CN110067425B - 一种高抗震的防屈曲约束支撑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗震的防屈曲约束支撑，外套筒套设在内核钢芯外部，所述浆料填充于外套筒和内核钢芯之间，内核钢芯包括顺序连接的第一约束非屈曲段、第一约束屈服段、第二约束非屈曲段、第二约束屈服段和第三约束非屈曲段，所述第一约束屈服段包括多根第一钢管，所述第二约束屈服段包括多根第二钢管，多根第一钢管和多根第二钢管的刚度小于第一约束非屈曲段、第二约束非屈曲段和第三约束非屈曲段材料的刚度，第二约束非屈曲段将第一约束屈服段和第二约束屈服段隔开，当地震发生时，第一约束屈服段和第二约束屈服段对地震输入的能量进行两次消耗，相对于普通防屈曲支撑只能对地震输入的能量进行一次消耗，耗能效果更加明显。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构技术领域，尤其涉及一种高抗震的防屈曲约束支撑。
背景技术
防屈曲约束支撑产品技术最早发展于1973年的日本，防屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力，在大震下可起到“保险丝”的作用，用于保护主体结构在大地震下不屈服或者不严重破坏，并且大地震后，经核查，可以方便地更换损坏的支撑。
现代建筑物中很多具有大悬挑结构，但大悬挑对结构的抗震性能是不利的，其往往会造成建筑结构质量及刚度分布不均匀，受力复杂，在大悬挑结构底部位置设置防屈曲支撑可以有效降低地震对大悬挑结构的危害，然而现有的防屈曲约束支撑结构简单，防屈曲支撑中整个内核芯板具有耗能效果，这种整个内核芯板具有耗能效果的设计的抗震能力并不是最佳，可以进行改进。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高抗震的防屈曲约束支撑。
本发明提出的一种高抗震的防屈曲约束支撑，包括外套筒、内核钢芯和浆料；
外套筒套设在内核钢芯外部，所述浆料填充于外套筒和内核钢芯之间；
内核钢芯包括顺序连接的第一约束非屈曲段、第一约束屈服段、第二约束非屈曲段、第二约束屈服段和第三约束非屈曲段，所述第一约束屈服段包括多根第一钢管，多根第一钢管两端分别与所述第一约束非屈曲段和所述第二约束非屈曲段固定连接，所述第二约束屈服段包括多根第二钢管，多根第二钢管两端分别与所述第二约束非屈曲段和所述第三约束非屈曲段固定连接；
多根第一钢管和多根第二钢管的刚度小于第一约束非屈曲段、第二约束非屈曲段和第三约束非屈曲段材料的刚度。
优选地，多根第一钢管内分别设有多个第一弹簧，多个第一弹簧两端分别抵靠在所述第一约束非屈曲段和所述第二约束非屈曲段上，多根第二钢管内分别设有多个第二弹簧，多个第二弹簧两端分别抵靠在所述第二约束非屈曲段和所述第三约束非屈曲段上。
优选地，多个第一弹簧处于压缩状态，多个第二弹簧处于压缩状态。
优选地，第一约束非屈曲段靠近第一约束屈服段设有第一端板，第二约束非屈曲段靠近第一约束屈服段设有第二端板，多根第一钢管两端分别与第一端板和第二端板固定连接；第二约束非屈曲段靠近第二约束屈服段设有第三端板，第三约束非屈曲段靠近第二约束屈服段设有第四端板，多根第二钢管两端分别与第三端板和第四端板固定连接。
优选地，多根第一钢管与第一端板和第二端板连接处圆角处理，多根第二钢管与第三端板和第四端板连接处圆角处理。
优选地，第二约束非屈曲段包括多个固定连接的芯板，所述芯板上设有防滑筋。
