[發明專利]一種加強屈服后剛度的防屈曲限位支撐構件

有效

• 申請號: 201410149541.0
• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN104005490B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 馬華;張芳亮;謝詠平;于磊磊;付靜;李振寶
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04B1/24
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 紀佳

技術領域

本發明屬于防屈曲限位耗能支撐構件技術領域，涉及一種新型的工程結構抗震耗能及限位的支撐構件，尤其是一種內置雙屈服點鋼芯的加強屈服后剛度的防屈曲限位支撐構件。受荷前期屈服一級屈服工作段鋼芯耗能屈服，變形增大使螺栓受到鋼芯外覆鋼板上孔洞的約束時，鋼板與屈服后鋼芯共同提供軸向剛度，增加支撐后期剛度，耗能能力增強，有效限制結構整體側移。

背景技術

為防止鋼支撐受壓時局部和整體失穩，增強低周疲勞性能，部分學者采用添加外部約束的方法。通常采用鋼管混凝土或鋼筋混凝土作為外包約束，稱為BRB支撐，日本學者改進了普通BRB支撐構造，在外部約束及鋼芯之間設置無粘結材料，并采用低屈服剛度，高延性材料作為核心鋼支撐，作為一種位移型阻尼器廣泛應用于工程抗震中。

防屈曲支撐由支撐內芯、外圍約束構件組成，可為框架或排架結構提供很大的抗側剛度和承載力，采用支撐的結構體系在建筑結構中應用十分廣泛。兩者之間通常設置有無粘結材料或適當的間隙以釋放支撐內芯受壓時所產生的膨脹變形。外套筒和填充材料僅約束芯板受壓屈曲，使鋼芯在受拉和受壓下均能進入屈服，因而防屈曲約束支撐的滯回性能優良。

傳統的防屈曲支撐構件具有以下特點，鋼芯作為支撐耗能主體只有一階屈服點，大震時的耗能能力受到限制。目前研究開發的防屈曲支撐主要著重提高其耗能能力，對多級屈服的防屈曲支撐的研究較少。鑒于此，我們準備設計一種可以在鋼芯耗能屈服后，增加支撐后期剛度并再次屈服的方法實現支撐兩級屈服。更可通過同種方式實現支撐的多級屈服和連續耗能。

發明內容

本發明在現有防屈曲支撐基礎上，針對現有防屈曲支撐鋼芯僅有一級屈服能力，不能應對大震作用下大耗能的需求，提出一種加強屈服后剛度的防屈曲限位支撐構件。一級屈服鋼芯的屈服工作段采用一字形截面，過渡段及連接段采用十字形截面；一級屈服鋼芯上下通過螺栓固定兩片鋼板作為二級屈服鋼芯，所固定鋼板上螺栓孔較長，一級屈服鋼芯屈服后利用鋼板孔洞對螺栓桿的約束使上下固定鋼板參與軸向受力并產生二階屈服耗能，達到限制整體側移的目標。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種加強屈服后剛度的防屈曲限位支撐構件，包括兩階屈服鋼芯和外約束鋼管3，其特征在于，所述兩階屈服鋼芯包括一級屈服鋼芯1和上下覆蓋的鋼板2；所述一級屈服鋼1從兩端到中間依次為連接段L1、過渡段L2以及屈服工作段L3，連接段L1及過渡段L2為十字形截面，屈服工作段L3為一字形截面，屈服工作段L3位于兩過渡段L2之間；所述一級屈服鋼芯兩側連接段設置螺栓3；所述一級屈服鋼芯上下覆蓋的鋼板2長度為L4，鋼板2通過兩端的螺栓3連接在一級屈服鋼芯1上表面和下表面，且鋼板2的兩端開槽，一級屈服鋼芯1的十字形截面伸入到所述的槽中；一級屈服鋼芯1和鋼板2在對應螺栓3處開螺栓孔，且鋼板2上的螺栓孔的長度大于螺栓3的直徑，螺栓3可在鋼板2的螺栓孔洞中滑動；所述兩階屈服鋼芯位于外約束鋼管4內。鋼板2上對應螺栓3的孔洞的長度需按增加第二剛度的位置需求而確定，比如達到1/100層間位移角時鋼芯的變形量作為第二剛度的插入點。鋼板2上螺栓孔距鋼板端部的距離保證在最大荷載作用下鋼板2端部不發生剪切破壞。鋼板2兩端部開槽長度大于十字形截面伸進鋼板2的長度。

此支撐可為填充鋼管混凝土的約束支撐或者純鋼支撐。外約束鋼管、兩階屈服鋼芯及約束填充部件之間的縫隙設置無粘結材料層。外約束鋼管4為矩形鋼管或圓形鋼管。

本發明可以獲得如下有益效果：

取材方便：本發明采用的鋼材來源廣泛，規格齊全，購買方便。

傳力明確：一級屈服鋼芯1屈服后利用螺栓3對鋼板2的約束使上下固定鋼板2參與軸向受力，實現限位功能。

本發明可廣泛應用于建筑物的耗能減震及限位控制。

附圖說明

圖1為本發明的支撐鋼芯立體圖。

圖2為本發明的支撐鋼芯平面圖。

圖3為本發明的支撐鋼芯側面圖。

圖4為本發明的支撐整體圖。

圖5為圖A-A處截面圖。

圖6為圖B-B處截面圖。

附圖標記：L1-連接段長度、L2-過渡段長度、L3-屈服工作段長度、L4-覆蓋鋼板長度、1-一級屈服鋼芯、2-鋼板、3-螺栓，4-外約束鋼管。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明并不限于以下實施例，以權力要求書為準。