CN112709344A - 一种x型连接双肢防屈曲支撑 - Google Patents

一种x型连接双肢防屈曲支撑 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种X型连接双肢防屈曲支撑,涉及建筑结构抗震防灾技术领域。一种X型连接双肢防屈曲支撑,包括防屈曲支撑构件部分、复位连接件和X型连接件。本发明巧妙地将四根单独的防屈曲支撑构件通过复位连接和X型连接构成一种X型连接双肢防屈曲支撑,不仅保留着单根防屈曲支撑消能减震的能力,同时复位连接部分和X型连接部分巧妙的设计,提高了防屈曲支撑整体的消能减震能力;弹簧使得结构在地震等荷载作用后该防屈曲支撑具有了一定的自复位能力,提高了其二次消能减震能力。

Description

一种X型连接双肢防屈曲支撑
技术领域
本发明涉及建筑结构抗震防灾技术领域,具体涉及一种新型防屈曲支撑形式。
背景技术
大跨空间结构和高层结构在实际工程中的应用越来越广泛,这类大型结构在地震等偶然荷载作用下可能会发生局部结构率先破坏,而引起整体结构的破坏。为了防止这类破坏,一种有效措施是在其中设置防屈曲支撑。传统单根防屈曲支撑在大跨度空间结构中,并不一定总能很好地发挥其作用,在地震过程中可能出现防屈曲支撑发生整体屈曲失稳退出工作。为此,研发一种能够满足大跨度结构在强震下工作的新型防屈曲支撑具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够满足大跨空间结构的消能减震要求的X型连接双肢防屈曲支撑。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种X型连接双肢防屈曲支撑,包括防屈曲支撑构件、复位连接件和X型连接件。
所述防屈曲支撑构件包括支撑外壳和耗能芯材,支撑外壳具有空腔S且两端敞口,耗能芯材安装到空腔S内,耗能芯材与支撑外壳内壁之间设置有填充材料。
所述耗能芯材的两端伸出支撑外壳,耗能芯材的两个伸出端分别设置有接头Ⅰ和接头Ⅱ。
所述复位连接件包括接头Ⅲ、圆形板Ⅰ、圆形管和弹簧Ⅰ。
两个轴线重合的所述圆形管间隔布置,每个圆形管远离另一个圆形管的一端连接有圆形板Ⅰ,每个圆形板Ⅰ背离圆形管的一侧连接有接头Ⅲ。
所述弹簧Ⅰ套设在两个圆形管上,弹簧Ⅰ与每个圆形管的外壁存在间隙,弹簧Ⅰ的两端分别与两个圆形板Ⅰ(202)的侧壁连接。
所述X型连接件包括接头Ⅳ、圆形板Ⅱ、复位连杆和连接块。所述复位连杆包括外筒、弹簧Ⅱ和内杆。
所述外筒具有供弹簧Ⅱ和内杆安装的空腔H,空腔H包括腔体Ⅰ、腔体Ⅱ和腔体Ⅲ,腔体Ⅰ、腔体Ⅱ和腔体Ⅲ均为轴线与外筒轴线重合的圆柱形腔体,腔体Ⅰ的一端封闭,另一端与腔体Ⅱ连通,腔体Ⅱ与腔体Ⅲ连通,腔体Ⅲ贯穿外筒的端面。所述腔体Ⅰ和腔体Ⅱ的直径均小于腔体Ⅲ的直径。
所述内杆包括杆段Ⅰ、杆段Ⅱ和杆段Ⅲ,杆段Ⅲ的一端位于腔体Ⅲ外侧,另一端穿过腔体Ⅲ并与腔体Ⅱ内部的杆段Ⅱ连接,杆段Ⅱ与杆段Ⅰ连接。
所述杆段Ⅱ的直径大于腔体Ⅲ的直径,杆段Ⅰ上套设有弹簧Ⅱ,弹簧Ⅱ的一端与腔体Ⅱ的侧壁接触,另一端与杆段Ⅱ的侧壁接触。
四个所述复位连杆上的杆段Ⅲ连接在连接块上形成X形结构,每个复位连杆远离连接块的一端连接有圆形板Ⅱ,每个圆形板Ⅱ上连接有接头Ⅳ。
四个所述防屈曲支撑构件上的接头Ⅰ分别与X型连接件上的四个接头Ⅳ连接,两个复位连接件上的四个接头Ⅲ分别与X型连接件上的四个接头Ⅳ连接。每个所述复位连接件上的圆形管轴线方向与所连接的两个防屈曲支撑构件长度方向一致。
