 端板5上設有與第一凸形連接板10小直徑端形狀相匹配的通孔5-1，所述第一凸形連接板10穿過第一端板5的通孔5-1設置在第一端板5的外部，所述方形外套管1的兩側端面分 別與第一端板5和第二端板6接觸，所述第二凸形連接板11的大直徑端的固裝在兩對角鋼 8內。
具體實施方式
二結合圖1說明本實施方式，本實施方式的每個耗能內芯板3與方 形內套管2上側壁與下側壁之間的間隙各為l_2mm，並在一端與耗能內芯板3固接，此結構 的優點是使得方形內套管2充當防屈曲支撐的約束構件，實現內芯耗能作用；同時這種結 構起到自復位支撐中給第一端板5、第二端板6及復位筋4傳力的作用，以此達到自復位目 的。因此，保證該實用新型實現了防屈曲支撐和自復位支撐的雙重功效。其它組成及連接 關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式的方形內套管2的側壁與 方形外套管1的側壁之間的間隙為l_2mm，並在一端與耗能內芯板3固接，此結構的優點是 使得方形內套管2充當防屈曲支撐的約束構件，實現內芯耗能作用；同時這種結構起到自 復位支撐中給第一端板5、第二端板6及復位筋4傳力的作用，以此達到自復位目的。因此， 保證該實用新型實現了防屈曲支撐和自復位支撐的雙重功效。其它組成及連接關係與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
四結合圖1說明本實施方式，本實施方式的每根複合筋4為鋼筋或 者複合纖維筋，並且施加相當於支撐設計承載力30%的預應力。此構造的優點是此類材料 具有高強度，高彈性模量，高彈性變形率的特點。因此能保證在本實用新型在工作時復位筋 4保持彈性從而維持其自復位的功能。預應力可保證本實用新型克服所有殘餘變形，回復到 原始長度。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五如圖2-圖6所示，本實施方式是防屈曲支撐構件的加工具體步 驟如下1.在兩個耗能內芯板3之間焊接第一凸形連接板10 ；在兩個耗能內芯板3外側 焊接兩個連接板7，這樣耗能內芯板3就與第一凸形連接板10及兩個連接板7形成一體；2.將方形內套管2從兩個耗能內芯板3右側滑入並且將焊於兩個耗能內芯板3上 的第一凸形連接板10插入方形內套管2槽中；3.在兩個耗能內芯板3內側與方形內套管2外側施焊(耗能內芯板3寬於方形內 套管2)，使方形內套管2與耗能內芯板3形成整體；4.在方形外套管1的外側一對表面各焊接一對角鋼8 ；5.將組裝好的方形內套管2及兩個耗能內芯板3從方形外套管1設有一對角鋼8 的一端通過，方向如圖所示。對好位置後，將接一對角鋼8與連接板7連接。如此，方形外 套管1、方形內套管2及兩個耗能內芯板3就構成一個防屈曲支撐構件；6.通過第一端板5和第二端板6上的孔洞中穿復位筋4，在第二端板6處錨固復 位筋4，在第一端板5進行張拉；7.將第二凸形連接板11與兩對角鋼8焊接，完成整個自復位防屈曲支撐構件的加 工過程；具體實施方式
六如圖11所示，本實施方式是將本實用新型安裝在實際工程中的 一個實施例第一凸形連接板10和第二凸形連接板11分別通過高強螺栓15與建築結構框 架結點板14連接，完成安裝。工作原理本實用新型的工作過程可以分為以下四個階段，結合圖7-圖11所示
1.本實用新型初始受力階段此時支撐構件長度為原長L，當施加外力時，方形外套管1和 方形內套管2首先要克服復位筋4中的預應力，當外力達到一定水平時，方形外套管1和方 形內套管2即將開始相對運動，如圖7所示；2.方形外套管1相對方形內套管2向右運動 階段當外力繼續加大，方形外套管1和方形內套管2開始相對滑動，此時本實用新型伸長， 變形量記為δ，由於內芯板3 —端連接在方形外套管1上，另一端連接在方形內套管2上， 方形外套管1和方形內套管2相對運動時使內芯板3被拉伸產生塑性變形，從而起到耗能 作用；同時方形內套管2向左推第一端板5，方形外套管1向右推第二端板6，如此，第一端 板5和第二端板6做遠離運動，復位筋4不斷被伸長，並提供回復力，如圖8所示；3.