CN115030349B - 一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，内圆钢管左部管壁上贯穿式开设有螺栓孔一，内摩擦板上贯穿式开设有螺栓孔二；内圆钢管外套设外方钢管，外方钢管与内圆钢管之间设有填充橡胶，内摩擦板与内圆钢管之间设置摩擦橡胶；高强螺栓的端部安装防松螺母，防松螺母位于内摩擦板内侧。本发明是具有多重耗能体系的全钢防屈曲支撑，分别通过十字内芯拉压变形、端部摩擦板摩擦力及填充橡胶摩擦力实现耗能。本发明通过全新的构造体系设计实现了多重耗能，且大大提高了全钢约束型防屈曲支撑的刚性性能，使得全钢防屈曲支撑可以应用在高层、大跨度的建筑之中，提高了全钢防屈曲支撑的应用范围。

Description

一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑
技术领域
本发明涉及减震装置技术领域，具体为一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑。
背景技术
1973年日本的一批学者研发了防屈曲约束支撑，这是一种具有屈服承载力的减震构件，当地震来临时可通过轴向拉压的屈服变形来吸收地震能量，是现在应用最为广泛的消能减震构件之一。
目前防屈曲支撑根据约束构件组成形式不同一般分为三种：钢筋混凝土约束型防屈曲支撑、钢管混凝土约束型防屈曲支撑和全钢约束型防屈曲支撑。钢管混凝土约束型防屈曲支撑由于需要在外钢管内填充砂浆或混凝土，故其自重较大，并且当混凝土或砂浆因强度不足被压碎后，防屈曲支撑会出现局部屈曲现象，从而极大影响其滞回性能。
此外，全钢约束型防屈曲支撑能有效避免混凝土浇筑和养护的繁琐过程，制作简单，施工精度高，生产周期短，自重较小。但是，现有的全钢约束型防屈曲支撑构件多应用在低层、小跨度的结构当中，其原因是仅依靠芯材耗能、截面惯性矩小刚度低。
综合上述背景，在高层超高层建筑物中使用全钢型防屈曲支撑尚属空白。
针对这一情况我们提出了一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑来应对高层超高层建筑物的耗能需求，弥补了全钢型约束防屈曲支撑不适用于高层超高层建筑这一方面的空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，包括：十字内芯、内圆钢管、外方钢管，所述十字内芯左端连接左连接板，十字内芯右端连接右连接板；
十字内芯外侧套有内圆钢管，内圆钢管右端与右连接板连接，内圆钢管左端内侧设有内摩擦板，内圆钢管左部管壁上贯穿式开设有螺栓孔一，内摩擦板上贯穿式开设有螺栓孔二，通过在螺栓孔一和螺栓孔二内同时贯穿高强螺栓，将内圆钢管与内摩擦板固定安装；
内圆钢管外套设外方钢管，外方钢管与内圆钢管之间设有填充橡胶，外方钢管左端与左连接板固定连接，外方钢管右端与右连接板不连接；
内摩擦板与十字内芯固定连接，内摩擦板与内圆钢管之间设置摩擦橡胶，通过高强螺栓使内摩擦板和内圆钢管将摩擦橡胶夹紧；
高强螺栓的端部安装防松螺母，高强螺栓与防松螺母螺纹连接，防松螺母位于内摩擦板内侧。
优选的，所述内摩擦板与十字内芯焊接，内圆钢管右端与右连接板焊接。
优选的，所述十字内芯左端焊接左连接板，十字内芯右端焊接右连接板。
优选的，所述螺栓孔二呈长条状设计。
优选的，所述防松螺母是由螺帽和一体连接在螺帽下端的螺套构成，螺帽和螺套同轴，并沿轴形成有用于拧入高强螺栓的螺孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过十字内芯拉压变形、端部摩擦板摩擦力及填充橡胶摩擦力实现耗能，即通过全新的构造体系设计实现了多重耗能，且大大提高了全钢约束型防屈曲支撑的刚性性能，使得全钢防屈曲支撑可以应用在高层、大跨度的建筑之中，提高了全钢防屈曲支撑的应用范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的透视图；
