[發明專利]竹節形圓棒耗能桿

有效

• 申請號: 201710056139.1
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106760855B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 王春林;劉燁
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種竹節形圓棒耗能桿，包括核心部件、外約束部件和定位銷釘；所述核心部件由多個消能段、中間限位段、竹節段和兩端連接段沿縱向同軸線連接構成，中間限位段位于核心部件的中間，竹節段與消能段間隔分布，布置在中間限位段的兩側，并與中間限位段共同形成整體，外側兩端固接兩端連接段，共同形成核心部件。所述中間限位段、竹節段和兩端連接段的截面都為圓形，中間限位段的中間沿直徑方向開孔一，消能段由圓棒沿長度方向切削制作使得消能段的截面為兩平行對邊，另外兩短邊為原弧線。形成的新截面面積使得核心部件在軸向拉壓力作用下消能段進入屈服，而中間限位段、竹節段和兩端連接段始終保持彈性。

技術領域

本發明屬于土木工程領域，涉及一種用于減小工程結構地震響應的屈曲約束支撐。

背景技術

城市及其建筑物遭遇強烈地震時不僅會發生結構破壞，還會產生火災等次生災害，并由此引發一系列連鎖災害反應。據此研究者提出的消能減震的概念，旨在通過在結構中安裝耗能裝置，通過其吸收與耗散能量，有效地減小結構地震響應，從而避免結構主體部位的嚴重破壞。軟鋼阻尼器是一種性能優越的消能減震構件，在日本和美國等發達國家已取得快速的推廣應用，而我國對于軟鋼阻尼器的研究與應用尚處于起步階段，仍存在許多問題需要進一步解決。耗能桿作為一種新型的軟鋼阻尼器，在小震作用下要求保持彈性，與結構協同工作，提供足夠的整體側向剛度，而在設防烈度或者罕遇地震作用下，耗能桿的核心部件進入屈服，且外約束部件對核心的變形進行有效地約束，抑制耗能桿的局部或整體失穩，實現耗能桿的拉壓屈服耗能。因此，耗能桿既可以作為結構的普通支撐，又同時兼有耗能裝置的作用，最終使得主體結構在地震作用下不至發生破壞或僅有較輕程度的破壞，是一種理想的消能減震裝置。

傳統屈曲約束支撐的外約束部件通常由鋼與混凝土組合而成，造價相對較低，但是仍存在一定的問題：(1)澆注混凝土的質量，如密實度，受工藝的影響較大，混凝土凝固會延長了制作時間，降低了生產效率；(2)由于混凝土局部不密實可能導致局部被核心部件壓碎，從而引起核心部件局部屈曲，降低耗能桿性能；(3)為了保證核心受力部件能夠自由拉壓，常在核心受力部件包裹無粘結材料，使得混凝土與核心受力部件表面脫開，同時給核心受力部件受壓膨脹提供一定的空間，但是在澆筑和振搗混凝土的過程中，很難保證無粘結材料按照設計要求包裹核心受力部件，從而影響屈曲約束支撐的性能。

進一步，采用全鋼約束截面的竹形屈曲約束支撐，如專利申請號：201610121121.0，其核心部件為多個圓形消能段和圓形彈性段沿縱向同軸線相間設置構成，但是由于圓形消能段受壓會發生扭轉變形，扭轉變形的存在會導致圓形芯棒局部變形的增加，從而降低屈曲約束支撐的低周疲勞性能。

發明內容

本發明為解決鋼與混凝土組合約束部件的屈曲約束支撐中混凝土密實和無粘結材料設置困難及對性能的影響、同時竹形屈曲約束支撐的受壓易發生扭轉變形、以及無限位段的耗能桿存在外約束部件滑移導致的滯回曲線不對稱、耗能性能低下等問題，提出了一種新型帶有限位段的竹節形圓棒耗能桿。

本發明采用的技術方案為：一種竹節形圓棒耗能桿，包括核心部件、外約束部件和定位銷釘；

所述核心部件由多個消能段、中間限位段、竹節段和兩端連接段沿縱向同軸線連接構成，中間限位段位于核心部件的中間，竹節段與消能段間隔分布，布置在中間限位段的兩側，并與中間限位段共同形成整體，外側兩端固接兩端連接段，共同形成核心部件。所述中間限位段、竹節段和兩端連接段的截面都為圓形，中間限位段的中間沿直徑方向開孔一，消能段由圓棒沿長度方向切削制作使得消能段的截面為兩平行對邊，另外兩短邊為原弧線。形成的新截面面積使得核心部件在軸向拉壓力作用下消能段進入屈服，而中間限位段、竹節段和兩端連接段始終保持彈性。

所述外約束部件為圓形管，核心部件位于外約束部件內部，外約束部件的長度滿足兩端連接段的一端位于外約束部件的內部，且中間限位段、竹節段和兩端連接段的直徑略小于外約束部件的內徑，使得兩者之間存在微間隙，微間隙略大于中間限位段在最大軸向壓力作用下的徑向變形值。