[發(fā)明專利]一種多級控制屈曲阻尼耗能支撐構(gòu)件

有效

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• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109653389B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊小衛(wèi);邊亞東;胡江春;申效兵;林慶利;孫光林;王森林;梁振
• 申請（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園;栗改

本發(fā)明公開了一種多級控制屈曲阻尼耗能支撐構(gòu)件，解決了現(xiàn)有防屈曲支撐構(gòu)件易產(chǎn)生較大的層間相對位移而導(dǎo)致層間結(jié)構(gòu)損壞的技術(shù)問題。本發(fā)明包括同心設(shè)置的鋼外環(huán)管和鋼內(nèi)環(huán)管，鋼外環(huán)管的外壁兩側(cè)設(shè)置有相互對應(yīng)的連接桿件，鋼內(nèi)環(huán)管的外壁與鋼外環(huán)管的內(nèi)壁通過鋼內(nèi)環(huán)管連接鋼柱固定連接，鋼外環(huán)管的內(nèi)壁與鋼內(nèi)環(huán)管的外壁之間設(shè)置有活塞機(jī)構(gòu)，活塞機(jī)構(gòu)和鋼內(nèi)環(huán)管連接鋼柱對應(yīng)設(shè)置且與連接桿件處于同一條軸線上。本發(fā)明既有良好的二次滯回耗能性能，又可以起到阻尼器的效果，可以達(dá)到多級耗能且防止發(fā)生過大層間相對位移的效果，還可以解決傳統(tǒng)的防屈曲支撐屈服后剛度下降較快導(dǎo)致的變形過大問題，可廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗震加固及抗震設(shè)計構(gòu)件等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)中阻尼耗能支撐技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種多級控制屈曲阻尼耗能支撐構(gòu)件。

背景技術(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計或抗震加固改造中，支撐構(gòu)件是一種有效提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度中的構(gòu)件，而現(xiàn)有的支撐構(gòu)件存在受壓屈曲問題。針對傳統(tǒng)普通支撐構(gòu)件存在的受壓屈曲問題，出現(xiàn)了防屈曲支撐構(gòu)件這一新型支撐構(gòu)件形式。常見的防屈曲支撐構(gòu)件的核心屈服耗能單元、外部屈曲約束單元和滑動機(jī)制單元之間的變形空間加工精度要求較高，制作工藝復(fù)雜；核心屈服耗能單元采用低屈服點(diǎn)的鋼材，依賴進(jìn)口，受到制約。雖然這類防屈曲支撐構(gòu)件具有高效的抗震性能，近年來已經(jīng)在多項(xiàng)工程中得到了應(yīng)用，但是所采用的防屈曲支撐構(gòu)件在屈服時剛度下降較多和產(chǎn)生過大的層間相對位移，使結(jié)構(gòu)因剛度下降過快產(chǎn)生的層間相對位移過大引起構(gòu)件破壞，特別是大震作用時，這種破壞很明顯。

另外，若采用雙卡栓（或者雙活塞）核心雙環(huán)的屈曲阻尼器，不僅在安裝時內(nèi)環(huán)與外環(huán)不易固定，而且在使用時內(nèi)環(huán)與外環(huán)會產(chǎn)生相對位移。雖然該類阻尼器的層間相對位移小于傳統(tǒng)的防屈曲支撐構(gòu)件產(chǎn)生的層間相對位移，但是仍然會造成所受壓力不在一條直線上，輕則會造成阻尼器構(gòu)成的支撐構(gòu)件失效，重則會造成支撐的部件發(fā)生損壞。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種多級控制屈曲阻尼耗能支撐構(gòu)件，解決了現(xiàn)有防屈曲支撐構(gòu)件易產(chǎn)生較大的層間相對位移而導(dǎo)致層間結(jié)構(gòu)損壞技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種多級控制屈曲阻尼耗能支撐構(gòu)件，包括同心設(shè)置的鋼外環(huán)管和鋼內(nèi)環(huán)管，所述鋼外環(huán)管的外壁兩側(cè)分別設(shè)置有相互對應(yīng)的連接桿件，鋼內(nèi)環(huán)管的外壁與鋼外環(huán)管的內(nèi)壁通過鋼內(nèi)環(huán)管連接鋼柱固定連接，鋼外環(huán)管的內(nèi)壁與鋼內(nèi)環(huán)管的外壁之間設(shè)置有與活塞機(jī)構(gòu)，活塞機(jī)構(gòu)和鋼內(nèi)環(huán)管連接鋼柱對應(yīng)設(shè)置且與連接桿件處于同一條軸線上。本方案中的連接桿件首先將軸力傳遞給鋼外環(huán)管，使鋼外環(huán)管率先屈曲產(chǎn)生一次耗能；當(dāng)軸力繼續(xù)增加時，活塞機(jī)構(gòu)之間的縫隙逐漸縮小，當(dāng)活塞機(jī)構(gòu)的行程被擠壓或者拉到盡頭后，鋼外環(huán)管與鋼內(nèi)環(huán)管或鋼內(nèi)環(huán)管的卡槽實(shí)現(xiàn)剛性接觸，隨著軸力的持續(xù)增加，鋼內(nèi)環(huán)管也逐步達(dá)到屈服，便會產(chǎn)生再一次的耗能。在兩次屈曲耗能的整個過程中，本支撐構(gòu)件所受的軸力始終在一條直線上，剛度在一級屈服下降后會二級增加，既不會產(chǎn)生過大的層間相對位移，又實(shí)現(xiàn)了多級控制屈曲阻尼的耗能支撐。

所述活塞機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在鋼外環(huán)管的內(nèi)壁上的筒狀卡槽，鋼內(nèi)環(huán)管的外壁上設(shè)置有與筒狀卡槽相配合的卡栓，通過卡栓和筒狀卡槽的配合，可以對軸向受力進(jìn)行可靠地引導(dǎo)，進(jìn)一步避免了過大層間相對位移的發(fā)生。

所述活塞機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在鋼外環(huán)管的內(nèi)壁上的卡栓，鋼內(nèi)環(huán)管的外壁上設(shè)置有與卡栓相配合的筒狀卡槽，卡栓和筒狀卡槽的位置互換，能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的效果。

所述筒狀卡槽的外直徑與鋼內(nèi)環(huán)管的長度之比為0.8～1，筒狀卡槽與鋼內(nèi)環(huán)管特定尺寸的比例，可以防止連接處出現(xiàn)屈服，使得鋼外環(huán)管屈服后增加的軸力能夠可靠地傳遞到內(nèi)環(huán)，快速增加剛度，減小變形的效果。

進(jìn)一步地，所述鋼內(nèi)環(huán)管中設(shè)置有多孔填充板，多孔填充板可以保證二次屈曲耗能時的穩(wěn)定性，解決了傳統(tǒng)防屈曲支撐屈服后剛度下降較快導(dǎo)致的變形過大的問題。