[發明專利]一種可替換部件型耗能支撐、自復位支撐及其使用方法

在審

• 申請號: 202210720603.3
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN114961013A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 鄭國足;韓建平;張守麗
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E01D19/00
• 代理公司: 蘭州嘉諾知識產權代理事務所(普通合伙) 62202
• 代理人: 郭海

本發明涉及土木工程技術領域，具體涉及一種利用切口厚壁鋼管耗能的可替換部件型新型耗能支撐、新型自復位支撐及各自的安裝使用方法，應用于建筑與橋梁結構的減震控制領域。提供一種構造簡單、高延性、裝配式、可重復利用、性能穩定、高承載力、核心部件可替換的新型耗能支撐，包括第一連接件、第一外套管、導向軸和第二連接件、第一切口厚壁鋼管、封板、限位螺母、第一切口厚壁鋼管連接法蘭、第三止退螺母、第一連接螺栓和第五連接螺栓；第一外套管一端連接第一連接件，第一外套管另一端連接封板以克服現有自復位支撐的缺陷。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，具體涉及一種利用切口厚壁鋼管耗能的可替換部件型新型耗能支撐、新型自復位支撐及各自的安裝使用方法，應用于建筑與橋梁結構的減震控制領域。

背景技術

如何提高建筑物的抗震性能就成為工程抗震界科研人員一直以來的研究熱點。目前的有效措施之一是利用耗能型支撐替代傳統支撐，消耗地震輸入給建筑物的能量，從而減輕地震給建筑物帶來的破壞。在所有耗能支撐當中，當前應用較廣的應屬日本學者提出的約束屈曲支撐（或稱防屈曲支撐，簡稱BRB），這種支撐受壓時發生屈服而不屈曲，具有很好的耗能能力，從而充當結構“保險絲”的角色，有效避免結構在大震中發生嚴重損傷。BRB自引入國內以來，我國學者對其進行了大量研究，發展了許多新的構造形式，也有了實際工程應用。然而當前的產品仍然存在一些缺陷，如構件端部易屈曲、荷載作用下拉壓不平衡、灌漿型BRB中混凝土和砂漿在反復荷載作用下容易開裂、支撐性能對制作誤差比較敏感、內芯受拉破壞后支撐會立刻失效退出工作（僅一道防線）、支撐延性有限（已有的試驗數據表明，大部分BRB無法滿足50年內2%超越概率地震輸入下約束屈曲支撐框架的最大延性需求）以及支撐無法循環利用以致震后整體更換或產品抽樣檢驗時造成巨大浪費。此外，BRB主要是利用金屬的塑性變形進行耗能，因此會使建筑物在震后產生一定的殘余變形，當殘余變形較大時，建筑物有可能喪失其使用功能，進而會影響人們的正常生活與生產。鑒于此，一種新的抗震設計理念——可恢復功能結構被學者們所提出，這種結構的特點是震后不需要修復或不影響使用的情況下局部修復便可恢復其使用功能，因此得到工程抗震界的廣泛研究。可恢復功能結構的實現途徑之一是采用新的自復位耗能支撐來替代傳統支撐，通過自復位耗能支撐的復位功能實現整體結構的震后復位。這種方式對傳統的結構體系改變最小，因而更容易推廣應用。當前的自復位耗能支撐很大一部分是在傳統BRB的基礎上通過增加預應力鋼筋、預應力鋼絞線或形狀記憶合金等復位材料來實現的，而傳統BRB本身具有上述缺陷且構造并不簡單，增加復位功能后使得構造相當復雜，制作與裝配難度較大。另一方面，預應力鋼筋及預應力鋼絞線的彈性變形較小，限制了自復位支撐的變形能力，而形狀記憶合金雖然具有較好的彈性變形能力，但是其的性能受溫度影響明顯，變形后需要通過加熱才能使其恢復到變形前的狀態，而且價格相對較高，增加了支撐制造成本。其他采用摩擦或粘滯流體進行耗能的自復位耗能支撐，雖然耗能機理明確，但基于摩擦耗能的支撐，摩擦面會在往復荷載作用下逐漸變得光滑，摩擦系數會隨摩擦次數的增加而發生變化，致使摩擦力減小，進而降低了長期使用時的可靠性，基于粘滯流體耗能的支撐，存在密封困難以及容易出現漏液等問題。

本發明的目的在于解決現有技術所存在的問題，提供一種構造簡單、高延性、裝配式、可重復利用、性能穩定、高承載力、核心部件可替換的新型耗能支撐，作為現有約束屈曲支撐（BRB）較優的替代產品，并在此基礎上增加碟形彈簧組進行復位，形成基于切口厚壁鋼管耗能的新型自復位耗能支撐，以克服現有自復位支撐的上述缺陷。

發明內容

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種可替換部件型耗能支撐，包括第一連接件、第一外套管、導向軸和第二連接件、第一切口厚壁鋼管、封板、限位螺母、第一切口厚壁鋼管連接法蘭、第三止退螺母、第一連接螺栓和第五連接螺栓；第一外套管一端連接第一連接件；