CN109356298A - 一阶摩擦型屈曲约束支撑 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种一阶摩擦型屈曲约束支撑，包括摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，所述摩擦阻尼器包括内套管、外套管和摩擦材料，所述外套管与屈曲约束支撑的一端连接，摩擦材料设置于外套管内侧，外套管套于内套管外侧，所述内套管向靠近或远离所述屈曲约束支撑的方向滑动；所述屈曲约束支撑包括第一连接板、耗能芯板、外约束套筒和第二连接板，耗能芯板一端与第一连接板连接，另一端与第二连接板连接，外约束套筒套在耗能芯板外侧。本发明利用摩擦阻尼器发生位移即可耗能以及耗能能力强的特点弥补屈曲约束支撑在小位移情况下不能耗能的缺陷，使得本发明产品在小震下的耗能能力大大提高，减小了结构小震下的层间位移角，降低结构损伤。
Description
技术领域
本发明涉及工程结构抗震技术领域，尤其涉及一种一阶摩擦型屈曲约束支撑。
背景技术
世界上每年发生破坏性地震近千次，一次大地震导致几十万人伤亡和千亿美元的经济损失。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，地震造成的人员伤亡居世界首位。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因。传统的抗震方法是通过结构本身的塑性变形来耗散地震能量，其实质就是把结构本身及构件作为“消能”元件，这样必然使结构产生损伤甚至坍塌。通过在建筑结构中设置耗能装置来消耗地震能量，可以大大减轻建筑结构的变形和损伤。
摩擦阻尼器作为一种耗能装置，耗能能力强，载荷及频率的大小对其影响不大，且构造简单，取材容易，造价低廉，因而具有很好的应用前景。特别是在控制结构近断层地震反应和中高层结构地震反应方面有独特优势。摩擦阻尼器对结构进行振动控制的机理是：阻尼器在主要结构构件屈服前的预定载荷下产生滑移或变形，依靠摩擦或阻尼耗散地震能量，同时，由于结构变形后自振周期加长，减小了地震输入，从而达到结构地震反应的目的。
屈曲约束支撑是一种能够在受拉和受压的情况下都能达到屈服的支撑构件，与普通支撑相比，防屈曲支撑拉压性能相当，滞回曲线饱满稳定，其不但可作为结构构件，屈服后也是一种性能优良的阻尼器，改善了传统支撑在受压时发生屈曲的缺点。但是屈曲约束支撑存在较大的初始弹性刚度，在结构位移较小的情况下不能发挥耗能作用，从而导致建筑结构在小震情况下不能满足我们需要的层间位移角的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于屈曲约束支撑存在较大的初始弹性刚度，在结构位移较小的情况下不能发挥耗能作用，从而导致建筑结构在小震情况下不能满足我们需要的层间位移角的要求。
为解决上述技术问题，本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种一阶摩擦型屈曲约束支撑，利用摩擦阻尼器耗能能力强的特点解决这一问题。所述一阶摩擦型屈曲约束支撑包括摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，所述摩擦阻尼器包括内套管、外套管和摩擦材料，所述外套管与所述屈曲约束支撑的一端连接，所述摩擦材料设置于所述外套管内侧，所述外套管套于所述内套管外侧，所述内套管向靠近或远离所述屈曲约束支撑的方向滑动；
所述屈曲约束支撑包括第一连接板、耗能芯板、外约束套筒和第二连接板，所述耗能芯板一端与第一连接板连接，另一端与第二连接板连接，所述外约束套筒套在所述耗能芯板外侧。
进一步地，所述内套管的一端设置有第一端板，所述外套管远离第一端板的一端设置有第二端板，所述第一端板与外套管之间设置有第一间隙，所述第二端板与内套管之间设置第二有间隙。
进一步地，所述第一间隙与所述第二间隙大小相等。
进一步地，所述外套管包括第一外套管和第二外套管，所述第一外套管和第二外套管通过多个螺栓和螺母连接。
进一步地，所述第一外套管和第二外套管之间形成有间隙。
进一步地，所述第一外套管和第二外套管与所述摩擦材料粘结连接。
进一步地，所述第二端板与所述第一连接板焊接或螺栓连接。
进一步地，所述耗能芯板横截面为一字型、十字型、工字型、T字型或H型。
进一步地，所述耗能芯板与所述第一连接板和第二连接板焊接连接。
进一步地，所述外约束套筒与所述耗能芯板之间完全或局部地填入填充物，所述填充物为砂浆或混凝土。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
(1)本发明利用摩擦阻尼器发生位移即可耗能以及耗能能力强的特点弥补屈曲约束支撑在小位移情况下不能耗能的缺陷，使得本发明在小震下的耗能能力大大提高，减小了结构小震下的层间位移角，降低结构损伤。