本发明中，所提出的高抗震的防屈曲约束支撑，第一约束屈服段和第二约束屈服段具有耗能效果，第一约束非屈曲段、第二约束非屈曲段和第三约束非屈曲段不具有耗能效果，第二约束非屈曲段将第一约束屈服段和第二约束屈服段隔开，从而第一约束屈服段和第二约束屈服段独立耗能，互相不影响，当地震发生时，第一约束屈服段和第二约束屈服段对地震输入的能量进行两次消耗，相对于普通防屈曲支撑只能对地震输入的能量进行一次消耗，耗能效果更加明显，起到1+1>2的效果；将上述防屈曲支撑应用到大悬挑结构中，可以有效消耗地震能量向大悬挑结构的输入。
附图说明
图1为本发明提出的一种高抗震的防屈曲约束支撑的结构示意图；
图2为本发明提出的一种高抗震的防屈曲约束支撑中内核钢芯的结构示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，图1为本发明提出的一种高抗震的防屈曲约束支撑的结构示意图，图2为本发明提出的一种高抗震的防屈曲约束支撑中内核钢芯的结构示意图。
参照图1-2，本发明提出的一种高抗震的防屈曲约束支撑，包括外套筒1、内核钢芯和浆料；
本实施例中的外套筒1呈圆筒状结构，外套筒1套设在内核钢芯外部，所述浆料填充于外套筒1和内核钢芯之间，浆料可以是混凝土、灌浆料等；外套筒1为内核钢芯提供侧向约束，内核钢芯在弹性变形范围内为结构提供抗侧刚度，当拉压荷载达到一定程度之后，内核钢芯发生屈服，通过滞回变形消耗地震能量；
内核钢芯包括顺序连接的第一约束非屈曲段2、第一约束屈服段3、第二约束非屈曲段4、第二约束屈服段5和第三约束非屈曲段6，所述第一约束屈服段3包括四根第一钢管31，四根第一钢管31两端分别与所述第一约束非屈曲段2和所述第二约束非屈曲段4固定连接，所述第二约束屈服段5包括多根第二钢管51，多根第二钢管51两端分别与所述第二约束非屈曲段4和所述第三约束非屈曲段6固定连接；
多根第一钢管31和多根第二钢管51的刚度小于第一约束非屈曲段2、第二约束非屈曲段4和第三约束非屈曲段6材料的刚度；在地震发生时，多根第一钢管31和多根第二钢管51发生屈服，通过滞回变形消耗地震能量，第一约束非屈曲段2、第二约束非屈曲段4和第三约束非屈曲段6没有滞回变形，不具有耗能效果。
本实施例提出的高抗震的防屈曲约束支撑，第一约束屈服段3和第二约束屈服段5具有耗能效果，第一约束非屈曲段2、第二约束非屈曲段4和第三约束非屈曲段6不具有耗能效果，第二约束非屈曲段4将第一约束屈服段3和第二约束屈服段5隔开，从而第一约束屈服段3和第二约束屈服段5独立耗能，互相不影响，当地震发生时，第一约束屈服段3和第二约束屈服段5对地震输入的能量进行两次消耗，相对于普通防屈曲支撑只能对地震输入的能量进行一次消耗，耗能效果更加明显，起到1+1>2的效果；将上述防屈曲支撑应用到大悬挑结构中，可以有效消耗地震能量向大悬挑结构的输入。
为了提高第一屈服约束段和第二屈服约束段耗能效果，多根第一钢管31内分别设有多个第一弹簧32，多个第一弹簧32两端分别抵靠在所述第一约束非屈曲段2和所述第二约束非屈曲段4上，多根第二钢管51内分别设有多个第二弹簧52，多个第二弹簧52两端分别连接在所述第二约束非屈曲段4和所述第三约束非屈曲段6上；地震发生时，第一弹簧32和第二弹簧52拉伸或压缩，进一步消耗地震输入的能量。
本实施例中，多个第一弹簧32处于压缩状态，多个第二弹簧52处于压缩状态，第一弹簧32对第一约束非屈曲段2和第二约束非屈曲段4始终具有弹性压力，第二弹簧52对第二约束非屈曲段4和第三约束非屈曲段6始终具有弹性压力，飞第一弹簧32和第二弹簧52的耗能效果更加明显。
本实施例中的第一约束非屈曲段2、第二约束非屈曲段4和第三约束非屈曲段6均是由两个芯板相互连接构成，第一约束非屈曲段2、第二约束非屈曲段4和第三约束非屈曲段6呈“+”形结构。
