一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑制造技术

一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑包括芯材、套管、第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板、第二防压曲板、连接件、连接板和盖板，所述芯材包括非屈服段、第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段，所述第一屈服段位于芯材的中部，第一屈服段的两侧分别设置第二屈服段、第三屈服段和非屈服段；所述第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板和第二防压曲板连接于套管内部，再通过连接件、连接板安装形成所述芯材的约束装置；所述芯材位于所述约束装置内部，所述盖板位于所述套管的两端且与所述套管相连接。本实用新型专利技术耗能均匀、延性好、耗能优良、可多阶段耗能、屈曲后刚度退化较慢。

【技术实现步骤摘要】
一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑
本技术属于建筑结构工程和桥梁工程结构减振
，尤其是一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑。
技术介绍
地震是威胁人类生命财产安全的主要自然灾害之一，地震除导致房屋倒塌、人员伤亡等直接损害之外，还会引发火灾、疾病等次生灾害，造成巨大的经济损失。防屈曲支撑作为一种优秀的消能减震器在美国、日本和中国等国家已得到了广泛的应用。当采用防屈曲耗能支撑的结构受到地震等动力荷时，外围的约束单元能够保证内部核心受力单元在受压时能够达到全截面屈服的状态，并通过屈服滞回达到耗能的效果，达到结构“保险丝”的作用，从而较好地保护人民生命安全和财产安全。现有传统的防屈曲耗能支撑大都按照多遇地震、设防地震和罕遇地震进行设计，具有一定的局限性。按多遇地震设计：要求防屈曲支撑在发生多遇地震时就应进入耗能阶段，即支撑整块芯材进入弹塑性阶段，塑性变形不可恢复，致使防屈曲支撑在多余地震后宜进行更换；当发生设防地震和罕遇地震时，支撑的轴向位移将接近甚至超过芯材的极限轴向变形，在地震荷载作用下将发生疲劳破坏的现象，对钢材的性能要求更高，支撑设计难度大，成本较大。按设防地震或罕遇地震进行设计：防屈曲支撑在设防地震和罕遇地震荷载作用下，可以起到消能减震的效果，保护结构的安全，但是在多遇地震、台风作用下，防屈曲耗能支撑并不耗能，芯材始终处于弹性阶段，防屈曲支撑不为结构提供附加阻尼比，仅仅起到支撑的作用，难以在混凝土构件开裂之前首先发生屈服并耗散能量。近年来，国内外专家针对上述问题进行了研究，提出了多种多阶段防屈曲耗能支撑的概念和设计方法等，但存一些问题。(1)防屈曲支撑中较弱的屈服段在小震和台风作用即进入耗能，较强的屈服段处于弹性阶段；在设防地震和罕遇地震下，防屈曲支撑中较弱的屈服段仍能发生位移，继续耗能，若较强的屈服段达到极限应力时，较弱的屈服段将出现疲劳破坏，设计时需要严格控制较强屈服段的应力，这将导致材料的性能利用率较低，具有一定的安全隐患，不利于工程应用。(2)防屈曲支撑的较弱的屈服段的约束不够，较弱的屈服段容易出现面外失稳，这将大大影响支撑的耗能性能和支撑的安全。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，可广泛应用于建筑房屋结构、桥梁、非结构构件等
，具有耗能均匀、延性好、耗能优良、可多阶段耗能、屈曲后刚度退化较慢的特点。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，包括芯材、套管、第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板、第二防压曲板、连接件、连接板和盖板，所述芯材包括非屈服段、第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段，所述第一屈服段位于芯材的中部，第一屈服段的两侧分别设置第二屈服段、第三屈服段和非屈服段；所述第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板和第二防压曲板连接于套管内部，再通过连接件、连接板安装形成所述芯材的约束装置；所述芯材位于所述约束装置内部，所述盖板位于所述套管的两端且与所述套管相连接。进一步，所述非屈服段包括芯材和端部加劲板，所述端部加劲板设置于所述芯材的两端，与所述芯材板垂直放置。优先的，所述芯材优先选用软钢，也可采用普通钢材，但其延伸率应大于30％，强屈比大于1.2；优先的，所述非屈服段的弹性极限承载力应大于第三屈服段的极限承载力；优先的，所述端部加劲板宜采用与芯材相同的材料，也可采用强度较高钢材；再进一步，所述第三屈服段和所述第二屈服段之间采用坡度过渡方式相连接，形成过渡段，所述第二屈服段和所述第一屈服段之间采用坡度过渡方式相连接，形成过渡段。优先的，所述第三屈服段和所述第二屈服段之间的坡度不应大于0.5，宜在0.25～0.5，所述第二屈服段和所述第一屈服段之间的坡度不应大于0.5，宜在0.25～0.5；所述第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段的截面面积根据工程需求按计算确定，但第三屈服段的面积不应大于第二屈服段的2倍，宜为1.1～1.8，第二屈服段的面积不应大于第一屈服段的1.5倍，宜为1.1～1.5；更进一步，所述第二限位板设置于所述第三屈服段和所述第二屈服段之间的过渡段内，其宽度与所述第二屈服段芯材宽度相同，其高度应与所述第一加劲板组件或第二加劲板组件之间有足够的接触面，从而将多余荷载传递于所述套管上进行自平衡。所述第一限位板设置于所述第二屈服段和所述第一屈服段之间的过渡段内，其宽度与所述第一屈服段芯材宽度相同，其高度方向应与所述第一加劲板组件或第二加劲板组件之间有足够的接触面，从而将多余荷载传递于所述套管上进行自平衡；所述第一加劲板组件和第二加劲板组件的加劲板间距在第一屈服段处比所述第二屈服段和第二屈服段处小，以期保证第一屈服段的局部稳定性和整体稳定性。优先的，所述第二限位板和所述第一限位板采用与芯材相同的材料；进一步，所述套管包括半套管一、半套管二和连接孔；优先的，在所述半套管一和半套管二相同，优先通过焊接形成槽状构件，优先在所述槽状开设与所述连接件配套的连接孔；优先的，所述半套管一和半套管二采用较所述芯材牌号高的钢材，其截面面积和应为第二屈服段面积的2.5倍以上；进一步，所述第一加劲板组件包括第一中部限位装置和两个第一边侧限位装置，所述第二加劲板组件包括第二中部限位装置和两个第二边侧限位装置；优先的，所述第一中部限位装置包括两块加劲板，所述第二中部限位装置包括两块加劲板，所述两块第一限位板分别位于第一中部限位装置加劲板之间和第一中部限位装置加劲板之间；所述第一边侧限位装置包括两块加劲板，所述第二边侧限位装置包括两块第二加劲板，所述两块第二限位板分别位于第一边侧限位装置加劲板之间和第二边侧限位装置加劲板之间；组成第一中部限位装置、第二中部限位装置的相邻加劲板之间的距离小于组成第一边侧限位装置、第二边侧限位装置的相邻加劲板之间的距离。优先的，所述第一加劲板组件和所述第二加劲板组件高度与槽型半套管一或槽型半套管二的内尺寸高度相同，所述第一加劲板组件和所述第二加劲板组件而宽度为槽型半套管一或槽型半套管二的内尺寸宽度减去芯材板厚的一半，再减去1～2mm，保证所述芯材和所述第一加劲板组件或所述第二加劲板组件之间有一定的间隙，以便安装和支撑的工作。进一步，所述第一防压曲板和所述第二防压曲板厚度为所述芯材板厚的一半，分别垂直设置于所述半套管一和所述半套管二的翼缘中部边缘，以保证第一屈服段在受压时不发生侧鼓。优先的，所述第一防压曲板和所述第二防压曲板采用与所述套管相同的材料。进一步，所述连接板开设连接板孔。优先的，所述连接板宽度与所述套管的宽度相同，其材料采用与所述套管相同的材料。优先的，所述连接板上的所述连接板孔与所述套管上的连接孔一一对应。进一步，所述连接件优先采用高强度螺栓，也可是铆钉。优先的，所述连接件通过所述连接板上的所述连接板孔与所述套管上的连接孔，将所述连接板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述耗能防屈曲支撑包括芯材、套管、第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板、第二防压曲板、连接件、连接板和盖板，所述芯材包括非屈服段、第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段，所述第一屈服段位于芯材的中部，第一屈服段的两侧分别设置第二屈服段、第三屈服段和非屈服段；所述第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板和第二防压曲板连接于套管内部，再通过连接件、连接板安装形成所述芯材的约束装置；所述芯材位于所述约束装置内部，所述盖板位于所述套管的两端且与所述套管相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述耗能防屈曲支撑包括芯材、套管、第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板、第二防压曲板、连接件、连接板和盖板，所述芯材包括非屈服段、第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段，所述第一屈服段位于芯材的中部，第一屈服段的两侧分别设置第二屈服段、第三屈服段和非屈服段；所述第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板和第二防压曲板连接于套管内部，再通过连接件、连接板安装形成所述芯材的约束装置；所述芯材位于所述约束装置内部，所述盖板位于所述套管的两端且与所述套管相连接。


