CN210460133U - 一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置，包括内约束管、外约束管、两个一级耗能管、二级耗能管、两个定位板、两个连接管、两个内端板、两个外端板、两个连接板、两个连接端板；所述定位板的一端分别插入所述内约束管的端口；所述内约束管及定位板置于所述二级耗能管的内部；二级耗能管的两端及两个所述的定位板远离所述内约束管的端口均各固定连接有一内端板。本实用新型在地震作用下可以分阶段发生多次屈服，结构附加刚度退化缓慢且退化相对稳定，能够有效控制结构位移，且装置自重轻，特别适用于结构抗震加固中。

Description

一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置

技术领域

本实用新型涉及耗能支撑领域，具体是指一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置及其制作方法。

背景技术

地震灾害给我国带来了巨大的经济损失和人员伤亡，提高或改善结构的抗震性能成为土木工程领域科研工作人员和相关技术人员的使命。一般来讲，结构抗震方法可分为两类，一是提高结构自身的强度和刚度，利用结构构件自身来抵抗外部地震作用，并耗散地震能量；另一类是通过在结构中增设一定的耗能构件，在地震作用下这类构件先于结构构件屈服，进而耗散地震能量，从能来保护主体结构。防屈曲支撑构件以其良好的性能被广泛应用于新建建筑和既有结构加固中。该类装置不仅能够提供较大的抗侧刚度，同时具有较强的屈服耗能能力，得到了广泛的研究。

目前，防屈曲支撑装置主要有两类：全钢防屈曲支撑和混凝土填充型防屈曲支撑。两类防屈曲支撑的共同缺陷是，屈服点单一，刚度退化严重。已有的防屈曲支撑产品中，核心耗能部分通常沿支撑长度方向等值分布，支撑屈服发生后，提供给结构的刚度迅速下降，虽然这样能够耗散地震输入的能量，但结构的位移迅速增加。而对混凝土填充型防屈曲支撑，其自重大，密实性难保证，且易锈蚀。为防止核心耗能部件屈曲，需要对其横向加以有效约束，在钢管中填充混凝土称为常用的方式。但该方式填充的混凝土的密实性难以保证，从而带来横向约束问题；同时，混凝土中的水分不可能消失，在使用过程中由于间隙的存在，导致支撑内部发生锈蚀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置及其制作方法，在地震作用下可以分阶段发生多次屈服，结构附加刚度退化缓慢且退化相对稳定，能够有效控制结构位移，且装置自重轻，特别适用于结构抗震加固中。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置，包括内约束管、外约束管、两个一级耗能管、二级耗能管、两个定位板、两个连接管、两个内端板、两个外端板、两个连接板、两个连接端板；所述定位板的一端分别插入所述内约束管的端口；所述内约束管及定位板置于所述二级耗能管的内部；二级耗能管的两端及两个所述的定位板远离所述内约束管的端口均各固定连接有一内端板；所述两个定位板中，一个定位板与内约束管的内壁焊接，另一个定位板与内约束管的内壁间隔一定距离；

所述连接管的一端插入所述一级耗能管，所述连接管的长度长于所述一级耗能管；所述连接管及一级耗能管的一端均固定连接所述内端板背向所述二级耗能管的一面；

所述一级耗能管、连接管、内端板、定位板、内约束管及二级耗能管均插入所述外约束管内；所述连接管远离所述内端板的一端伸出所述外约束管；所述外端板均设置有让位孔，所述连接管远离所述内端板的一端穿过所述外端板，所述外约束管的两端及所述一级耗能管远离所述内端板的一端均固定连接于所述外端板上；

所述连接管远离所述内端板的一端固定连接所述连接端板，所述连接端板背向所述连接管的一面固定连接所述连接板。

在一较佳的实施例中，所述一级耗能管、二级耗能管的外直径小于所述内端板的直径，所述外约束管的内直径与所述内端板的直径一致。

在一较佳的实施例中，所述内约束管的外直径小于所述二级耗能管的内直径。

在一较佳的实施例中，所述一级耗能管的内直径大于所述连接管的外直径，也大于所述让位孔的孔直径。

在一较佳的实施例中，所述定位板插入所述内约束管；所述定位板与二级耗能管通过焊接固定于所述内端板上；所述连接管与一级耗能管通过焊接固定于所述内端板上；所述连接管通过焊接固定所述外端板的让位孔，所述连接板通过焊接固定所述连接端板。

