CN115234034B - 一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，包括：高屈服点不锈钢十字内芯、低屈服点不锈钢十字内芯、不锈钢内圆管、不锈钢外方管、左不锈钢连接板、右不锈钢连接板，低屈服点不锈钢十字内芯两端固定连接有高屈服点不锈钢十字内芯；左部的高屈服点不锈钢十字内芯左端固定连接左不锈钢连接板，右部的高屈服点不锈钢十字内芯固定连接右不锈钢连接板。本发明整体使用不锈钢材料，内芯设置多种屈服点耗能，基于不锈钢材料与多屈服点芯材进行本支撑设计，即兼顾防腐性能又具有良好的耗能性能，具备良好的减震抗荷能力。

Description

一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑
技术领域
本发明涉及减震设备技术领域，具体为一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑。
背景技术
传统防屈曲支撑被广泛应用于常规陆地建筑结构中，理论和实践均证明了其具有良好的耗能性能，明显的降低了地震荷载对建筑结构的破坏作用。但对于海洋土木建筑结构以及具有腐蚀环境下的建筑结构，由于其建筑环境的特殊性，传统防屈曲支撑无法应用于上述环境的结构中。
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。其所用的主体材料均为钢材，不耐腐蚀。通过近些年研究表明不锈钢有着耐腐蚀、易于维护和较低的生命周期成本等诸多优点。目前海洋结构的阻尼器多为粘滞阻尼器，而粘滞阻尼器价格昂贵、参数设计复杂、需定期维护、受温度和振动速度影响大，抗台风振动耗能效果不明显。此外，海洋土木结构需考虑台风与地震荷载耦合作用的极端情况，现有的消能减震技术对此极端情况存在安全隐患。综上所述，对于海洋及特殊易腐蚀环境下的建筑结构，其减震装置应具有耐腐蚀、抗台风和抗地震的减震特性，同时亦应具有免维护、不受温度环境影响的特点。
基于上述背景，我们提出了一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，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：一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，包括：高屈服点不锈钢十字内芯、低屈服点不锈钢十字内芯、不锈钢内圆管、不锈钢外方管、左不锈钢连接板、右不锈钢连接板，所述低屈服点不锈钢十字内芯两端固定连接有高屈服点不锈钢十字内芯；
左部的高屈服点不锈钢十字内芯左端固定连接左不锈钢连接板，右部的高屈服点不锈钢十字内芯固定连接右不锈钢连接板；
高屈服点不锈钢十字内芯和低屈服点不锈钢十字内芯外套有不锈钢内圆管；
不锈钢内圆管外侧表面固定安装若干个不锈钢垫片，不锈钢内圆管外侧套设不锈钢外方管，不锈钢垫片抵住不锈钢外方管内壁；
不锈钢外方管左端与左不锈钢连接板固定连接，不锈钢外方管右端与右不锈钢连接板不连接；
不锈钢外方管上焊接有不锈钢销轴，不锈钢销轴伸入不锈钢外方管内侧，不锈钢销轴横向抵住不锈钢垫片。
优选的，所述低屈服点不锈钢十字内芯两端焊接高屈服点不锈钢十字内芯。
优选的，所述左部的高屈服点不锈钢十字内芯左端焊接有左不锈钢连接板，右部的高屈服点不锈钢十字内芯右端焊接有右不锈钢连接板。
优选的，所述不锈钢内圆管外侧表面焊接有若干个不锈钢垫片。
优选的，所述不锈钢外方管左端与左不锈钢连接板焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
整体使用不锈钢材料，内芯设置多种屈服点耗能，基于不锈钢材料与多屈服点芯材进行本支撑设，即兼顾防腐性能又具有良好的耗能性能，具备良好的减震抗荷能力。
在风荷载作用的小幅振动情况下，利用芯材中间的低屈服点区域实现一级耗能，在台风与地震荷载耦合作用时利用整根芯材实现二级耗能。同时利用不锈钢的材质特性实现耐腐蚀性。依托提出的全新防屈曲支撑结构方案，使其具有免维护、易更换、不受温度影响的特点。
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A处截面图；
图4为本发明的部件爆炸图；
图5为本发明中不锈钢内圆管与高屈服点不锈钢十字内芯的配合示意图。
图中：1、高屈服点不锈钢十字内芯；2、低屈服点不锈钢十字内芯；3、不锈钢内圆管；4、不锈钢外方管；5、焊缝；6、不锈钢销轴；7、不锈钢垫片；8、左不锈钢连接板；9、右不锈钢连接板。
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1-5，本发明提供一种技术方案：一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，包括：高屈服点不锈钢十字内芯1、低屈服点不锈钢十字内芯2、不锈钢内圆管3、不锈钢外方管4、左不锈钢连接板8、右不锈钢连接板9，所述低屈服点不锈钢十字内芯2两端焊接有高屈服点不锈钢十字内芯1，焊接处设有焊缝5；
左部的高屈服点不锈钢十字内芯1左端焊接有左不锈钢连接板8，右部的高屈服点不锈钢十字内芯1右端焊接有右不锈钢连接板9；
高屈服点不锈钢十字内芯1和低屈服点不锈钢十字内芯2外套有不锈钢内圆管3；
不锈钢内圆管3外侧表面焊接有若干个不锈钢垫片7，不锈钢内圆管3外侧套设不锈钢外方管4，不锈钢垫片7抵住不锈钢外方管4内壁；
不锈钢外方管4左端与左不锈钢连接板8焊接，不锈钢外方管4右端与右不锈钢连接板9不连接；
不锈钢外方管4上焊接有不锈钢销轴6，不锈钢销轴6伸入不锈钢外方管4内侧，不锈钢销轴6横向抵住不锈钢垫片7，通过抵住不锈钢垫片7防止不锈钢内圆管3横向平移；
当地震荷载作用时，防屈曲支撑通过芯材构件的轴向拉压屈服变形吸收地震能量；
当防屈曲支撑受压时，高屈服点不锈钢十字内芯1和低屈服点不锈钢十字内芯2发生轴向压缩变形；右不锈钢连接板9向左移动深入不锈钢外方管4，左不锈钢连接板8带着不锈钢外方管4向左移动，其中低屈服点不锈钢十字内芯2率先屈服，为一级耗能构件，当主体结构具有较大振幅时，高屈服点不锈钢十字内芯1才发生屈服，为二级耗能构件；
当高屈服点不锈钢十字内芯1和低屈服点不锈钢十字内芯2发生屈曲时，不锈钢内圆管3会约束高屈服点不锈钢十字内芯1和低屈服点不锈钢十字内芯2防止其过度屈曲，并且不锈钢内圆管3会将力通过不锈钢垫片7传递给不锈钢外方管4，当屈曲过大时，不锈钢内圆管3、低屈服点不锈钢十字内芯2和高屈服点不锈钢十字内芯1相继发生屈曲，此时不锈钢外方管4发挥约束性能进行约束；
当防屈曲支撑受拉时，高屈服点不锈钢十字内芯1和低屈服点不锈钢十字内芯2受拉，在进行拉伸时右不锈钢连接板9向右移动，左不锈钢连接板8拉动着不锈钢外方管4向左移动，低屈服点不锈钢十字内芯2先进入屈服状态之后高屈服点不锈钢十字内芯1进入屈服状态。
当台风作用下，主体结构振动较小时，利用一级耗能构件的低屈服点不锈钢十字内芯2的屈服变形吸收地震能量,确保不锈钢多级耗能防屈曲支撑对小变形响应敏感。
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 (6)

