CN203440942U - 并联式分级屈服防屈曲耗能支撑 - Google Patents

并联式分级屈服防屈曲耗能支撑 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种并联式分级屈服防屈曲耗能支撑。包括有并列布置的多个耗能支撑，所述耗能支撑包括有包裹在最外层的套筒，中间的耗能单元，以及填充在套筒和耗能单元之间的混凝土，所述的耗能单元为截面为一字型的条状结构，按其截面大小不同分为五段，最中间为耗能段且截面积最小，耗能段两边依次对称连接有弹性段和刚性端部，两者截面积依次增大，所述的刚性端部上设有开孔，并且每一个耗能单元的开孔大小均不相同，开孔中穿过有刚性连接件，刚性连接件两端固定于建筑上。本实用新型装置初始弹性刚度小，小变形时能较快屈服，在大变形时能提供较高耗能能力。

Description

并联式分级屈服防屈曲耗能支撑
技术领域
本实用新型装置属于建筑结构技术领域，具体涉及一种由多个耗能单元并联组成的具有分级屈服功能的防屈曲支撑。 
背景技术
防屈曲耗能支撑常用于地震引起的工程结构的振动控制，通常采用低屈服点软钢作为耗能材料，通过钢材屈服产生塑性变形达到耗散地震能量从而减轻结构地震响应的目的。为了防止耗能构件在受压时过早屈曲，在耗能软钢外包裹混凝土等约束材料以提高其抗屈曲能力。通常防屈曲支撑中只设置单个耗能单元，变形时只有一个屈服点。 
采用防屈曲耗能支撑进行减震控制设计时，希望在大震时能提供较高耗能能力，在小震时亦可变形屈服发挥耗能作用。当采用单个耗能单元时，屈服力F（F=Aσy，σy为材料屈服应力）确定后，横截面积A便确定。耗能单元屈服位移uy=Lεy（L为耗能段长度，εy为材料屈服应变），支撑的弹性刚度K=EA/L（E为弹性模量）。A不变时，L越小，uy越小，支撑可以在较小变形下屈服；但L越小，K越大，结构整体刚度增加，在小震下结构变形较小，耗能支撑可能不屈服，同时还引起结构加速度反应的增加。因此若能在小震下让少量的耗能软刚屈服，在大震下更多的软钢屈服，可以实现耗能支撑对结构振动控制的优化。 
因此，需要设计一种带有分级屈服功能的防屈曲耗能支撑可以实现耗能支撑参数的优化，可以根据结构震动强度提供从小到大多级别的耗能能力。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种在小变形时能较快屈服，在大变形时提供较高耗能能力的并联式分级屈服防屈曲耗能支撑。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 
并联式分级屈服防屈曲耗能支撑，包括有并列布置的多个耗能单元，其特征在于：所述耗能支撑包括有包裹在最外层的套筒，中间的耗能单元，以及填充在套筒和耗能单元之间的混凝土，所述的耗能单元为截面为一字型的条状结构，按其截面大小不同分为五段，最中间为耗能段且截面积最小，耗能段两边依次对称连接有弹性段和刚性端部，两者截面积依次增 大，所述的刚性端部上设有开孔，开孔中穿过有刚性连接件，刚性连接件两端固定于建筑上。 
在上述方案中，所述各个耗能单元端部开孔的孔径大小各不相同。 
在上述方案中，所述的开孔为方形孔，其最小开孔的大小与刚性连接件的大小相同。 
在上述方案中，所述的耗能单元的耗能段和弹性段均埋入在套筒中，刚性端部从套筒两端延伸出套筒之外。 
与现有技术相比，本实用新型的技术优势在于： 
1、刚性连接件将防屈曲耗能支撑连接到结构上，结构变形通过刚性连接件的相对位移传递给耗能支撑。由于各个耗能单元端部开孔孔径大小各异，两端刚性连接件做相对运动时，先与端部开孔孔径较小的耗能单元接触，引起该耗能单元变形直至屈服并产生耗能作用，当两端刚性连接件相对位移增大时，与开孔孔径更大一级的耗能单元接触，并使该耗能单元也产生变形直至屈服并产生耗能作用，当刚性连接件相对位移继续增加，若存在更多耗能单元且其端部开口孔径更大，各个耗能单元将分级屈服，以此类推。 
2、本耗能支撑的初始刚度较小，避免中小震时结构附加刚度过大引起地震作用力增加。 
