CN105839973A - 一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，其特征在于：由端部约束段、耗能段和支撑平直段三部分组成，两端通过螺栓与梁、柱构件或节点连接形成一整体，以达到增加构件的抗侧刚度的目的。采用端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，在小震作用下，本屈曲约束支撑保持弹性，在中震或大震作用时，屈曲控制支撑进入屈服阶段，其良好的滞回耗能性能又可以起到阻尼器的效果。与传统屈曲约束支撑相比，本发明在制作工艺上避免了传统制作过程中在核心耗能构件外部加上套筒以及灌浆等过程，制作方便；该支撑可以在工厂预制成型，保证了构件质量，减小了现场施工作业工作量，节能环保。

Description

一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，特别是涉及一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，适用于带屈曲约束支撑的钢结构或者混凝土结构。

背景技术

在钢结构或者钢筋混凝土结构使用过程中，普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零。因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差。为解决普通支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题，在支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良。屈曲约束支撑一方面可以避免普通支撑拉压承载力差异显著的缺陷，另一方面具有金属阻尼器的耗能能力，可以在结构中充当“保险丝”，使得主体结构基本处于弹性范围内。因此，屈曲约束支撑的应用，可以全面提高传统的支撑框架在中震和大震下的抗震性能。但是传统屈曲约束支撑通常采用钢与混凝土组成的外围约束，导致制作要求精度高，自重大且施工难度大，对核心单元本身存在较大附加荷载，使其推广和使用范围受到很大限制。

发明内容

发明目的：由于现有屈曲约束支撑有芯板、外套筒和填充材料等构成，制作工艺复杂，且与屈曲约束支撑相连接的构件或节点受力较大；为了克服现有技术存在的问题，本发明将引入初始缺陷到传统的普通支撑上，形成一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，是工程结构中选用屈曲约束支撑时的优先选择。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，包括约束段和耗能段，其特征在于：还包括一支撑平直段，所述耗能段设置在所述支撑平直段两端，在所述耗能段的另一端设置所述的约束段，耗能段由至少一个交错金字塔型耗能单元沿着支撑的轴线方向组成。所述的交错金字塔型耗能单元是由n个相同的金字塔型子单元沿环向依次排列形成一个截面为正多边形的空间体，空间体的每个面由r个金字塔型子单元组成，其中r为大于等于3的奇数。所述正多边形的边数m为大于等于4的整数；所述的金字塔型子单元由四块相同的等腰三角形板组成，四个等腰三角形板两两共线并相交于一顶点，该顶点与等腰三角形板底边所组成的面不在一个平面内；所述的交错金字塔型耗能单元中每个面上的所有金字塔型子单元的顶点在等腰三角形板底边所组成的面的外侧和内侧交替排列。

所述端部约束段由正多边形钢板、T型短钢梁和连接板组成，正多边形钢板焊接在耗能段端部，两根T型短钢梁与正多边形钢板焊接连接，连接板夹在两根T型短钢梁中间，连接板与T型短钢梁用高强螺栓连接，所述的钢板的边数也为m。

所述支撑平直段由截面为正多边形的钢管和正多边形钢板组成，正多边形钢板焊接在正多边形截面的钢管的端部，耗能段与正多边形钢板焊接连接，所述钢管截面的边数为m。

有益效果：

本发明一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，由端部约束段、耗能段和支撑平直段构成。采用端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，由于拉压不平衡系数较小，有利于在地震作用下保护梁柱等构件或梁柱节点。耗能段由多个金字塔形耗能单元组成，交错金字塔型耗能单元通过预先设置的折痕，折痕为相邻两个三角形板的相交线，使支撑在地震作用下在预先设置的折痕处，能发生较大的应变从而形成塑性铰线，达到耗散地震能量的目的。本发明在制作工艺上避免了在核心耗能构件外部加套筒、在套筒与核心耗能构件之间灌浆等过程，简化了加工制作过程，减小了工程造价。而且本发明能够在工厂加工，到现场只需要用螺栓与梁柱等构件的预埋件连接，既保证了构件质量，又减小了现场的湿作业工作量，节能环保。端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑既具有一般屈曲约束支撑的布置灵活，良好的耗能性能等优点，又可以通过预先设置的初始缺陷形状，控制支撑的屈曲形式，防止构件过早发生整体屈曲，同时可以避免在核心耗能构件外部加上套筒以及灌浆等过程，有效的简化加工工序，具有良好的推广效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为端部约束段示意图；