图3为本发明图2的B处截面图。
图4为本发明中十字内芯、外方钢管和右连接板的结构示意图；
图5为本发明中内圆钢管和内摩擦板的结构示意图；
图6为本发明中图5的A处截面图；
图7为本发明中内摩擦板5与内圆钢管2的局部放大结构示意图；
图8为本发明中高强螺栓的结构示意图；
图9为本发明中防松螺母的结构示意图。
图中：1、十字内芯；2、内圆钢管；2.1、螺栓孔一；3、填充橡胶；4、外方钢管；5、内摩擦板；5.1、螺栓孔二；6、左连接板；7、右连接板；8、高强螺栓；9、防松螺母；10、摩擦橡胶。
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做出创造性劳动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。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，包括：十字内芯1、内圆钢管2、外方钢管4，所述十字内芯1左端连接左连接板6，十字内芯1右端连接右连接板7；
十字内芯1外侧套有内圆钢管2，内圆钢管2右端与右连接板7连接，十字内芯1左端设有内摩擦板5，内圆钢管2左部管壁上贯穿式开设有螺栓孔一2.1，内摩擦板5上贯穿式开设有螺栓孔二5.1，螺栓孔二5.1呈长条状设计，通过在螺栓孔一2.1和螺栓孔二5.1内同时贯穿高强螺栓8，将内圆钢管2与内摩擦板5固定安装；
内圆钢管2外套设外方钢管4，外方钢管4与内圆钢管2之间设有填充橡胶3，外方钢管4左端与左连接板6固定连接，外方钢管4右端与右连接板7不连接；
内摩擦板5与十字内芯1焊接，内摩擦板5与内圆钢管2之间设置摩擦橡胶10，通过高强螺栓8使内摩擦板5和内圆钢管2将摩擦橡胶10夹紧；
高强螺栓8的端部安装防松螺母9，高强螺栓8与防松螺母9螺纹连接，防松螺母9位于内摩擦板5内侧；
防松螺母9是由螺帽和一体连接在螺帽下端的螺套构成，螺帽和螺套同轴，并沿轴形成有用于拧入高强螺栓8的螺孔；
当遇到地震或风荷载作用时，防屈曲支撑通过芯材构件的轴向拉压屈服变形、端部摩擦板摩擦力及填充橡胶摩擦力吸收地震能量。当防屈曲支撑受压时，十字内芯1受压耗能，左连接板6推动十字内芯1和内摩擦板5向右移动，右连接板7推动内圆钢管2向左移动，此时内摩擦板5与内圆钢管2相互错动使得之间的摩擦橡胶10摩擦耗能；右连接板7推动内圆钢管2向左移动，左连接板6推动外方钢管4向右移动，此时内圆钢管2和外方钢管4之间的填充橡胶3产生摩擦力从而实现耗能；
当防屈曲支撑受拉时，十字内芯1受拉耗能，左连接板6拉动十字内芯1和内摩擦板5向左移动，右连接板7拉动内圆钢管2向右移动，此时内摩擦板5与内圆钢管2相互错动使得之间的摩擦橡胶10摩擦耗能；右连接板7拉动内圆钢管2向右移动，左连接板6拉动外方钢管4向左移动，此时内圆钢管2和外方钢管4之间的填充橡胶3产生摩擦力从而实现耗能；
总计三重耗能，分别为：
第一重耗能：通过对十字内芯1的拉压变形实现耗能；
第二重耗能：当对支撑施加荷载时通过内摩擦板5和内圆钢管2相互错动使得之间的摩擦橡胶10摩擦耗能，同时内圆钢管2受拉耗能；
