CN208815703U - 一种螺旋式耗能减震约束支撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑减震的技术领域，尤其是一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，包括外套筒、内套筒、第一内芯杆以及第二内芯杆，所述的内套筒同轴设置在所述的外套筒内，所述的第一内芯杆和所述的第二内芯杆分别通过螺纹匹配插入内套筒相应的端部，第一内芯杆和内套筒形成的螺纹旋向与第二内芯杆和内套筒形成的螺纹旋向相反，第一内芯杆和第二内芯杆在内套筒内相向运动或背向运动。当受到拉力或压力时，内套筒和内芯杆螺纹旋向设置，第一内芯杆和第二内芯杆在内套筒转动，同时内套筒在外套筒内也形成转动，从而消耗地震能量，外套筒的设置保护了内部结构的正常运转，同时也避免对外界建筑结构的破坏。

Description

一种螺旋式耗能减震约束支撑装置

技术领域

本实用新型涉及建筑减震的技术领域，尤其是一种螺旋式耗能减震约束支撑装置。

背景技术

我国幅员辽阔，但是许多大中型城市都处于地震区域。建于地震区域的建筑都要考虑结构的抗震性能。在钢结构或者钢筋混凝土结构使用过程中，普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零。因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差。

框架防屈曲支撑体系作为一种近年来用于高层建筑抗侧力体系的新型形式得到应用。防屈曲支撑的应用改善了传统支撑体系受压支撑屈曲后导致的整体抗侧刚度不足的问题，但是传统的防屈曲支撑屈服位移较大，布置在混凝土结构或钢混凝土混合结构中时，难以在混凝土构件开裂之前首先发生屈服并耗散地震能量。此外，在实际应用中，传统的防屈曲支撑存在着一定的问题：（1）防屈曲支撑在受力性能上存在着拉压不对称性，主要是由于外约束构件参与作用，导致核心屈服构件承载力上升；（2）在核心屈服构件的颈部(无约束部分)容易发生局部屈曲，导致防屈曲支撑失效。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，消耗地震能量，避免对外界建筑结构的破坏。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，包括外套筒、内套筒、第一内芯杆以及第二内芯杆，所述的内套筒同轴设置在所述的外套筒内，所述的第一内芯杆和所述的第二内芯杆分别通过螺纹匹配插入内套筒相应的端部，第一内芯杆和内套筒形成的螺纹旋向与第二内芯杆和内套筒形成的螺纹旋向相反，第一内芯杆和第二内芯杆在内套筒内相向运动或背向运动。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的第一内芯杆和所述的第二内芯杆伸出所述的内套筒的两端还分别设置有旋转端头，所述的旋转端头设置在内芯杆与外部梁柱构件两者之间，或者，旋转端头设置在内芯杆与外部节点两者之间。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的旋转端头包括连接端板、旋转轴承以及内端头，所述的内芯杆伸出所述的内套筒的端部与所述的内端头的一端固定连接，内端头的另一端通过所述的旋转轴承与所述的连接端板的外端头连接，连接端板的另一端固定在所述的外部梁柱构件或所述的外部节点上。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的外套筒在厚度方向上切割形成有容纳所述的内套筒的第一凹槽，在垂直于外套筒长度方向且形成所述的第一凹槽的侧边上还开设有防止内套筒从外套筒内滑出的第二凹槽，所述的第二凹槽内设置有一圈滑动钢珠，所述的滑动钢珠设置在内套筒与外套筒两者之间。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的外套筒离中轴线最近处的距离与内套筒上螺纹离外套筒中轴线最近处的距离相等，内套筒的外侧壁与外套筒的内侧壁之间有距离。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的外套筒长度方向的中心位置处设置有注油孔，所述的注油孔上设置有防止注入的润滑油漏出的防漏结构。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的内套筒上设置有多个方便润滑油流动的孔洞。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的第一内芯杆和所述的第二内芯杆在所述的内套筒内相对的端面有距离，内套筒从中部向两侧的螺纹旋向相反。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述的第一内芯杆的螺纹螺距、所述的第二内芯杆的螺纹螺距以及所述的内套筒的螺纹螺距均为设定值。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置及其制作方法，具有以下优点：

一、当受到拉力或压力时，内套筒和内芯杆螺纹旋向设置，第一内芯杆和第二内芯杆在内套筒转动，同时内套筒在外套筒内也形成转动，从而消耗地震能量，外套筒的设置保护了内部结构的正常运转，同时也避免对外界建筑结构的破坏；