3、本耗能支撑具有多个耗能单元分级屈服的功能，满足不同级别地震作用下对耗能构件耗能能力的需求。 
4、本实用新型阻尼器构造简单，制作方便，实用经济。 
附图说明
图1是本实用新型实施例结构图； 
图2是实用新型实施例三个并联耗能单元结构图； 
图3是图1中a-a截面的剖面图； 
图4是图1中b-b截面的剖面图； 
图5是本实施例的滞回曲线； 
图中:1.套筒、2.混凝土、3.耗能单元、4.刚性连接件、5.耗能段、6.弹性段、7.刚性端部、8.开孔。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步的说明： 
如图1至图4所示，并联式分级屈服防屈曲耗能支撑，包括有并列布置的三个耗能单元，所述耗能支撑包括有包裹在最外层的套筒1，中间的耗能单元3，以及填充在套筒1和耗能单元3之间的混凝土2，所述的耗能单元3为截面为一字型的条状结构，按其截面大小不同分为五段，最中间为耗能段5且截面积最小，耗能段5两边依次对称连接有弹性段6和刚性端部7，弹性段6和刚性端部7截面积依次增大，所述的刚性端部7上设有开孔8，并且每一个耗能单元3的开孔8大小均不相同，开孔8中穿过有刚性连接件4，刚性连接件4两端固定于建筑上。 
在本实施例中，所述的耗能单元3的耗能段5和弹性段6，均埋入在套筒1中，刚性端部7从套筒1两端延伸出套筒1之外。 
如图2所示，三个耗能单元等长，在耗能单元轴向上耗能单元C开孔的孔径大于耗能单元B，耗能单元B的孔径大于耗能单元A。刚性连接件4的厚度与最小开孔孔径即耗能单元A的开孔孔径相等。 
安装时，刚性连接件4穿过所有三个耗能单元3在端部的开孔8，通过螺栓将刚性连接件4固定在建筑结构上。使用状态下，刚性连接件4将结构的变形传递给耗能支撑。由于耗能单元A开孔孔径最小，刚性连接件的相对位移首先传递给耗能单元A，耗能单元A变形至屈服产生耗能作用；随着变形增大，耗能单元B的开孔边缘与刚性连接件接触，耗能单元B启动，并产生变形屈服发挥耗能作用；当变形继续增大时，耗能单元C启动并发挥耗能作用。正向加载和反向加载时，均是耗能单元A先启动，然后是耗能单元B，耗能单元C依次启动。 
图5为本实施例的滞回曲线，纵坐标为轴力，横坐标为变形。可以看出，本实施例有三个屈服点，分别对应耗能单元A，耗能单元B，耗能单元C的屈服点。本实用新型可以在大震下提供较高耗能能力的同时，避免小震时向结构附加过高的附加弹性刚度引起地震力的增大。同时本实用新型耗能支撑构造简单，制作方便，实用经济。 
以上说明仅为本实用新型的应用实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。 

Claims (4)

1.并联式分级屈服防屈曲耗能支撑，包括有并列布置的多个耗能单元，其特征在于：所述耗能支撑包括有包裹在最外层的套筒，中间的耗能单元，以及填充在套筒和耗能单元之间的混凝土，所述的耗能单元为截面为一字型的条状结构，按其截面大小不同分为五段，最中间为耗能段且截面积最小，耗能段两边依次对称连接有弹性段和刚性端部，两者截面积依次增大，所述的刚性端部上设有开孔，开孔中穿过有刚性连接件，刚性连接件两端固定于建筑上。 
2.如权利要求1所述的并联式分级屈服防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述各个耗能单元端部的开孔孔径各不相同。 
3.如权利要求1或2所述的并联式分级屈服防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述的开孔为方形孔，其最小开孔的大小与刚性连接件的大小相同。 
4.如权利要求1所述的并联式分级屈服防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述的耗能单元的耗能段和弹性段均埋入在套筒中，带开孔的刚性端部从套筒两端延伸出套筒之外。 
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