1.一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，包括：高屈服点不锈钢十字内芯(1)、低屈服点不锈钢十字内芯(2)、不锈钢内圆管(3)、不锈钢外方管(4)、左不锈钢连接板(8)、右不锈钢连接板(9)，其特征在于：所述低屈服点不锈钢十字内芯(2)两端固定连接有高屈服点不锈钢十字内芯(1)；
左部的高屈服点不锈钢十字内芯(1)左端固定连接左不锈钢连接板(8)，右部的高屈服点不锈钢十字内芯(1)固定连接右不锈钢连接板(9)；
高屈服点不锈钢十字内芯(1)和低屈服点不锈钢十字内芯(2)外套有不锈钢内圆管(3)；
不锈钢内圆管(3)外侧表面固定安装若干个不锈钢垫片(7)，不锈钢内圆管(3)外侧套设不锈钢外方管(4)，不锈钢垫片(7)抵住不锈钢外方管(4)内壁；
不锈钢外方管(4)左端与左不锈钢连接板(8)固定连接，不锈钢外方管(4)右端与右不锈钢连接板(9)不连接；
不锈钢外方管(4)上焊接有不锈钢销轴(6)，不锈钢销轴(6)伸入不锈钢外方管(4)内侧，不锈钢销轴(6)横向抵住不锈钢垫片(7)。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述低屈服点不锈钢十字内芯(2)两端焊接高屈服点不锈钢十字内芯(1)。
3.根据权利要求2所述的一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述左部的高屈服点不锈钢十字内芯(1)左端焊接有左不锈钢连接板(8)，右部的高屈服点不锈钢十字内芯(1)右端焊接有右不锈钢连接板(9)。
4.根据权利要求3所述的一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述不锈钢内圆管(3)外侧表面焊接有若干个不锈钢垫片(7)。
5.根据权利要求4所述的一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述不锈钢外方管(4)左端与左不锈钢连接板(8)焊接。
6.一种基于权利要求1所述的一种不锈钢多级耗能防屈曲支撑，其特征在于，所述的不锈钢多级耗能防屈曲支撑的工作原理为：当地震荷载作用时，防屈曲支撑通过芯材构件的轴向拉压屈服变形吸收地震能量；
当防屈曲支撑受压时，高屈服点不锈钢十字内芯(1)和低屈服点不锈钢十字内芯(2)发生轴向压缩变形；右不锈钢连接板(9)向左移动深入不锈钢外方管(4)，左不锈钢连接板(8)带着不锈钢外方管(4)向左移动，其中低屈服点不锈钢十字内芯(2)率先屈服，为一级耗能构件，当主体结构具有较大振幅时，高屈服点不锈钢十字内芯(1)才发生屈服，为二级耗能构件；
当高屈服点不锈钢十字内芯(1)和低屈服点不锈钢十字内芯(2)发生屈曲时，不锈钢内圆管(3)会约束高屈服点不锈钢十字内芯(1)和低屈服点不锈钢十字内芯(2)防止其过度屈曲，并且不锈钢内圆管(3)会将力通过不锈钢垫片(7)传递给不锈钢外方管(4)，当屈曲过大时，不锈钢内圆管(3)、低屈服点不锈钢十字内芯(2)和高屈服点不锈钢十字内芯(1)相继发生屈曲，此时不锈钢外方管(4)发挥约束性能进行约束；
当防屈曲支撑受拉时，高屈服点不锈钢十字内芯(1)和低屈服点不锈钢十字内芯(2)受拉，在进行拉伸时右不锈钢连接板(9)向右移动，左不锈钢连接板(8)拉动着不锈钢外方管(4)向左移动，低屈服点不锈钢十字内芯(2)先进入屈服状态之后高屈服点不锈钢十字内芯(1)进入屈服状态；
当台风作用下，主体结构振动较小时，利用一级耗能构件的低屈服点不锈钢十字内芯(2)的屈服变形吸收地震能量，确保不锈钢多级耗能防屈曲支撑对小变形响应敏感。
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