本實 用新型復位階段當支撐構件達到最大變形，外力減小或反向，由於預應力的作用，自復位 筋(繩)4拉動兩端板6、5做相對運動，從而帶動形外套管1和方形內套管2做復位運動，直 到回到起始點。此時若外力撤掉，則本實用新型復位，如圖9所示；4.方形外套管1相對方 形內套管2向左運動階段若本實用新型復位後外力反向，則方形外套管1和方形內套管2 繼續反向運動。這時，方形內套管2推動第二端板6，方形外套管1推動第一端板5，第一端 板5和第二端板6做遠離方向的運動，此時防屈曲支撐構件的內芯板3狀態為受壓，支撐構 件變形量記為-S，如圖10所示。
權利要求一種自復位防屈曲支撐構件，其特徵在於所述防屈曲支撐構件由方形外套管(1)、方形內套管(2)、第一端板(5)、第二端板(6)、第一凸形連接板(10)、第二凸形連接板(11)、兩個耗能內芯板(3)、多根復位筋(4)、兩個連接板(7)和兩對角鋼(8)構成，所述第一凸形連接板(10)設置在兩個耗能內芯板(3)之間，且所述第一凸形連接板(10)的上側壁和下側壁各與一個耗能內芯板(3)固接，每個連接板(7)設置在相對應的耗能內芯板(3)外部且二者固接；所述方形外套管(1)外部的一對表面各設有一對角鋼(8)，一對角鋼(8)的一端與方形外套管(1)固接，且每對角鋼(8)與方形外套管(1)形成凹槽(8 1)，所述方形內套管(2)設置在兩個耗能內芯板(3)之間，且所述方形內套管(2)與第一凸形連接板(10)插接，兩個耗能內芯板(3)各與方形內套管(2)位於插接端的上側壁和下側壁焊接，且焊接的距離沿長度方向為10～20cm；所述方形內套管(2)、兩個耗能內芯板(3)和第一凸形連接板(10)設置在方形外套管(1)內，且每個方形內芯板(3)的兩個側壁各與方形外套管(1)相對應的側壁接觸，每個連接板(7)設置在凹槽(8 1)內，且每個連接板(7)與一對角鋼(8)固接，所述方形內套管(2)內設有多根復位筋(4)，每根復位筋(4)的一端與第一端板(5)連接，每根復位筋(4)的另一端與第二端板(6)連接，所述第一端板(5)上設有與第一凸形連接板(10)小直徑端形狀相匹配的通孔(5 1)，所述第一凸形連接板(10)穿過第一端板(5)的通孔(5 1)設置在第一端板(5)的外部，所述方形外套管(1)的兩側端面分別與第一端板(5)和第二端板(6)接觸，所述第二凸形連接板(11)的大直徑端固裝在兩對角鋼(8)內。
2.根據權利要求1所述一種自復位防屈曲支撐構件，其特徵在於每個耗能內芯板(3) 與方形內套管(2)上側壁與下側壁之間的間隙各為l_2mm。
3.根據權利要求1或2所述一種自復位防屈曲支撐構件，其特徵在於所述方形內套管(2)的側壁與方形外套管(1)的側壁之間的間隙為l_2mm。
4.根據權 要求3所述一種自復位防屈曲支撐構件，其特徵在於每根複合筋(4)為鋼 筋或者複合纖維筋。 專利摘要一種自復位防屈曲支撐構件，它涉及一種防屈曲支撐構件。本實用新型的目的為了解決目前安裝傳統防屈曲支撐構件的結構在大震或者中震後出現過量殘餘變形從而大大增大震後維護、重建成本及現有摩擦型自復位支撐構件因摩擦板連接螺栓鬆動及摩擦面易老化而不能正常耗散地震能量的問題。方形內套管、兩個耗能內芯板和第一凸形連接板設置在方形內套管內，每個連接板與一對角鋼固接，每根復位筋的一端與第一端板連接，每根復位筋的另一端與第二端板連接，第一凸形連接板穿過第一端板的通孔設置在第一端板的外部，方形外套管的兩側端面分別與第一端板和第二端板接觸，第二凸形連接板固裝在兩對角鋼內。本實用新型用於建築結構工程領域中的抗側力構件中。
文檔編號E04B1/98GK201687219SQ20102020937
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者劉璐, 吳斌, 趙俊賢 申請人:哈爾濱工業大學