进一步,所述支撑外壳为由两块约束板拼接而成,约束板的一侧设置有贯穿其两端的矩形通槽。
两块所述约束板的槽口相对并采用若干螺栓连接,两个矩形通槽拼接形成空腔S,呈矩形板状的耗能芯材安装到两空腔S内,耗能芯材的两端均伸出矩形通槽。
所述耗能芯材的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ和接头Ⅱ。
进一步,所述支撑外壳的截面为方形或圆形,支撑外壳内设置有截面呈一字形、十字形或圆形的空腔S,耗能芯材的截面与空腔S的形状相匹配。
进一步,所述填充材料为橡胶。
进一步,所述圆形板Ⅰ与接头Ⅲ之间连接有若干加劲肋Ⅰ。所述圆形板Ⅱ与接头Ⅳ之间连接有若干加劲肋Ⅱ。
进一步,所述耗能芯材的材料屈服值小于支撑外壳的材料屈服值。
进一步,所述接头Ⅰ、接头Ⅲ和接头Ⅳ通过螺栓连接。
本发明的有益效果在于:
1.在正常使用和小震条件下,本发明在结构中起到了类似于中心支撑的作用,为结构体系提供必要的承载能力和刚度;在大震作用下,本发明可以通过防屈曲支撑构件、自复位型部分和X型连接部分三个部分同时耗散地震输入能量,相当于为建筑提供附加阻尼,减小建筑结构上的地震作用,达到耗能减震的目的,提高结构的安全性;
2.相比于传统防屈曲支撑,本发明能满足更大跨度的要求,同时在地震等外荷载中,防屈曲支撑和弹簧均能耗散地震输入的能量,提高了本发明整体的消能减震能力,弹簧良好的形状恢复能力,提高了本发明的二次耗能减震能力。
附图说明
图1为实施例1的X型连接双肢防屈曲支撑示意图;
图2为实施例1中的防屈曲支撑构件示意图;
图3为实施例1中的防屈曲支撑构件的横截面示意图;
图4为复位连接件示意图;
图5为X型连接件示意图;
图6为复位连杆的内部示意图;
图7为实施例2的X型连接双肢防屈曲支撑示意图;
图8为实施例2的防屈曲支撑构件的横截面示意图;
图9为实施例3的防屈曲支撑构件的横截面示意图;
图10为实施例4的防屈曲支撑构件的横截面示意图;
图11为实施例5的防屈曲支撑构件的横截面示意图。
图中:防屈曲支撑构件1、支撑外壳101、约束板1011、耗能芯材102、填充材料103、接头Ⅰ104、接头Ⅱ105、填充物106、复位连接件2、接头Ⅲ201、圆形板Ⅰ202、加劲肋Ⅰ203、圆形管204、弹簧Ⅰ205、X型连接件3、接头Ⅳ301、圆形板Ⅱ302、加劲肋Ⅱ303、复位连杆304、外筒3041、弹簧Ⅱ3042、内杆3043和连接块305。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1:
本实施例公开了一种X型连接双肢防屈曲支撑,包括防屈曲支撑构件1、复位连接件2和X型连接件3。
所述防屈曲支撑构件1包括支撑外壳101和耗能芯材102,耗能芯材102的材料屈服值小于支撑外壳101的材料屈服值。
参见图2,所述支撑外壳101为由两块约束板1011拼接而成,约束板1011的一侧设置有贯穿其两端的矩形通槽。
两块所述约束板1011的槽口相对并采用若干螺栓连接,两个矩形通槽拼接形成空腔S,呈矩形板状的耗能芯材102安装到两空腔S内,耗能芯材102的两端均伸出矩形通槽。所述耗能芯材102的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ104和接头Ⅱ105。
