CN114922303A - 一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，包括：剪切耗能单元以及自复位单元，剪切耗能单元的两端均连接有所述自复位单元，所述剪切耗能单元上还包裹有外壳，每一自复位单元均包括：两块端板、导管以及蝶形弹簧，两端板通过至少两根螺杆连接，导管设置在两端板之间，导管的一端与其中一块端板焊接，导管的另一端与另一块端板抵接，所述蝶形弹簧套设在导管上，背离所述剪切耗能单元端板的外侧壁设置有用于与建筑构件连接的连接耳，解决了现有技术中存在的现有支撑结构发生变形后不能自复位的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑耗能支撑结构技术领域，尤其涉及一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构。
背景技术
防屈曲耗能支撑在地震来临时，可以提高建筑和构筑物的抵抗能力，有效提高结构的抗侧刚度。在地震中，结构的动能和弹性应变能只能发生转变而不能耗散，黏滞阻尼耗散的能量仅占总能量的极少部分(约5％)，通常可以忽略不计。所以，抗震结构中，地震能量的耗散主要依靠结构体系的滞回耗能来实现。防屈曲支撑的耗能元件可以在主体结构进入弹塑性变形前率先发挥用，耗散地震能量。
传统的结构中设置的普通支撑不具有自我调节和控制能力，而防屈曲耗能支撑在风荷载或者小震作用下需要和普通钢支撑一样提供刚度，在相对较弱的结构下更容易产生疲劳。目前进行防屈曲耗能支撑的设计普遍采用钢构件直接受拉压屈曲，导致整体构件形变累积，外包约束单元与内芯钢材之间产生的相对滑动会影响构件的整体抗震效果。
为充分利用钢材料在受拉压时的不同性能，解决传统BPB的拉伸屈曲受力模式的疲劳带来的频繁维护工作的问题，同时考虑到在避免材料浪费、易于施工安装，在小震和装配应力中可自行复位。针对以上考量，本发明设计一种自复位防屈曲耗能支撑结构。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其解决了现有技术中存在的现有支撑结构发生变形后不能自复位的问题。
根据本发明的实施例，一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，包括：剪切耗能单元以及自复位单元，剪切耗能单元的两端均连接有所述自复位单元，所述剪切耗能单元上还包裹有外壳，每一自复位单元均包括：两块端板、导管以及蝶形弹簧，两端板通过至少两根螺杆连接，导管设置在两端板之间，导管的一端与其中一块端板焊接，导管的另一端与另一块端板抵接，所述蝶形弹簧套设在导管上，背离所述剪切耗能单元端板的外侧壁设置有用于与建筑构件连接的连接耳。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：剪切耗能单元在地震荷载作用下，可以使其各构件剪切变形更大，从而通过剪切变形消耗更多的地震能量，同时大变形可以通过自复位单元复位，能更好防止整个支撑构件的屈曲。具体的，剪切耗能单元通过设置蝶形弹簧，蝶形弹簧承受沿轴向作用的静态或动态载荷，被压缩后产生变形，从而达到所述的自复位单元的自复位效果。
进一步的，剪切耗能单元包括：剪切耗能件、两块耗能传力件Ⅰ以及耗能传力件Ⅱ，耗能传力件Ⅱ位于两块耗能传力件Ⅰ之间，每两相邻的耗能传力件Ⅰ以及耗能传力件Ⅱ之间均设置有所述剪切耗能件，两块耗能传力件Ⅰ的一端均焊接在同一块端板的侧壁、耗能传力件Ⅱ焊接在另一块端板侧壁上。
进一步的，剪切耗能件分为连续性剪切耗能件和间断性剪切耗能件，所述连续性剪切耗能件的两端均分别通过螺栓与之相邻的耗能传力件Ⅰ与耗能传力件Ⅱ连接；所述间断性剪切耗能件倾斜且均匀地分布在两相邻的耗能传力件Ⅰ以及耗能传力件Ⅱ之间；其中连续性剪切耗能件根据波纹类型不同分为三种形式：梯形波纹钢板剪切耗能件、正弦形波纹钢板剪切耗能件以及折形波纹钢板剪切耗能件；所述的间断性剪切耗能件根据布置形式不同分为两种形式：菱形剪切耗能件Ⅰ以及菱形剪切耗能件Ⅱ。
优选的，连续性剪切耗能件选用的材料为深波纹钢板。
优选的，间断性剪切耗能件与耗能传力件Ⅰ以及耗能传力件Ⅰ的夹角均大于45°。
优选的，每两相邻的耗能传力件Ⅰ以及耗能传力件Ⅱ之间的间断性剪切耗能件的布置间距应小于或等于其自身竖直方向高度的两倍。