第三重耗能：通过使内圆钢管2和外方钢管4之间的填充橡胶3产生摩擦力从而实现耗能。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，包括：十字内芯(1)、内圆钢管(2)、外方钢管(4)，其特征在于：所述十字内芯(1)左端连接左连接板(6)，十字内芯(1)右端连接右连接板(7)；十字内芯(1)外侧套有内圆钢管(2)，十字内芯(1)左端设有内摩擦板(5)，内圆钢管(2)右端与右连接板(7)连接，内圆钢管(2)左部管壁上贯穿式开设有螺栓孔一(2.1)，内摩擦板(5)上贯穿式开设有螺栓孔二(5.1)，通过在螺栓孔一(2.1)和螺栓孔二(5.1)内同时贯穿高强螺栓(8)，将内圆钢管(2)与内摩擦板(5)固定安装；
内圆钢管(2)外套设外方钢管(4)，外方钢管(4)与内圆钢管(2)之间设有填充橡胶(3)，外方钢管(4)左端与左连接板(6)固定连接，外方钢管(4)右端与右连接板(7)不连接；
内摩擦板(5)与十字内芯(1)固定连接，内摩擦板(5)与内圆钢管(2)之间设置摩擦橡胶(10)，通过高强螺栓(8)使内摩擦板(5)和内圆钢管(2)将摩擦橡胶(10)夹紧；
高强螺栓(8)的端部安装防松螺母(9)，高强螺栓(8)与防松螺母(9)螺纹连接，防松螺母(9)位于内摩擦板(5)内侧；
所述防松螺母(9)是由螺帽和一体连接在螺帽下端的螺套构成，螺帽和螺套同轴，并沿轴形成有用于拧入高强螺栓(8)的螺孔。
2.根据权利要求1所述的一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，其特征在于，所述内摩擦板(5)与十字内芯(1)焊接，内圆钢管(2)右端与右连接板(7)焊接。
3.根据权利要求2所述的一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，其特征在于，所述十字内芯(1)左端焊接左连接板(6)，十字内芯(1)右端焊接右连接板(7)。
4.根据权利要求3所述的一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，其特征在于，所述螺栓孔二(5.1)呈长条状设计。
5.一种基于权利要求1所述的一种融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑，其特征在于，所述的融合摩擦消能机理的多重耗能全钢防屈曲支撑工作原理为：当遇到地震或风荷载作用时，防屈曲支撑通过芯材构件的轴向拉压屈服变形、端部摩擦板摩擦力及填充橡胶摩擦力吸收地震能量；
当防屈曲支撑受压时，十字内芯(1)受压耗能，左连接板(6)推动十字内芯(1)和内摩擦板(5)向右移动，右连接板(7)推动内圆钢管(2)向左移动，此时内摩擦板(5)与内圆钢管(2)相互错动使得之间的摩擦橡胶(10)摩擦耗能；
右连接板(7)推动内圆钢管(2)向左移动，左连接板(6)推动外方钢管(4)向右移动，此时内圆钢管(2)和外方钢管(4)之间的填充橡胶(3)产生摩擦力从而实现耗能；
当防屈曲支撑受拉时，十字内芯(1)受拉耗能，左连接板(6)拉动十字内芯(1)和内摩擦板(5)向左移动，右连接板(7)拉动内圆钢管(2)向右移动，此时内摩擦板(5)与内圆钢管(2)相互错动使得之间的摩擦橡胶(10)摩擦耗能；
右连接板(7)拉动内圆钢管(2)向右移动，左连接板(6)拉动外方钢管(4)向左移动，此时内圆钢管(2)和外方钢管(4)之间的填充橡胶(3)产生摩擦力从而实现耗能；
总计三重耗能，分别为：第一重耗能：通过对十字内芯(1)的拉压变形实现耗能；第二重耗能：当对支撑施加荷载时通过内摩擦板(5)和内圆钢管(2)相互错动使得之间的摩擦橡胶(10)摩擦耗能，同时内圆钢管(2)受拉耗能；第三重耗能：通过使内圆钢管(2)和外方钢管(4)之间的填充橡胶(3)产生摩擦力从而实现耗能。
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