为了使得第一钢管31和第二钢管51连接的更加牢靠，第一约束非屈曲段2靠近第一约束屈服段3设有第一端板21，第二约束非屈曲段4靠近第一约束屈服段3设有第二端板41，多根第一钢管31两端分别与第一端板21和第二端板41固定连接；第二约束非屈曲段4靠近第二约束屈服段5设有第三端板42，第三约束非屈曲段6靠近第二约束屈服段5设有第四端板61，多根第二钢管51两端分别与第三端板42和第四端板61固定连接。
第一钢管31端部与第一端板21和第二端板41连接处的位置应力集中较大，第二钢管51端部与第三端板42和第四端板61连接处的位置应力集中较大，为了防止地震时第一钢管31和第二钢管51在端部发生损坏，多根第一钢管31与第一端板21和第二端板41连接处圆角处理，多根第二钢管51与第三端板42和第四端板61连接处圆角处理，消除应力集中过大。
第二约束非屈曲段4还起到将内核钢芯与外套筒1固定连接的作用，第二约束非屈曲段4包括两个固定连接的芯板，所述芯板上设有防滑筋43，单个防滑筋43的长度方向垂直于芯板长度方向，从而增大第二约束非屈曲与浆料之间的摩擦力，内核钢芯与外套筒1连接更为稳固。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高抗震的防屈曲约束支撑，其特征在于，包括外套筒(1)、内核钢芯和浆料；
外套筒(1)套设在内核钢芯外部，所述浆料填充于外套筒(1)和内核钢芯之间；
内核钢芯包括顺序连接的第一约束非屈曲段(2)、第一约束屈服段(3)、第二约束非屈曲段(4)、第二约束屈服段(5)和第三约束非屈曲段(6)，所述第一约束屈服段(3)包括多根第一钢管(31)，多根第一钢管(31)两端分别与第一约束非屈曲段(2)和第二约束非屈曲段(4)固定连接，第二约束屈服段(5)包括多根第二钢管(51)，多根第二钢管(51)两端分别与第二约束非屈曲段(4)和第三约束非屈曲段(6)固定连接；
多根第一钢管(31)和多根第二钢管(51)的刚度小于第一约束非屈曲段(2)、第二约束非屈曲段(4)和第三约束非屈曲段(6)材料的刚度；
多根第一钢管(31)内分别设有多个第一弹簧(32)，多个第一弹簧(32)两端分别抵靠在第一约束非屈曲段(2)和第二约束非屈曲段(4)上，多根第二钢管(51)内分别设有多个第二弹簧(52)，多个第二弹簧(52)两端分别连接在第二约束非屈曲段(4)和第三约束非屈曲段(6)上。
2.根据权利要求1所述的高抗震的防屈曲约束支撑，其特征在于，多个第一弹簧(32)处于压缩状态，多个第二弹簧(52)处于压缩状态。
3.根据权利要求1所述的高抗震的防屈曲约束支撑，其特征在于，第一约束非屈曲段(2)靠近第一约束屈服段(3)一侧设有第一端板(21)，第二约束非屈曲段(4)靠近第一约束屈服段(3)一侧设有第二端板(41)，多根第一钢管(31)两端分别与第一端板(21)和第二端板(41)固定连接；第二约束非屈曲段(4)靠近第二约束屈服段(5)一侧设有第三端板(42)，第三约束非屈曲段(6)靠近第二约束屈服段(5)一侧设有第四端板(61)，多根第二钢管(51)两端分别与第三端板(42)和第四端板(61)固定连接。
4.根据权利要求3所述的高抗震的防屈曲约束支撑，其特征在于，多根第一钢管(31)与第一端板(21)和第二端板(41)连接处圆角处理，多根第二钢管(51)与第三端板(42)和第四端板(61)连接处圆角处理。
5.根据权利要求1所述的高抗震的防屈曲约束支撑，其特征在于，第二约束非屈曲段(4)包括多个固定连接的芯板，所述芯板上设有防滑筋(43)。
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