进一步的，外壳包括：槽钢扣合件以及钢垫片，槽钢扣合件为两块，两块槽钢扣合件扣合形成安装通道，所述剪切耗能单元位于安装通道内，两块槽钢扣合件之间设置有钢垫片，钢垫片、耗能传力件Ⅱ以及两槽钢扣合件通过螺栓连接。
进一步的，每一所述螺杆上均套设有套筒。
进一步的，每一所述套筒的两端以及所述导管与端板抵接的一端均设置有橡胶垫片。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本支撑结构的爆炸图。
图3为自复位单元分解结构示意图。
图4为梯形波纹钢板剪切耗能件的示意图。
图5为正弦形波纹钢板剪切耗能件的示意图。
图6为折形波纹钢板剪切耗能件的示意图。
图7为菱形剪切耗能件Ⅰ的示意图。
图8为菱形剪切耗能件Ⅱ的示意图。
图9为耗能传力件Ⅰ的示意图。
图10为耗能传力件Ⅱ的示意图。
图11为形波纹钢板剪切耗能件的示意图。
图12为正弦形波纹钢板剪切耗能件的示意图。
图13为折形波纹钢板剪切耗能件的示意图。
上述附图中：1、剪切耗能单元；11、剪切耗能件；12、耗能传力件Ⅰ；13、耗能传力件Ⅱ；2、外壳；21、槽钢扣合件；22、钢垫片；3、自复位单元；31、蝶形弹簧；32、导管；33、连接耳；34、端板；35、螺杆；36、套筒；37、橡胶垫片；1111、梯形波纹钢板剪切耗能件；1112、正弦形波纹钢板剪切耗能件；1113、折形波纹钢板剪切耗能件；1121、菱形剪切耗能件Ⅰ；1122、菱形剪切耗能件Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1—3所示，本发明实施例提出了一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，包括：剪切耗能单元1以及自复位单元3，剪切耗能单元1的两端均连接有所述自复位单元3，所述剪切耗能单元1上还包裹有外壳2，每一自复位单元3均包括：两块端板34、导管32以及蝶形弹簧31，两端板34通过至少两根螺杆35连接，导管32设置在两端板34之间，导管32的一端与其中一块端板34焊接，导管32的另一端与另一块端板34抵接，所述蝶形弹簧31套设在导管32上，背离所述剪切耗能单元1端板34的外侧壁设置有用于与建筑构件连接的连接耳33。
剪切耗能单元1在地震荷载作用下，可以使其各构件剪切变形更大，从而通过剪切变形消耗更多的地震能量，同时大变形可以通过自复位单元3复位，能更好防止整个支撑构件的屈曲。具体的，剪切耗能单元1通过设置蝶形弹簧31，蝶形弹簧31承受沿轴向作用的静态或动态载荷，被压缩后产生变形，从而达到所述的自复位单元3的自复位效果。
如图2、图9以及图10所示，剪切耗能单元1包括：剪切耗能件11、两块耗能传力件Ⅰ12以及耗能传力件Ⅱ13，耗能传力件Ⅱ13位于两块耗能传力件Ⅰ12之间，每两相邻的耗能传力件Ⅰ12以及耗能传力件Ⅱ13之间均设置有所述剪切耗能件11，两块耗能传力件Ⅰ12的一端均焊接在同一块端板34的侧壁、耗能传力件Ⅱ13焊接在另一块端板34侧壁上。
具体的，如图4—8以及图11-13所示，剪切耗能件11分为连续性剪切耗能件和间断性剪切耗能件，所述连续性剪切耗能件的两端均分别通过螺栓与之相邻的耗能传力件Ⅰ12与耗能传力件Ⅱ13连接；所述间断性剪切耗能件倾斜且均匀地分布在两相邻的耗能传力件Ⅰ12以及耗能传力件Ⅱ13之间；其中连续性剪切耗能件根据波纹类型不同分为三种形式：梯形波纹钢板剪切耗能件1111、正弦形波纹钢板剪切耗能件1112以及折形波纹钢板剪切耗能件1113；所述的间断性剪切耗能件根据布置形式不同分为两种形式：菱形剪切耗能件1121Ⅰ以及菱形剪切耗能件1122Ⅱ。
优选的，连续性剪切耗能件选用的材料为深波纹钢板。
优选的，间断性剪切耗能件11与耗能传力件Ⅰ12以及耗能传力件Ⅰ12的夹角均大于45°。
优选的，为了提高间断性剪切耗能件11的耗能效果，每两相邻的耗能传力件Ⅰ12以及耗能传力件Ⅱ13之间的间断性剪切耗能件11的布置间距应小于或等于其自身竖直方向高度的两倍。
如图1和图2所示，外壳2包括：槽钢扣合件21以及钢垫片22，槽钢扣合件21为两块，两块槽钢扣合件21扣合形成安装通道，所述剪切耗能单元1位于安装通道内，两块槽钢扣合件21之间设置有钢垫片22，钢垫片22、耗能传力件Ⅱ13以及两槽钢扣合件21通过螺栓连接，通过设置外壳2一定程度上约束了内部剪切耗能单元1，防止剪切耗能单元1出现平面外屈曲，有利于剪切耗能单元1充分发挥耗能作用。
进一步的，如图3所示，每一所述螺杆35上均套设有套筒36，螺杆35插入套筒36内，套筒36约束螺杆35径向的变形，起到防止螺杆35发生屈曲的作用。