参见图3,所述耗能芯材102与矩形通槽的槽壁之间设置有填充材料103,填充材料103为无粘结可膨胀材料,在本实施例中选取橡胶。
所述复位连接件2包括接头Ⅲ201、圆形板Ⅰ202、圆形管204和弹簧Ⅰ205。
参见图4,两个轴线重合的所述圆形管204间隔布置,每个圆形管204远离另一个圆形管204的一端连接有圆形板Ⅰ202,每个圆形板Ⅰ202背离圆形管204的一侧连接有接头Ⅲ201。所述圆形板Ⅰ202与接头Ⅲ201之间连接有若干加劲肋Ⅰ203。
所述弹簧Ⅰ205套设在两个圆形管204上,弹簧Ⅰ205与每个圆形管204的外壁存在间隙,弹簧Ⅰ205的两端分别与两个圆形板Ⅰ202的侧壁连接。
所述X型连接件3包括接头Ⅳ301、圆形板Ⅱ302、复位连杆304和连接块305。所述复位连杆304包括外筒3041、弹簧Ⅱ3042和内杆3043。
参见图6,所述外筒3041具有供弹簧Ⅱ3042和内杆3043安装的空腔H,空腔H包括腔体Ⅰ、腔体Ⅱ和腔体Ⅲ,腔体Ⅰ、腔体Ⅱ和腔体Ⅲ均为轴线与外筒3041轴线重合的圆柱形腔体,腔体Ⅰ的一端封闭,另一端与腔体Ⅱ连通,腔体Ⅱ与腔体Ⅲ连通,腔体Ⅲ贯穿外筒3041的端面。所述腔体Ⅰ和腔体Ⅱ的直径均小于腔体Ⅲ的直径。
所述内杆3043包括杆段Ⅰ、杆段Ⅱ和杆段Ⅲ,杆段Ⅲ的一端位于腔体Ⅲ外侧,另一端穿过腔体Ⅲ并与腔体Ⅱ内部的杆段Ⅱ连接,杆段Ⅱ与杆段Ⅰ连接。
所述杆段Ⅱ的直径大于腔体Ⅲ的直径,杆段Ⅰ上套设有弹簧Ⅱ3042,弹簧Ⅱ3042的一端与腔体Ⅱ的侧壁接触,另一端与杆段Ⅱ的侧壁接触。当所述弹簧Ⅱ3042被压缩时,杆段Ⅰ的自由端伸入腔体Ⅰ内。
参见图5,四个所述复位连杆304上的杆段Ⅲ连接在连接块305上形成X形结构,每个复位连杆304远离连接块305的一端连接有圆形板Ⅱ302,每个圆形板Ⅱ302上连接有接头Ⅳ301。所述圆形板Ⅱ302与接头Ⅳ301之间连接有若干加劲肋Ⅱ303。
参见图1,四个所述防屈曲支撑构件1上的接头Ⅰ104分别与X型连接件3上的四个接头Ⅳ301螺栓连接,两个复位连接件2上的四个接头Ⅲ201分别与X型连接件3上的四个接头Ⅳ301螺栓连接。每个所述复位连接件2上的圆形管204轴线方向与所连接的两个防屈曲支撑构件1长度方向一致。
采用所述接头Ⅱ105将本实施例的X型连接双肢防屈曲支撑连接到整体结构上,在正常状态和小震条件下,X型连接双肢防屈曲支撑在结构中起到了类似于中心支撑的作用,为结构体系提供必要的承载能力和刚度。
当发生大震时,所述弹簧Ⅰ205和弹簧Ⅱ3042发生弹性形变进行耗能,耗能芯材102进一步耗能,相当于为建筑提供附加阻尼,减小建筑结构上的地震作用,达到耗能减震的目的,提高结构的安全性。
实施例2:
本实施例的结构与实施例1相似,区别点在于所述防屈曲支撑构件1的结构不同,具体的,参见图7或8,本实施例的支撑外壳101为圆管,支撑外壳101内装入填充物106后形成截面呈一字形的空腔S,截面呈一字形的耗能芯材102安装到空腔S内,该耗能芯材102的两端伸出支撑外壳101。所述耗能芯材102的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ104和接头Ⅱ105。
参见图8,所述耗能芯材102与填充物106之间设置有填充材料103。
实施例3:
