CN112982710B - 一种具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，包括固定架体和导杆，固定架体的相对上下位连有上部挡块和下部挡块；导杆自上而下套有上滑动止挡块、压缩弹簧和下滑动止挡块；上滑动止挡块上端经上部挡块限位，下滑动止挡块下端经下部挡块限位；下部挡块上开有避让导杆下端头的腔体，腔壁上有锁紧销孔，销孔连通槽体，槽体开口端与固定架体贴靠；导杆下端连有定位块，自销孔插入的锁定销的内侧端固定于定位块上，该销外侧端端头限位于槽体槽底和固定架体间；该销上还套有顶起弹簧，顶起弹簧两端抵在槽体槽底和锁定销外侧端端头所凸出台阶面上；锁定销部分销体暴露于定位块与腔体腔壁间空隙，暴露处销体表面开设环形剪断槽。

Description

一种具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑

技术领域

本发明涉及一种减震装置，尤其涉及一种具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑。

背景技术

通过在建筑结构的某些部位设置耗能装置的结构被动控制技术，可以降低结构在地震荷载情况下的响应及损伤，由于造价低廉、构造简单、易于维护且无需外部能源支持等优点，得到了众多学者的广泛关注并进行了深入研究，在实际工程中也得到了大力推广应用。

防屈曲支撑构件通过在中震或大震情况下实现全截面屈服而不发生破坏，实现结构破坏模式从梁端塑性铰向防屈曲支撑集中耗能的转变，以保护建筑物主体结构的安全。防屈曲支撑通过钢材自身弹塑性变形进行耗能，因此在结构经历大震后会存在较大残余变形。结构残余变形会严重影响结构在后续余震作用下结构安全性，强震作用下结构产生的过大侧向变形和残余变形是结构破坏倒塌的直接原因。因此，具有自复位能力的防屈曲支撑的研发受到了众多学者专家的关注。但是，目前提出的自复位装置不具备初始状态锁定能力，对结构在风荷载或者小震情况下的响应控制能力较差。并且构件在震后受损情况下需整体更换，施工复杂且造价较高。如何设计一种在小震情况下提高结构刚度控制变形、中震大震情况下提高结构耗能能力及自复位能力，并且易于震后检修及局部部件更换维修的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，一直是一个难以解决的工程难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种不仅具有自复位能力，并且具有初始状态锁定功能，在风荷载或小震情况下为结构提供较大刚度控制结构位移，在台风荷载、中震、大震情况下为结构提供耗能能力及自复位能力的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特点为，包括：

一外固定架，所述外固定架的相对上下位可拆卸的分别连接有作为上固定端的上部挡块和作为下固定端的下部挡块；和

一导杆，所述导杆的杆体自上而下套设有上端板、弹簧、下端板，所述导杆的上部端头经上部挡块上所开设的定位导向孔伸出上部挡块，导杆伸出的端头部的下部被所述上端板所限位；所述上端板的上端经所述上部挡块所限位，所述下端板的下端经所述下部挡块所限位；

所述下部挡块上开设有一用于接纳或避让下伸的导杆下端头的腔体，所述腔体的腔壁上开设有通孔作为锁紧销孔，所述锁紧销孔的另一端连通有一锁定销槽，所述锁定销槽的开口端与外固定架所贴靠；

所述导杆的下端连接有一固定端板和一锁定销板，固定端板和锁定销板位于下部挡块所开设的所述腔体内，一自所述锁紧销孔插入的锁定销的内侧端固定于所述锁定销板上(例如沿径向插入)，所述锁定销的外侧端端头限位于所述锁定销槽的槽底和外固定架之间；其中，所述锁定销上还套设有一顶起弹簧，所述顶起弹簧的一端抵靠在所述锁定销槽的槽底，另一端抵靠在锁定销外侧端端头所凸出的台阶面上，且顶起弹簧处于预压状态；所述锁定销的部分销体暴露于所述锁定销板与所述腔体的腔壁间的空隙内，其暴露处的销体表面开设有断裂凹槽。

作为本技术方案的进一步改进，所述弹簧由一组或多组重叠或对叠的弹簧单元组成，相邻弹簧单元间垫衬有隔板。

作为本技术方案的更进一步改进，所述弹簧为碟形弹簧、波形弹簧、螺旋弹簧或其组合。

也作为本技术方案的进一步改进，所述锁定销板螺纹连接于所述导杆的下端端头。

还作为本技术方案的进一步改进，在所述锁定销槽的槽壁上均匀设置有多个所述锁紧销孔及其锁定销。

其中，所述外固定架可以为筒状体，所述上部挡块和下部挡块的外径与该筒状体的内径相匹配；所述外固定架也可为开放式结构，由钢板或H型钢或槽钢构成。这里的开放式结构指非封闭式、敞开式、半包式等结构形式，例如，外固定架是两块钢板的形式组成，其开放式的设计可以实现中间的内部构件能从侧面直接看到，便于进一步的检修等操作。