2.如权利要求1所述的一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述非屈服段包括芯材和端部加劲板，所述端部加劲板设置于所述芯材的两端，与所述芯材板垂直放置。


3.如权利要求1或2所述的一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述第三屈服段和所述第二屈服段之间采用坡度过渡方式相连接，形成过渡段，所述第二屈服段和所述第一屈服段之间采用坡度过渡方式相连接，形成过渡段；所述第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段的截面面积根据工程需求按计算确定，第三屈服段的面积不大于第二屈服段的2倍，为1.1～1.8；第二屈服段的面积不大于第一屈服段的1.5倍，为1.1～1.5。


4.如权利要求3所述的一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，其特征在于，第二限位板设置于所述第三屈服段和所述第二屈服段之间的过渡段内，其宽度与所述第二屈服段芯材宽度相同，其高度应与所述第一加劲板组件或第二加劲板组件之间有足够的接触面，从而将多余荷载传递于所述套管上进行自平衡；
第一限位板设置于所述第二屈服段和所述第一屈服段之间的过渡段内，其宽度与所述第一屈服段芯材宽度相同，其高度方向应与所述第一加劲板组件或加第二劲板组件之间有足够的接触面，从而将多余荷载传递于所述套管上进行自平衡；
所述第一加劲板组件和第二加劲板组件的加劲板间距在第一屈服段处比所述第二屈服段和第二屈服段处小，以期保证第一屈服段的局部稳定性和整体稳定性。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓静，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32