本实施例的结构与实施例2相似,区别点在于所述空腔S的横截面形状不同,具体的,参见图9,本实施例的支撑外壳101内装入填充物106后形成截面呈十字形的空腔S,截面呈十字形的耗能芯材102安装到空腔S内,该耗能芯材102的两端伸出支撑外壳101。所述耗能芯材102的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ104和接头Ⅱ105。
参见图9,所述耗能芯材102与填充物106之间设置有填充材料103。
实施例4:
本实施例的结构与实施例1相似,本实施例的结构与实施例1相似,区别点在于所述防屈曲支撑构件1的结构不同,具体的,参见图10,本实施例的支撑外壳101为方管,支撑外壳101内装入填充物106后形成截面呈一字形的空腔S,截面呈一字形的耗能芯材102安装到空腔S内,该耗能芯材102的两端伸出支撑外壳101。所述耗能芯材102的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ104和接头Ⅱ105。
参见图10,所述耗能芯材102与填充物106之间设置有填充材料103。
实施例5:
本实施例的结构与实施例4相似,区别点在于所述空腔S的横截面形状不同,具体的,参见图11,本实施例的支撑外壳101内装入填充物106后形成截面呈十字形的空腔S,截面呈十字形的耗能芯材102安装到空腔S内,该耗能芯材102的两端伸出支撑外壳101。所述耗能芯材102的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ104和接头Ⅱ105。
参见图11,所述耗能芯材102与填充物106之间设置有填充材料103。
实施例6:
本实施例的结构与实施例2相似,区别点在于所述空腔S的横截面形状不同,具体的,本实施例的支撑外壳101内装入填充物106后形成截面呈圆形的空腔S,截面呈圆形的耗能芯材102安装到空腔S内,该耗能芯材102的两端伸出支撑外壳101。所述耗能芯材102的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ104和接头Ⅱ105。
所述耗能芯材102与填充物106之间设置有填充材料103。
实施例7:
本实施例的结构与实施例4相似,区别点在于所述空腔S的横截面形状不同,具体的,本实施例的支撑外壳101内装入填充物106后形成截面呈圆形的空腔S,截面呈圆形的耗能芯材102安装到空腔S内,该耗能芯材102的两端伸出支撑外壳101。所述耗能芯材102的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ104和接头Ⅱ105。
所述耗能芯材102与填充物106之间设置有填充材料103。

Claims (7)

1.一种X型连接双肢防屈曲支撑,其特征在于:包括所述防屈曲支撑构件(1)、复位连接件(2)和X型连接件(3);
所述防屈曲支撑构件(1)包括支撑外壳(101)和耗能芯材(102),支撑外壳(101)具有空腔S且两端敞口,耗能芯材(102)安装到空腔S内,耗能芯材(102)与支撑外壳(101)内壁之间设置有填充材料(103);
所述耗能芯材(102)的两端伸出支撑外壳(101),耗能芯材(102)的两个伸出端分别设置有接头Ⅰ(104)和接头Ⅱ(105);
所述复位连接件(2)包括接头Ⅲ(201)、圆形板Ⅰ(202)、圆形管(204)和弹簧Ⅰ(205);