也作为本发明的优选实施例之一，所述上部挡块和下部挡块经螺纹连接件连接固定于外固定架。

同样作为本技术方案的进一步改进，所述导杆的下端还设有一段调节螺纹，所述调节螺纹上设有螺母调节件，以保持上端板和下端板间的所述弹簧的适度预紧；所述螺母调节件位于所述锁定销板的上部。

作为本发明的优选形式，自所述锁紧销孔插入的所述锁定销的内侧端以螺纹连接的形式固定于所述锁定销板上。

采用上述技术方案的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，在结构遭受较小风荷载或者小震情况下，锁定销不会发生破坏，整个构件提供较大刚度抵抗结构变形，提高舒适度；当结构遭受较大地震作用或台风等情况下，锁定销发生破坏，构件可发生弹性变形，为结构提供自复位能力，并且构件变形过程中，内部部件的摩擦作用可以提供耗能能力。构件采用螺栓等方式进行装配时，则有利于震后检修的方便度，进一步可对受损部件进行局部更换，不需要更换整体构件。

附图说明

图1是本发明具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑的结构示意图；

图2是本发明具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑的受压力作用变形示意图；

图3是本发明具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑的受拉力作用变形示意图；

图中数字所表示的相应部件名称：

1、导杆；2、上部挡块；21、定位导向孔；3、外固定架；301、固定螺栓；4、下部挡块；400、通孔；401、锁定销槽；41、腔体；5、上端板；6、弹簧；7、隔板；8、下端板；9、固定端板；10、锁定销板；11、锁定销；110、断裂凹槽；12、顶起弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。

如图1至图3所示，本发明提出的一种具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，导杆1、上部挡块2、外固定架3、下部挡块4，导杆1穿设于上部挡块2，并套设有上端板5、弹簧6、隔板7、下端板8、固定端板9、作为定位块的锁定销板10，下部挡块4预设锁定销槽401，锁定销槽401设有供锁定销11穿过的通孔400，通过锁定销11将锁定销板10与下连接固定端头4连接，锁定销11与锁定销板10通过螺纹固定连接，锁定销11与锁定销槽401之间设置顶起弹簧12。所述锁定销11顶面低于下部挡块4的侧表面，以便于锁定销11在锁定销槽401处与外固定架3之间形成一定的空间(指锁定销11未断裂状态下)。

上部挡块2和下部挡块4通过固定螺栓301与外固定架3进行固定。

当结构遭受风荷载或者小震作用时，支撑构件受力较小，未达到锁定销11断开限值，整个构件处于初始状态锁定状态，为结构提供较大刚度减小结构在较小外部荷载作用下的位移响应。当结构遭受台风荷载、中震或者大震作用时，支撑构件受力较大，达到锁定销11断开限值，锁定销11断裂支撑构件进行变形工作状态，为结构提供耗能能力及自复位能力。当锁定销11断裂后且整个支撑构件受到压力作用时，外力推动导杆1朝向下部挡块4移动，并使固定端板9及锁定销板10跟随导杆1移动，使弹簧6发生压缩变形产生弹性恢复力，外力消失后，通过弹簧6产生的弹性恢复力驱动导杆1复位；当锁定销11断裂后且整个支撑构件受到拉力作用时，外力拉动导杆1背离下部挡块4移动，固定端板9及锁定销板10带动下端板8同步移动，使弹簧6发生压缩变形产生弹性恢复力，外力消失后，通过弹簧6产生的弹性恢复力驱动导杆1复位。因此可保证整个支撑构件无论是受拉力作用或压力作用时，构件中弹簧部件均处于受力状态，为构件自复位提供恢复力。其中，弹簧6可以为碟形弹簧、波形弹簧、螺旋弹簧等不同类型的弹簧构件。

锁定销11预留断裂凹槽110，通过预留凹槽以控制断裂位置，使锁定销11断裂位置明确。所述顶起弹簧12处于预压状态，锁定销11断裂后，顶起弹簧12将下部挡块4一侧的锁定销11顶起，防止锁定销11两断裂面发生碰撞摩擦，阻碍支撑构件的变形。

固定端板9和锁定销板10位于下部挡块4所开设的腔体41内，由腔体41内壁所开设的通孔400伸出的锁定销11的内侧端头固定于锁定销板10上。锁定销板10和腔体内壁间设有间隙，暴露于该间隙处的锁定销11的销体上开设有所述的断裂凹槽110，以便于在剪切力作用下沿设定位置折断的控制。