(2)本发明通过改变摩擦阻尼器内套管和摩擦阻尼器外套管之间距离可以方便实现产品参数的调节，以适应不同的设计需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1本发明一阶摩擦型屈曲约束支撑的正视图；
图2本发明一阶摩擦型屈曲约束支撑的俯视图；
图3为图1的A-A剖视图；
图4为图1的B-B剖视图；
图5为本发明一阶摩擦型屈曲约束支撑的轴测图。
其中，图中附图标记对应为：1-摩擦阻尼器，2-屈曲约束支撑，1-1-内套管，1-2-外套管，1-3-螺栓，1-4-为螺母，1-5-摩擦材料，1-6-第一间隙，1-7-第二间隙，1-8-第一端板，1-9-第二端板，2-1-第一连接板，2-2-耗能芯板，2-3-外约束套筒，2-4第二连接板，1-2-1-第一外套管，1-2-2-第二外套管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-5所示，所述一阶摩擦型屈曲约束支撑包括摩擦阻尼器1和屈曲约束支撑2，所述摩擦阻尼器1包括内套管1-1、外套管1-2和摩擦材料1-5，所述外套管1-2与所述屈曲约束支撑1的一端连接。
所述外套管内壁设置有摩擦材料1-5，外套管1-2套于内套管1-1的外侧，三者紧紧贴合。摩擦材料1-5和外套管1-2使用粘结材料固定为一体。
所述摩擦阻尼器外套管1-2关于中心分成两个完全对称的部分，第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2，所述第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2通过多个螺栓1-3和螺母1-4连接，且第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2之间留有一定空隙。第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2通过螺栓螺母固定并且对两部分施加一定的预紧力，预紧力的大小决定了摩擦阻尼器的出力大小。可以通过调整螺栓螺母个数以及预紧力来满足我们对摩擦阻尼器出力的需求。
所述摩擦阻尼器内套管1-1的一端设置有第一端板1-8，所述外套管1-2远离第一端板1-8的一端设置有第二端板1-9，所述第一端板1-8与外套管1-2之间设置有第一间隙1-6，所述第二端板1-9与内套管1-1之间设置有第二间隙1-7。所述第一间隙1-6与所述第二间隙1-7大小相等。内套管1-1和摩擦材料1-5之间可以产生一定的相对滑动，滑动距离最大等于所述第一间隙和第二间隙的大小。
屈曲约束支撑2包括第一连接板2-1、耗能芯板2-2、外约束套筒2-3和第二连接板2-4。所述耗能芯板2-2一端与第一连接板2-1连接，另一端与第二连接板2-4连接，所述外约束套筒2-3套在所述耗能芯板2-2外侧。所述耗能芯板2-2与所述第一连接板2-1和第二连接板2-4通过焊接连接方式固定为一体。
所述耗能芯板2-2横截面为H型。所述外约束套筒2-3与所述耗能芯板2-2之间完全或局部地填入填充物，所述填充物为砂浆、混凝土等介质。
所述摩擦阻尼器1与屈曲约束支撑2串联，通过第二端板1-9与所述第一连接板2-1焊接或螺栓连接。
当建筑结构在地震作用下产生较小位移时，首先由摩擦阻尼内套管1-1和摩擦材料1-5之间产生相对滑动。当建筑结构在地震作用下产生的位移较大，摩擦阻尼器1的相对滑动位移超过内套管与外套管之间的间隙限值后，位移主要产生在屈曲约束支撑部分。
实施例2：
实施例2为实施例1的优选实施例，所述一阶摩擦型屈曲约束支撑包括摩擦阻尼器1和屈曲约束支撑2，所述摩擦阻尼器1包括内套管1-1、外套管1-2和摩擦材料1-5，所述外套管1-2与所述屈曲约束支撑1的一端连接。
所述外套管内壁设置有摩擦材料1-5，外套管1-2套于内套管1-1的外侧，三者紧紧贴合。摩擦材料1-5和外套管1-2使用粘结材料固定为一体。
所述摩擦阻尼器外套管1-2关于中心分成两个完全对称的部分，第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2，所述第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2通过多个螺栓1-3和螺母1-4连接，且第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2之间留有一定空隙。第一外套管1-2-1和第二外套管1-2-2通过螺栓螺母固定并且对两部分施加一定的预紧力，预紧力的大小决定了摩擦阻尼器的出力大小。可以通过调整螺栓螺母个数以及预紧力来满足我们对摩擦阻尼器出力的需求。