图3为屈曲段示意图；

图4为支撑平直段示意图；

图5为方形钢板示意图；

图6为T型短钢梁示意图；

图7为连接板示意图；

图8为交错金字塔型耗能单元示意图；

图9为金字塔型子单元示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图1为端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑的结构示意图，由端部约束段1、耗能段2和支撑平直段3组成，端部约束段1固定在梁柱节点与耗能段2之间，耗能段2固定在支撑平直段3两端。

如图2所示，端部约束段1由方形钢板4、T型短钢梁5和梁柱等构件预留的连接板6组成，方形钢板4焊接在耗能段2端部，两根T型短钢梁5与方形钢板4焊接连接，方形钢板4和T型短钢梁5分别见图5、6所示。连接板6夹在两根T型短钢梁5中间，连接板6与T型短钢梁5用高强螺栓连接，其中连接板6见图7所示。

图3中，耗能段2由八个交错金字塔型耗能单元7沿着支撑的轴线方向组成。交错金字塔型耗能单元一由12个相同的金字塔型子单元8沿环向依次排列形成一个截面为正四边形10的空间体，空间体的每个面由3个金字塔型子单元8组成，交错金字塔型耗能单元7中每个面上的所有金字塔型子单元8的顶点10在等腰三角形板底边所组成的面11的外侧和内侧交替排列。如图9所示，金字塔型子单元8由四块相同的等腰三角形板组成，四个等腰三角形板两两共线并相交于一顶点10，该顶点10与等腰三角形板底边所组成的面不在一个平面内，所以四块等腰三角形板组成一个金字塔形状。如图8所示，相邻的交错金字塔型耗能单元的顶点10沿着正四边形9的外侧和内侧交替排列。

如图4所示，支撑平直段3由方形截面的钢支撑12和方形钢板4组成，方形钢板4焊接在方形截面的钢支撑12的端部，耗能段2与方形钢板4焊接连接。

Claims (3)

1.一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，包括约束段（1）和耗能段（2），其特征在于：还包括一支撑平直段（3），所述耗能段（2）设置在所述支撑平直段（3）两端，在所述耗能段的另一端设置所述的约束段，耗能段（2）由至少一个交错金字塔型耗能单元(7）沿着支撑的轴线方向组成；所述的交错金字塔型耗能单元是由n个相同的金字塔型子单元（8）沿环向依次排列形成一个截面为正多边形（9）的空间体，空间体的每个面由r个金字塔型子单元（8）组成，其中r为大于等于3的奇数；所述正多边形（9）的边数m为大于等于4的整数；所述的金字塔型子单元（8）由四块相同的等腰三角形板组成，四个等腰三角形板两两共线并相交于一顶点（10），该顶点（10）与等腰三角形板底边所组成的面（11）不在一个平面内；所述的交错金字塔型耗能单元（7）中每个面上的所有金字塔型子单元（8）的顶点（10）在等腰三角形板底边所组成的面（11）的外侧和内侧交替排列。

2.根据权利要求1所述的端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，其特征在于：所述端部约束段（1）由正多边形钢板（4）、T型短钢梁（5）和连接板（6）组成，正多边形钢板（4）焊接在耗能段（2）端部，两根T型短钢梁（5）与正多边形钢板（4）焊接连接，连接板（6）夹在两根T型短钢梁（5）中间，连接板（6）与T型短钢梁（5）用高强螺栓连接，所述的钢板（4）的边数也为m。

3.根据权利要求1所述的端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑，其特征在于：所述支撑平直段（3）由截面为正多边形的钢管（12）和正多边形钢板（4）组成，正多边形钢板（4）焊接在正多边形截面的钢管（12）的端部，耗能段（2）与正多边形钢板（4）焊接连接，所述钢管（12）截面的边数也为m。