导杆1的上部经上部挡块2所开设的定位导向孔21伸出上部挡块2上部，导杆的上部端头比杆体部分粗，因此，上部端头实际上被上端板5所限位。

支撑构件在拉伸/压缩变形过程中，内部各部件之间的摩擦作用可为构件提供耗能能力，减小结构动力响应。通过隔板7可以减小弹簧6在拼装时可能出现的初始拼装缝隙。

所述防屈曲支撑构件整体外形可以为方形、矩形或者圆形。

其中，所述外固定架3可以为分体式，包括平钢板、L型或H型等不同形状；所述外固定架3也可以为整体式，包括圆筒形或方筒型。

综上所述，本发明的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，具有以下有益效果：

1、支撑构件中主要部件均可在工厂中进行规格化批量加工，构件主要采用螺纹或高强螺栓进行拼装，构件整体采用装配式组装方法，所有部件均可拆卸。便于震后检修，并且可对损坏部件进行更换，无需拆除更换整个支撑构件。

2、断裂后的锁定销可通过依次拆除外固定架侧板进行现场更换，无需整体构件拆除或者整体构件更换。

3、本发明利用具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，使自复位支撑构件不具备初始状态锁定更能且维修更换困难的问题得以解决，充分发挥防屈曲支撑的初始状态锁定功能、自复位能力和耗能能力，进一步加强了结构在风荷载及地震作用等外部荷载下的安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，包括：一外固定架(3)，所述外固定架(3)的相对上下位可拆卸的分别连接有作为上固定端的上部挡块(2)和作为下固定端的下部挡块(4)；和

一导杆(1)，所述导杆(1)的杆体自上而下套设有上端板(5)、弹簧(6)、下端板(8)，所述导杆(1)的上部端头经上部挡块(2)上所开设的定位导向孔(21)伸出上部挡块(2)，导杆伸出的端头部的下部被所述上端板(5)所限位；所述上端板(5)的上端经所述上部挡块(2)所限位，所述下端板(8)的下端经所述下部挡块(4)所限位；

所述下部挡块(4)上开设有一用于接纳或避让下伸的导杆(1)下端头的腔体(41)，所述腔体(41)的腔壁上开设有通孔(400)作为锁紧销孔，所述锁紧销孔的另一端连通有一锁定销槽(401)，所述锁定销槽(401)的开口端与外固定架(3)所贴靠；

所述导杆的下端连接有一固定端板(9)和一锁定销板(10)，固定端板(9)和锁定销板(10)位于下部挡块(4)所开设的所述腔体(41)内，一自所述锁紧销孔插入的锁定销(11)的内侧端固定于所述锁定销板(10)上，所述锁定销(11)的外侧端端头限位于所述锁定销槽(401)的槽底和外固定架(3)之间；其中，所述锁定销(11)上还套设有一顶起弹簧(12)，所述顶起弹簧的一端抵靠在所述锁定销槽(401)的槽底，另一端抵靠在锁定销外侧端端头所凸出的台阶面上，且顶起弹簧处于预压状态；所述锁定销(11)的部分销体暴露于所述锁定销板(10)与所述腔体(41)腔壁间的空隙内，其暴露处的销体表面开设有断裂凹槽(110)；

所述外固定架(3)为整体式或分体式的筒状体，所述上部挡块(2)和下部挡块(4)的外径与该筒状体的内径相匹配；或者，所述外固定架(3)为开放式结构，由钢板或H型钢或槽钢构成。

2.根据权利要求1所述的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，所述弹簧(6)由一组或多组重叠或对叠的弹簧单元组成，相邻弹簧单元间垫衬有隔板(7)。

3.根据权利要求1或2所述的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，所述弹簧(6)为碟形弹簧、波形弹簧、螺旋弹簧或其组合。

4.根据权利要求1所述的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，所述锁定销板(10)螺纹连接于所述导杆(1)的下端端头。

5.根据权利要求1所述的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，在所述锁定销槽的槽壁上均匀设置有多个所述锁紧销孔及其锁定销。

6.根据权利要求1所述的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，所述上部挡块(2)和下部挡块(4)经螺纹连接件连接固定于外固定架(3)。

7.根据权利要求1所述的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，所述导杆的下端还设有一段调节螺纹，所述调节螺纹上设有螺母调节件，以保持上端板(5)和下端板(8)间的所述弹簧(6)的适度预紧；所述螺母调节件位于所述锁定销板(10)的上部。

8.根据权利要求1所述的具有锁定功能的装配式自复位防屈曲支撑，其特征在于，自所述锁紧销孔插入的所述锁定销(11)的内侧端以螺纹连接的形式固定于所述锁定销板(10)上。

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