二、内套筒和内芯杆受力时会发生相对转动，虽然转动主要是内套筒，但是内芯杆还是会受到一定的扭力，旋转端头的设置可以使得内芯杆与外部梁柱构件或外部节点可以转动；

三、滑动钢珠可以使得内套筒在外套筒内更好的转动，第一凹槽和第二凹槽的设置是为了保证内套筒和滑动钢珠不会从外套筒内部出来；

四、内套筒和外套筒之间的位置可以减少内套筒和外套筒之间的摩擦，并且内芯杆和内套筒受力在一定范围变形时，外套筒未变形；

五、通过外套筒上的注油孔向其内部注入润滑油，从而减少外套筒内各部件的摩擦力，并且在内套筒上设置有多个方便润滑油流动的孔洞，使得润滑油更好的进入到内套筒与内芯杆之间的摩擦区；

六、当约束支撑受到压力时，第一内芯杆和第二内芯杆在内套筒相对的端面有设定距离，第一内芯杆和第二内芯杆向内套筒中部运动提供空间，该距离根据抗震刚度、屈服承载力、屈服位移、约束支撑各部件的强度来确定距离；

七、第一内芯杆的螺纹螺距、第二内芯杆的螺纹螺距以及内套筒的螺纹螺距均为设定值，螺距也是影响整个约束支撑的抗震刚度、耗能能力的一个因素；

八、约束支撑装置的制作方法简单，由于第一内芯杆和第二内芯杆结构相同，在受到压力或拉力的情况下，内套筒或外套筒均容易从中部开始变形，所以外套筒的断面设置在偏离中部的位置，这样可以在方便安装的情况下还能确保约束支撑装置的抗震刚度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型螺旋式耗能减震约束支撑装置的结构示意图。

附图中的标号为：11、第一内芯杆；12、第二内芯杆；121、内端头；2、外套筒；21、第一凹槽；22、第二凹槽；23、注油孔；24、防漏结构；3、内套筒；4、滑动钢珠；5、旋转轴承；6、连接端板；61、外端头。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

见图1，一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，包括外套筒2、内套筒3、第一内芯杆11以及第二内芯杆12，内套筒3同轴设置在外套筒2内，第一内芯杆11通过螺纹匹配插入内套筒3的左端部，第二内芯杆12通过螺纹匹配插入内套筒3的右端部，第一内芯杆11和内套筒3形成的螺纹旋向与第二内芯杆12和内套筒3形成的螺纹旋向相反，第一内芯杆11和第二内芯杆12在内套筒3内相向运动或背向运动。第一内芯杆11和第二内芯杆12伸出内套筒3的两端还分别设置有旋转端头，旋转端头设置在内芯杆与外部梁柱构件两者之间，或者，旋转端头设置在内芯杆与外部节点两者之间。约束支撑装置和外部梁柱构件连接形成一个整体，或者，约束支撑装置和外部节点连接形成一个整体，以满足结构增加抗侧刚度的要求。

旋转端头包括连接端板6、旋转轴承5以及内端头121，内芯杆伸出内套筒3的端部与内端头121的一端固定连接，内端头121的另一端通过旋转轴承5与连接端板6的外端头61连接，连接端板6的另一端固定在外部梁柱构件或外部节点上。其中，内端头121和外端头61形成凹凸的卡口，将旋转轴承5卡在卡口的内部，从而保证内芯杆相对于连接端板6自由转动。

外套筒2在厚度方向上切割形成有容纳内套筒3的第一凹槽21，在垂直于外套筒2长度方向且形成第一凹槽21的侧边上还开设有防止内套筒3从外套筒2内滑出的第二凹槽22，第二凹槽22内设置有一圈滑动钢珠4，滑动钢珠4设置在内套筒3与外套筒2两者之间。当内芯杆径向运动时，内套筒3转动，从而使螺旋式耗能减震屈曲约束支撑装置产生伸缩位移，满足结构变形要求。

外套筒2离中轴线最近处的距离与内套筒3上螺纹离外套筒2中轴线最近处的距离相等，内套筒3的外侧壁与外套筒2的内侧壁之间有距离。从而减少内套筒3与外套筒2之间的摩擦力。

外套筒2长度方向的中心位置处设置有注油孔23，注油孔23上设置有防止注入的润滑油漏出的防漏结构24。内套筒3上设置有多个方便润滑油流动的孔洞。其中，防漏结构24为螺栓孔塞，向注油孔23内注入的润滑油，防止内套筒3相对于内芯杆转动时产生大量的热而降低刚强度。

第一内芯杆11和第二内芯杆12在内套筒3内相对的端面有距离，内套筒3从中部向两侧的螺纹旋向相反。当受到拉力或者压力时，能够径向运动使得内套筒3转动，从而消耗地震能量。