所述摩擦阻尼器内套管1-1的一端设置有第一端板1-8，所述外套管1-2远离第一端板1-8的一端设置有第二端板1-9，所述第一端板1-8与外套管1-2之间设置有第一间隙1-6，所述第二端板1-9与内套管1-1之间设置有第二间隙1-7。所述第一间隙1-6与所述第二间隙1-7大小相等。内套管1-1和摩擦材料1-5之间可以产生一定的相对滑动，滑动距离最大为所述第一间隙和第二间隙的大小。
屈曲约束支撑2包括第一连接板2-1、耗能芯板2-2、外约束套筒2-3和第二连接板2-4。所述耗能芯板2-2一端与第一连接板2-1连接，另一端与第二连接板2-4连接，所述外约束套筒2-3套在所述耗能芯板2-2外侧。所述耗能芯板2-2与所述第一连接板2-1和第二连接板2-4通过焊接连接方式固定为一体。
在实施例1的基础上，所述耗能芯板2-2横截面可以为一字型、十字型、工字型或T字型。所述外约束套筒2-3与所述耗能芯板2-2之间完全或局部地填入填充物，所述填充物为砂浆、混凝土等介质。
所述摩擦阻尼器1与屈曲约束支撑2串联，通过第二端板1-9与所述第一连接板2-1焊接或螺栓连接。
实施例2与实施例1的不同在于，屈曲约束支撑的耗能芯板2-2横截面形状可以为一字型、十字型、工字型或T字型。为确保其在弹性阶段工作，因此需要增加构件截面积。可以通过增加耗能芯板截面宽度实现，也可通过焊接加劲肋来增加截面积。因要求支撑在反复荷载下屈服，所以需使用延性较好的中等屈服强度钢，有时也可用高强度低合金钢。同时要求钢材的屈服强度值稳定。
本发明第一阶段主要是摩擦阻尼器发挥作用，通过摩擦阻尼器进行耗能；第二阶段主要是屈曲约束支撑发挥作用，为结构提供刚度和耗能。
以上所述是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：包括摩擦阻尼器(1)和屈曲约束支撑(2)，所述摩擦阻尼器(1)包括内套管(1-1)、外套管(1-2)和摩擦材料(1-5)，所述外套管(1-2)与所述屈曲约束支撑(2)的一端连接，所述摩擦材料(1-5)设置于所述外套管(1-2)内侧，所述外套管(1-2)套于所述内套管(1-1)外侧，所述内套管(1-1)向靠近或远离所述屈曲约束支撑(2)的方向滑动；
所述屈曲约束支撑包括第一连接板(2-1)、耗能芯板(2-2)、外约束套筒(2-3)和第二连接板(2-4)，所述耗能芯板(2-2)一端与第一连接板(2-1)连接，另一端与第二连接板(2-4)连接，所述外约束套筒(2-3)套在所述耗能芯板(2-2)外侧。
2.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述内套管(1-1)的一端设置有第一端板(1-8)，所述外套管(1-2)远离第一端板(1-8)的一端设置有第二端板(1-9)，所述第一端板(1-8)与外套管(1-2)之间设置有第一间隙(1-6)，所述第二端板(1-9)与内套管(1-1)之间设置有第二间隙(1-7)。
3.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述第一间隙(1-6)与所述第二间隙(1-7)大小相等。
4.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述外套管(1-2)包括第一外套管(1-2-1)和第二外套管(1-2-2)，所述第一外套管(1-2-1)和第二外套管(1-2-2)通过多个螺栓(1-3)和螺母(1-4)连接。
5.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述第一外套管(1-2-1)和第二外套管(1-2-2)之间形成有间隙。
6.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述第一外套管(1-2-1)和第二外套管(1-2-2)与所述摩擦材料(1-5)粘结连接。
7.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述第二端板(1-9)与所述第一连接板(2-1)焊接或螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述耗能芯板(2-2)横截面为一字型、十字型、工字型、T字型或H型。
9.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述外约束套筒(2-3)与所述耗能芯板(2-2)之间完全或局部地填入填充物，所述填充物为砂浆或混凝土。
10.根据权利要求1所述的一阶摩擦型屈曲约束支撑，其特征在于：所述耗能芯板(2-2)与所述第一连接板(2-1)和第二连接板(2-4)焊接连接。
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