如图3所示，每一所述套筒36的两端以及所述导管32与端板34抵接的一端均设置有橡胶垫片37。套筒36的橡胶垫片37设置在套筒36与端板34的空隙处，起到保护套筒36在轴向荷载作用下不会产生挤压破坏的作用。导管32的橡胶垫片37设置在导管32与端板34间的空隙处，亦用于保护导管32在轴向荷载作用下不会产生挤压破坏。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，包括：剪切耗能单元(1)以及自复位单元(3)，剪切耗能单元(1)的两端均连接有所述自复位单元(3)，所述剪切耗能单元(1)上还包裹有外壳(2)，其特征在于，每一自复位单元(3)均包括：两块端板(34)、导管(32)以及蝶形弹簧(31)，两端板(34)通过至少两根螺杆(35)连接，导管(32)设置在两端板(34)之间，导管(32)的一端与其中一块端板(34)焊接，导管(32)的另一端与另一块端板(34)抵接，所述蝶形弹簧(31)套设在导管(32)上，背离所述剪切耗能单元(1)端板(34)的外侧壁设置有用于与建筑构件连接的连接耳(33)。
2.如权利要求1所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，所述剪切耗能单元(1)包括：剪切耗能件(11)、两块耗能传力件Ⅰ(12)以及耗能传力件Ⅱ(13)，耗能传力件Ⅱ(13)位于两块耗能传力件Ⅰ(12)之间，每两相邻的耗能传力件Ⅰ(12)以及耗能传力件Ⅱ(13)之间均设置有所述剪切耗能件(11)，两块耗能传力件Ⅰ(12)的一端均焊接在同一块端板(34)的侧壁、耗能传力件Ⅱ(13)焊接在另一块端板(34)侧壁上。
3.如权利要求2所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，所述剪切耗能件(11)分为连续性剪切耗能件和间断性剪切耗能件，所述连续性剪切耗能件的两端均分别通过螺栓与之相邻的耗能传力件Ⅰ(12)与耗能传力件Ⅱ(13)连接；所述间断性剪切耗能件倾斜且均匀地分布在两相邻的耗能传力件Ⅰ(12)以及耗能传力件Ⅱ(13)之间；
其中连续性剪切耗能件根据波纹类型不同分为三种形式：梯形波纹钢板剪切耗能件(1111)、正弦形波纹钢板剪切耗能件(1112)以及折形波纹钢板剪切耗能件(1113)；
所述的间断性剪切耗能件根据布置形式不同分为两种形式：菱形剪切耗能件Ⅰ(1121)以及菱形剪切耗能件Ⅱ(1122)。
4.如权利要求3所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，所述连续性剪切耗能件(11)选用的材料为深波纹钢板。
5.如权利要求3所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，所述间断性剪切耗能件(11)与耗能传力件Ⅰ(12)以及耗能传力件Ⅰ(12)的夹角均大于45°。
6.如权利要求3所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，每两相邻的耗能传力件Ⅰ(12)以及耗能传力件Ⅱ(13)之间的间断性剪切耗能件(11)的布置间距应小于或等于其自身竖直方向高度的两倍。
7.如权利要求2所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，所述外壳(2)包括：槽钢扣合件(21)以及钢垫片(22)，槽钢扣合件(21)为两块，两块槽钢扣合件(21)扣合形成安装通道，所述剪切耗能单元(1)位于安装通道内，两块槽钢扣合件(21)之间设置有钢垫片(22)，钢垫片(22)、耗能传力件Ⅱ(13)以及两槽钢扣合件(21)通过螺栓连接。
8.如权利要求1所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，每一所述螺杆(35)上均套设有套筒(36)。
9.如权利要求8所述的一种自复位防屈曲多段剪切耗能支撑结构，其特征在于，每一所述套筒(36)的两端以及所述导管(32)与端板(34)抵接的一端均设置有橡胶垫片(37)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220819 |
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