CN103352521A - 一种单向耗能支撑构件 - Google Patents

Abstract

一种单向耗能支撑构件，包括主支撑杆、单向耗能件、端部连接耳板、拉杆，所述单向耗能件由∏型连接件、E型连接件、螺栓连接副构成，所述∏型连接件由第一端板、两平行板、贴于两平行板表面的摩擦元件构成，第一端板与两平行板连接，两平行板上开有腰形螺栓孔，所述E型连接件由第二端板、两平行夹板、中间板构成，第二端板与两平行夹板、中间板连接，两平行夹板上设有侧面连接耳板，两平行夹板与中间板上开有螺栓孔，所述∏型连接件与E型连接件通过螺栓连接副连为一体，所述单向耗能件与主支撑杆连接，所述拉杆通过侧面连接耳板与两平行夹板垂直相连。本发明在地震或风灾过程中拥有稳定良好的耗能能力，能避免受压屈曲破坏，可降低灾后的维修费用。<b/>

Description

一种单向耗能支撑构件

技术领域

本发明涉及一种建筑领域的支撑构件，具体地说，是涉及一种单向耗能支撑构件。

背景技术

为提高框架结构的承载能力和侧向刚度，增大结构建造高度，避免过多地加大梁柱截面及相应的用钢量，以框架结构为基础，沿结构高度布置一定数量的支撑所形成的框架-支撑结构是一种经济有效的常用抗侧力结构体系。现有建筑结构设计主要是传统的线弹性设计，为了安全有效地抵抗强地震和强风，降低地震和风灾作用于建筑结构的荷载峰值，也有转向使结构发生屈服的塑性设计思想。但对结构发生屈服的塑性设计思想，耗散地震和风灾输入建筑结构的能量，也意味着结构自身的损伤，这就产生了一个问题：要恢复到结构发生损伤前的抗力水平，必须对所发生损伤的构件进行更换或加固，这样可能产生巨大的维修费用，同时在某些情况下会变得不具操作性；另外，对建筑结构的维修如果影响建筑使用，会对公众心理带来较大的冲击，导致公众对建筑的安全产生怀疑。框架-支撑结构在地震或强风等水平往复荷载作用下，支撑构件要承受反复拉压轴向力，但常规支撑构件的受压稳定承载力通常小于其抗拉承载力，受压时容易屈曲，受压屈曲后，其承载能力降低，刚度退化，耗能能力随之退化，导致在整个地震或风灾过程中，无法提供稳定的耗能能力；支撑构件受压屈曲破坏，也将增加灾后的维修费用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在地震或风灾过程中拥有稳定良好的耗能能力，能实现结构中梁柱等重要构件不发生损伤破坏，同时避免本身受压屈曲破坏，可降低灾后维修费用的单向耗能支撑构件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单向耗能支撑构件，包括主支撑杆、单向耗能件、端部连接耳板、拉杆，所述单向耗能件由∏型连接件、E型连接件、螺栓连接副构成，所述∏型连接件由第一端板、两平行板、贴于两平行板表面的摩擦元件构成，所述第一端板与两平行板连接，所述两平行板上开有腰形螺栓孔，所述E型连接件由第二端板、两平行夹板、中间板构成，所述第二端板与两平行夹板、中间板连接，所述两平行夹板上设有侧面连接耳板，所述两平行夹板与中间板上开有螺栓孔，所述∏型连接件与E型连接件通过螺栓连接副连为一体，所述单向耗能件与主支撑杆的一端连接，所述端部连接耳板为两个，一个安装于主支撑杆的端部，另一个安装于单向耗能件的端部，所述拉杆为两根，分别通过侧面连接耳板与两平行夹板垂直相连。

进一步，所述主支撑杆由金属管材与两端的封板焊接构成。

进一步，所述螺栓连接副由螺栓、弹簧、垫圈、螺母构成。

进一步，所述摩擦元件为由粘弹性材料制成的摩擦元件。

使用时，本发明单向耗能支撑构件作为中心支撑安装于框架结构中，通过端部连接耳板与梁柱节点连接，单向耗能件的两平行夹板通过连杆分别与梁和柱连接。拧紧螺母后，单向耗能件中∏型连接件与E型连接件中各平行板之间产生压紧力，从而单向耗能件靠摩擦元件产生的摩擦力来承受荷载。在一般地震或风灾情况下，单向耗能支撑构件承受的轴向拉力小于摩擦元件提供的摩擦力，单向耗能件中∏型连接件与E型连接件不会发生相对位移，此时单向耗能支撑构件充当一般单向支撑构件提供结构所需的抗侧刚度；结构承受强烈地震或严重风灾时，单向耗能支撑构件承受的轴向拉力超过摩擦元件提供的摩擦力，耗能件中∏型连接件与E型连接件发生相对滑移而实现摩擦耗能；当地震或风往复作用使单向耗能支撑构件受压时，结构中梁柱节点处的梁与柱之间的夹角增大，通过拉杆张拉使单向耗能件中的夹板张开，∏型连接件与E型连接件中各平行板之间的压紧力大大减小或消失，摩擦元件提供的摩擦阻力大大减小或消失，很容易地使单向耗能件中发生了相对滑移的∏型连接件与E型连接件相对靠拢而恢复原位，可使下一往复循环中单向耗能支撑构件受拉时再次因摩擦滑移而耗能，同时，支撑构件承受的轴向压力大大减小或消失，可防止主支撑杆受压屈曲。