两个轴线重合的所述圆形管(204)间隔布置,每个圆形管(204)远离另一个圆形管(204)的一端连接有圆形板Ⅰ(202),每个圆形板Ⅰ(202)背离圆形管(204)的一侧连接有接头Ⅲ(201);
所述弹簧Ⅰ(205)套设在两个圆形管(204)上,弹簧Ⅰ(205)与每个圆形管(204)的外壁存在间隙,弹簧Ⅰ(205)的两端分别与两个圆形板Ⅰ(202)的侧壁连接;
所述X型连接件(3)包括接头Ⅳ(301)、圆形板Ⅱ(302)、复位连杆(304)和连接块(305);所述复位连杆(304)包括外筒(3041)、弹簧Ⅱ(3042)和内杆(3043);
所述外筒(3041)具有供弹簧Ⅱ(3042)和内杆(3043)安装的空腔H,空腔H包括腔体Ⅰ、腔体Ⅱ和腔体Ⅲ,腔体Ⅰ、腔体Ⅱ和腔体Ⅲ均为轴线与外筒(3041)轴线重合的圆柱形腔体,腔体Ⅰ的一端封闭,另一端与腔体Ⅱ连通,腔体Ⅱ与腔体Ⅲ连通,腔体Ⅲ贯穿外筒(3041)的端面;所述腔体Ⅰ和腔体Ⅱ的直径均小于腔体Ⅲ的直径;
所述内杆(3043)包括杆段Ⅰ、杆段Ⅱ和杆段Ⅲ,杆段Ⅲ的一端位于腔体Ⅲ外侧,另一端穿过腔体Ⅲ并与腔体Ⅱ内部的杆段Ⅱ连接,杆段Ⅱ与杆段Ⅰ连接;
所述杆段Ⅱ的直径大于腔体Ⅲ的直径,杆段Ⅰ上套设有弹簧Ⅱ(3042),弹簧Ⅱ(3042)的一端与腔体Ⅱ的侧壁接触,另一端与杆段Ⅱ的侧壁接触;
四个所述复位连杆(304)上的杆段Ⅲ连接在连接块(305)上形成X形结构,每个复位连杆(304)远离连接块(305)的一端连接有圆形板Ⅱ(302),每个圆形板Ⅱ(302)上连接有接头Ⅳ(301);
四个所述防屈曲支撑构件(1)上的接头Ⅰ(104)分别与X型连接件(3)上的四个接头Ⅳ(301)连接,两个复位连接件(2)上的四个接头Ⅲ(201)分别与X型连接件(3)上的四个接头Ⅳ(301)连接;每个所述复位连接件(2)上的圆形管(204)轴线方向与所连接的两个防屈曲支撑构件(1)长度方向一致。
2.根据权利要求1所述的一种X型连接双肢防屈曲支撑,其特征在于:所述支撑外壳(101)为由两块约束板(1011)拼接而成,约束板(1011)的一侧设置有贯穿其两端的矩形通槽;
两块所述约束板(1011)的槽口相对并采用若干螺栓连接,两个矩形通槽拼接形成空腔S,呈矩形板状的耗能芯材(102)安装到两空腔S内,耗能芯材(102)的两端均伸出矩形通槽;
所述耗能芯材(102)的两个伸出端一体成型有接头Ⅰ(104)和接头Ⅱ(105)。
3.根据权利要求1所述的一种X型连接双肢防屈曲支撑,其特征在于:所述支撑外壳(101)的截面为方形或圆形,支撑外壳(101)内设置有截面呈一字形、十字形或圆形的空腔S,耗能芯材(102)的截面与空腔S的形状相匹配。
4.根据权利要求1或3所述的一种X型连接双肢防屈曲支撑,其特征在于:所述填充材料(103)为橡胶。
5.根据权利要求3或4所述的一种X型连接双肢防屈曲支撑,其特征在于:所述圆形板Ⅰ(202)与接头Ⅲ(201)之间连接有若干加劲肋Ⅰ(203);所述圆形板Ⅱ(302)与接头Ⅳ(301)之间连接有若干加劲肋Ⅱ(303)。
6.根据权利要求1所述的一种X型连接双肢防屈曲支撑,其特征在于:所述耗能芯材(102)的材料屈服值小于支撑外壳(101)的材料屈服值。
7.根据权利要求1所述的一种X型连接双肢防屈曲支撑,其特征在于:所述接头Ⅰ(104)、接头Ⅲ(201)和接头Ⅳ(301)通过螺栓连接。
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