[實用新型]微振強震雙功用防屈曲支撐

無效

• 申請號: 200920105127.4
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN201377127Y
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 高向宇;顧爐忠;胡楚衡;徐建偉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術領域：

本實用新型涉及一種微振強震雙功用防屈曲支撐，屬于土木工程結構消能減震(振)技術領域。

背景技術：

眾所周知，集中設置的TMD減振系統需要較大型的調頻質量、支撐設施和阻尼設施。一些分散設置的TMD減振方案難以同時具有消減水平向和豎向的振動功能，也較難處理減微振和減強震的關系。

現有技術中，防屈曲支撐可增加結構剛度減小側移、提高結構抗震能力、改善抗震性能。如圖1所示，防屈曲支撐的鋼芯安裝在框架結構的節點之間，在風荷載和多遇地震條件下處于彈性工作狀態，為結構提供側移剛度可減小側移；在罕遇地震下鋼芯不會屈曲失穩，可進入拉(壓)屈服狀態以消耗地震能量。由于這種構件在反復荷載作用下的力-變形滯回曲線(如圖2所示)規則飽滿、耗能效率高，且制作及安裝簡便、免維護、可更換，近年來在日本、美國和臺灣地區等得到了廣泛應用，在中國大陸也有少量高層建筑使用了這一技術。

但是，上述普遍使用的防屈曲支撐在減小結構側移、吸收強震能量保護主體結構的同時，也為結構增加了剛度并附帶了一定的重量。這一方面需要主體結構承受由此產生的重力和地震慣性力，另一方面，由于鋼芯在屈服前呈彈性工作狀態，在正常使用條件下無法消減風荷載、室內設備、室外環境等引起的結構振動，也無法消減由于多遇烈度地震產生的慣性力及結構震動。對于使用要求(如小側移、微振動等)較高、振源較強但有減振需求，或在中等程度(例如設防烈度)地震下需要確保建筑功能性，同時，在罕遇烈度下需要保證優異的抗震性能的情況下，單一使用防屈曲支撐技術就難以做到兩者兼顧了。

實用新型內容：

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種具有在多遇烈度地震及正常使用條件下調頻減震(振)、在罕遇烈度地震下屈服耗能雙重功能的帶有調頻質量的防屈曲支撐，即調頻質量防屈曲支撐，具有制作容易、安裝方便、經濟耐用、免維護、可更換的特點。

一種微振強震雙功用防屈曲支撐，包括連接于結構重要節點之間的鋼芯6、外包于鋼芯工作段的外套鋼管7及內填混凝土9以及鋼芯表面粘貼的柔性材料8；其特征在于：還包括回彈元件4，所述回彈元件4用彈簧制成，固定于節點板連接件與外套鋼管之間，或支座連接件與外套鋼管之間。

根據權利要求1所述的微振強震雙功用防屈曲支撐，其特征在于：所述的彈簧用螺旋彈簧時，螺旋彈簧采用圓形或正多邊形彈簧。

根據權利要求1所述的微振強震雙功用防屈曲支撐，其特征在于：所述的彈簧用鋼板彈簧時，鋼板彈簧設計成S形或折角形，在鋼芯兩側對稱布置。

其中，回彈元件的一端用螺栓連接方式與節點連接件連接，另一端用螺栓連接方式與外套鋼管和內填混凝土連接。回彈元件的參數(如圖8所示)根據設計要求確定。阻尼材料粘貼在鋼芯表面，采用聚四氟乙烯及硅膠。防屈曲消能減震部分的鋼芯可用Q235或Q345熱軋鋼板、熱軋角鋼制作。可采用機械切削法或端部加強法形成消能工作段。鋼芯與節點板的連接可采用雙螺栓錨接(如圖4所示)或焊-錨連接方式(如圖5所示)等。

本實用新型的技術原理如下：

第一，在正常使用階段(包括多遇烈度地震下)采用分散TMD(調頻質量阻尼器)減振方案減小結構振動，可在較寬的振動頻帶內減振，提高建筑物的功能性。分散TMD振動系統的自振頻率可通過回彈元件的參數進行調整，以符合主體結構減振設計要求。

第二，在罕遇烈度(或設防烈度，按設計要求選定)地震下，防屈曲支撐的鋼芯將進入屈服耗能階段，保護主體結構，使主體結構保持在彈性狀態或只有少量梁構件進入塑性狀態(按設計要求選定)。防屈曲支撐鋼芯的屈服力、彈性剛度和極限變形能力可通過鋼材種類、鋼芯截面積、工作段長度及產品試驗參數的選取進行調整。

第三，將兩種功能集中于一套設施，功能并不互相削弱。作為質量塊的外套鋼管及內填混凝土在鋼芯上移動，不影響防止鋼芯屈曲的功能。這是因為在正常使用條件下移動位移量是由回彈元件的剛度來限制的，設計時可保證振動位移幅值不超出鋼芯預設范圍。當外界出現振動干擾時，質量塊可在重力平衡位置附近進行振動，起到減振效果。而在罕遇烈度(或設防烈度)地震下，鋼芯屈服成為耗能減震的主體。此時，鋼芯因受壓屈服引起的截面橫向膨脹將鎖定質量塊在鋼芯表面的滑動，僅靠鋼芯材料屈服消能減震，外套鋼管和內填混凝土可防止鋼芯發生受壓屈曲；而當鋼芯受拉屈服時，不需要外套鋼管和內填混凝土的防屈曲功能，TMD運動與否并不影響鋼芯的受拉屈服耗能。