在地震或风灾中，支撑受拉时本发明的耗能件消耗输入结构的能量，受压时实现耗能件的自动复位，使得单向耗能支撑在整个灾害过程中，拥有稳定良好的耗能能力，还能在实现结构中梁柱等重要构件不发生损伤破坏，同时避免自身受压屈曲破坏，降低灾后维修费用。

本发明为单向耗能支撑构件，只能受拉，在结构各层中成对反向布置，能保证结构承受水平往复荷载并耗能。

附图说明

图1 为本发明实施例的结构示意图；

图2 为图1所示实施例的单向耗能件的∏型连接件的结构示意图；

图3 为图1所示实施例的单向耗能件的E型连接件的结构示意图；

图4 为图2 所示∏型连接件的Ⅰ-Ⅰ方向视图；

图5 为图3所示E型连接件的Ⅱ-Ⅱ方向视图；

图6 为图1所示实施例的单向耗能件的螺栓连接副的结构示意图；

图7 为本发明实施例在结构中的安装示意图；

图8 为本发明实施例布置于结构中的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

参照图1-5，本实施例包括主支撑杆1、单向耗能件2、端部连接耳板3、拉杆4；所述主支撑杆1由金属管材5、一端的封板6、另一端的封板7焊接构成；所述单向耗能件2由∏型连接件8、E型连接件9、螺栓连接副10构成，所述∏型连接件8由第一端板11、两平行钢板12、贴于两平行钢板12表面的摩擦元件13（由粘弹性材料制成）构成，所述第一端板11与两平行钢板12焊接连接，所述两平行钢板12上开有腰形螺栓孔14，允许螺栓连接副10在孔中滑动，所述E型连接件9由第二端板15、两平行夹板16、中间板17焊接而成，所述第二端板15与两平行夹板16、中间板17连接，所述两平行夹板16上焊有侧面连接耳板18，所述两平行夹板16与中间板17上开有螺栓孔19，所述∏型连接件8与E型连接件9通过螺栓连接副10连为一体；所述单向耗能件2与所述主支撑杆1的一端焊接连接；所述端部连接耳板3为两个，一个安装于主支撑杆1的端部，另一个安装于单向耗能件2的端部；所述拉杆4为两根，分别通过侧面连接耳板18与所述两平行夹板16垂直相连。

参照图6，所述螺栓连接副10由螺栓19、弹簧20、垫圈21、螺母22构成。

参照图7，本发明单向耗能支撑构件作为中心支撑安装于框架结构中，通过端部连接耳板3与梁柱节点A、B连接，单向耗能件2的两平行夹板16通过连杆4分别与梁23和柱24连接。拧紧螺母22后，单向耗能件2中∏型连接件8与E型连接件9中各平行钢板之间产生压紧力，从而单向耗能件2靠摩擦元件13产生的摩擦力来承受荷载。在一般地震或风灾情况下，单向耗能支撑构件承受的轴向拉力小于摩擦元件13提供的摩擦力，单向耗能件2中∏型连接件8与E型连接件9不会发生相对位移，此时单向耗能支撑构件充当一般单向支撑提供结构所需的抗侧刚度。结构承受强烈的地震作用或严重风灾时，单向耗能支撑构件承受的轴向拉力超过摩擦元件13提供的摩擦力，单向耗能件2中∏型连接件8与E型连接件9发生相对滑移而实现摩擦耗能。地震或风往复作用使单向耗能支撑构件受压时，结构中梁柱节点A处的梁23与柱24之间的夹角增大、通过拉杆4张拉使单向耗能件2中的两平行夹板16张开，∏型连接件8与E型连接件9中各平行钢板之间的压紧力大大减小或消失，摩擦元件13提供的摩擦阻力大大减小或消失，很容易地使单向耗能件2中发生了相对滑移的∏型连接件8与E型连接件9相对靠拢而恢复原位，使下一往复循环中单向耗能支撑构件受拉时再次因摩擦滑移而耗能，同时，单向耗能支撑构件承受的轴向压力大大减小或消失，可防止主支撑杆1受压屈曲。因此，本发明支撑构件可避免受压屈曲破坏，从而降低灾后的维修费用，同时保证支撑构件在整个灾害过程中拥有稳定良好的耗能能力。本发明为单向耗能支撑构件，只能受拉，按图7所示各层成对反向布置单向耗能支撑构件25能保证结构承受水平往复荷载并耗能。

Claims (4)

1. 一种单向耗能支撑构件，其特征在于：包括主支撑杆、单向耗能件、端部连接耳板、拉杆，所述单向耗能件由∏型连接件、E型连接件、螺栓连接副构成，所述∏型连接件由第一端板、两平行板、贴于两平行板表面的摩擦元件构成，所述第一端板与两平行板连接，所述两平行板上开有腰形螺栓孔，所述E型连接件由第二端板、两平行夹板、中间板构成，所述第二端板与两平行夹板、中间板连接，所述两平行夹板上设有侧面连接耳板，所述两平行夹板与中间板上开有螺栓孔，所述∏型连接件与E型连接件通过螺栓连接副连为一体，所述单向耗能件与主支撑杆的一端连接，所述端部连接耳板为两个，一个安装于主支撑杆的端部，另一个安装于单向耗能件的端部，所述拉杆为两根，分别通过侧面连接耳板与两平行夹板垂直相连。

2.根据权利要求1所述的单向耗能支撑构件，其特征在于：所述主支撑杆由金属管材与两端的封板焊接构成。

3.根据权利要求1或2所述的单向耗能支撑构件，其特征在于：所述螺栓连接副由螺栓、弹簧、垫圈、螺母构成。

4.根据权利要求1或2所述的单向耗能支撑构件，其特征在于：所述摩擦元件为由粘弹性材料制成的摩擦元件。

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