第一内芯杆11的螺纹螺距、第二内芯杆12的螺纹螺距以及内套筒3的螺纹螺距均为设定值。其中，第一内芯杆11的螺纹螺距、第二内芯杆12的螺纹螺距以及内套筒3的螺纹螺距均为30mm。

一种制作螺旋式耗能减震约束支撑装置的方法，具体包括如下步骤：

步骤一：根据建筑结构尺寸及抗震设防要求，确定螺旋式耗能减震屈曲约束支撑装置的设计尺寸，制作外套筒2、内套筒3、第一内芯杆11、第二内芯杆12、内端头121、外端头61、旋转轴承5、连接端板6以及滑动钢珠4，第一内芯杆11和第二内芯杆12规格相同，外套筒2在偏离其中部位置处断开，即在距离外套筒2一端三分之一的位置处断开，内套筒3的中部和外套筒2的中部设有注油孔23；

步骤二：将第一内芯杆11和第二内芯杆12装入内套筒3中，将外套筒2套在内套筒3上，同时装入滑动钢珠4，外套筒2拼接处通过刨口焊接，焊缝打磨平整；

步骤三：将内端头121焊接在内芯杆上，将外端头61焊接在连接端板6上，连接端板6与外部梁柱构件连接，或者，连接端板6与外部节点连接，内端头121和外端头61的另外两端通过旋转轴承5旋转连接。

使用时，通过注油孔23向内部注入一定量的润滑油，并用螺栓孔塞封住外套筒的注油孔23。

本实用新型方法实现了产品的批量生产，能够显著提高生产效率，大大降低生产成本。螺旋式耗能减震屈曲约束支撑的连接端板从传统的焊接改为用螺栓安装，便于拆卸检查，同时还有增强美观的效果。

以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：包括外套筒（2）、内套筒（3）、第一内芯杆（11）以及第二内芯杆（12），所述的内套筒（3）同轴设置在所述的外套筒（2）内，所述的第一内芯杆（11）和所述的第二内芯杆（12）分别通过螺纹匹配插入内套筒（3）相应的端部，第一内芯杆（11）和内套筒（3）形成的螺纹旋向与第二内芯杆（12）和内套筒（3）形成的螺纹旋向相反，第一内芯杆（11）和第二内芯杆（12）在内套筒（3）内相向运动或背向运动。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的第一内芯杆（11）和所述的第二内芯杆（12）伸出所述的内套筒（3）的两端还分别设置有旋转端头，所述的旋转端头设置在内芯杆与外部梁柱构件两者之间，或者，旋转端头设置在内芯杆与外部节点两者之间。

3.根据权利要求2所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的旋转端头包括连接端板（6）、旋转轴承（5）以及内端头（121），所述的内芯杆伸出所述的内套筒（3）的端部与所述的内端头（121）的一端固定连接，内端头（121）的另一端通过所述的旋转轴承（5）与所述的连接端板（6）的外端头（61）连接，连接端板（6）的另一端固定在所述的外部梁柱构件或所述的外部节点上。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的外套筒（2）在厚度方向上切割形成有容纳所述的内套筒（3）的第一凹槽（21），在垂直于外套筒（2）长度方向且形成所述的第一凹槽（21）的侧边上还开设有防止内套筒（3）从外套筒（2）内滑出的第二凹槽（22），所述的第二凹槽（22）内设置有一圈滑动钢珠（4），所述的滑动钢珠（4）设置在内套筒（3）与外套筒（2）两者之间。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的外套筒（2）离中轴线最近处的距离与内套筒（3）上螺纹离外套筒（2）中轴线最近处的距离相等，内套筒（3）的外侧壁与外套筒（2）的内侧壁之间有距离。

6.根据权利要求1所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的外套筒（2）长度方向的中心位置处设置有注油孔（23），所述的注油孔（23）上设置有防止注入的润滑油漏出的防漏结构（24）。

7.根据权利要求6所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的内套筒（3）上设置有多个方便润滑油流动的孔洞。

8.根据权利要求1所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的第一内芯杆（11）和所述的第二内芯杆（12）在所述的内套筒（3）内相对的端面有距离，内套筒（3）从中部向两侧的螺纹旋向相反。

9.根据权利要求1所述的一种螺旋式耗能减震约束支撑装置，其特征在于：所述的第一内芯杆（11）的螺纹螺距、所述的第二内芯杆（12）的螺纹螺距以及所述的内套筒（3）的螺纹螺距均为设定值。