在一较佳的实施例中，定位板具体为十字形定位板，所述连接板具体为十字形连接板。

本实用新型还提供了一种如上所述的多阶段屈服的防屈曲支撑装置的制作方法，包括以下几个步骤；

1)将二级耗能管和一块定位板焊接在一块内端板上，形成组件一；

2)将另一块定位板焊接在另一块内端板上，随后将内约束管与该定位板焊接，形成组件二；

3)将组件二插入组件一中，并将二级耗能管和组件二中的内端板焊接在一起，形成组件三；

4)将连接管和一级耗能管分别焊接在组件三两端的内端板上，形成组件四；

5)将组件四插入外约束管，同时将开设洞口的外端板穿过组件四中的连接管，与一级耗能管和外约束管焊接在一起，形成组件五；

6)将连接板与连接端板的一面焊接在一起，将连接端板的另一面与组件五的连接管焊接在一起。

相较于现有技术，本实用新型的技术方案具备以下有益效果：

1.本实用新型提供的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，在地震作用下可以分阶段发生多次屈服，其中一级耗能管在小震时首先屈服，为结构增加附加阻尼，耗散地震能量；随着地震动的增加，一级耗能管进一步屈服，二级耗能管也进入屈服，增大附加给结构的阻尼，增大地震能量耗散。本装置可以同时兼顾大震和小震，能够在中大震时快速屈服耗能，耗散地震能量输入，减小结构的地震响应。

2.本实用新型提供的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，与单一屈服机制的防屈曲支撑装置相比，本实用新型专利分阶段屈服，结构附加刚度退化缓慢且退化相对稳定，能够有效控制结构位移。

3.本实用新型提供的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，为全钢防屈曲支撑，约束构件由两个具有较高约束强度的圆形钢管组成，不需填充混凝土，避免了混凝土浇筑带来的钢材锈蚀问题。该装置自重轻、便于施工现场吊装，可实现构件轻质化，特别适用于结构抗震加固中。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例中多阶段屈服的防屈曲支撑装置的整体结构正视图；

图2为本实用新型优选实施例中多阶段屈服的防屈曲支撑装置的局部放大正视图；

图3为本实用新型优选实施例中多阶段屈服的防屈曲支撑装置的视角A-A剖视图；

图4为本实用新型优选实施例中多阶段屈服的防屈曲支撑装置的视角B-B剖视图；

图5为本实用新型优选实施例中多阶段屈服的防屈曲支撑装置的视角C-C剖视图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置，参考图1至5，包括内约束管1、外约束管2、两个一级耗能管4、二级耗能管3、两个定位板6、两个连接管7、两个内端板5、两个外端板8、两个连接板10、两个连接端板9；所述定位板6的一端分别插入所述内约束管1的端口；所述内约束管1及定位板6置于所述二级耗能管3的内部，所述两个定位板6中，一个定位板6与内约束管1的内壁焊接，另一个定位板与内约束管的内壁间隔一定距离；二级耗能管3的两端及两个所述的定位板6远离所述内约束管1的端口均各固定连接有一内端板5；所述连接管7的一端插入所述一级耗能管4，所述连接管7的长度长于所述一级耗能管4；所述连接管7及一级耗能管4的一端均固定连接所述内端板5背向所述二级耗能管3的一面；所述一级耗能管4、连接管7、内端板5、定位板6、内约束管1及二级耗能管3均插入所述外约束管2内；所述连接管7远离所述内端板5的一端伸出所述外约束管2；所述外端板8均设置有让位孔，所述连接管7远离所述内端板5的一端穿过所述外端板8，所述外约束管2的两端及所述一级耗能管4远离所述内端板5的一端均固定连接于所述外端板8上；所述连接管7远离所述内端板5的一端固定连接所述连接端板9，所述连接端板9背向所述连接管7的一面固定连接所述连接板10。具体来说，定位板6具体为十字形定位板6，所述连接板10具体为十字形连接板10。

具体来说，所述一级耗能管4、二级耗能管3的外直径小于所述内端板5的直径，所述外约束管2的内直径与所述内端板5的直径一致。所述内约束管1的外直径小于所述二级耗能管3的内直径。所述一级耗能管4的内直径大于所述连接管7的外直径，也大于所述让位孔的孔直径。

具体来说，所述定位板6插入所述内约束管1；所述定位板6与二级耗能管3通过焊接固定于所述内端板5上；所述连接管7与一级耗能管4通过焊接固定于所述内端板5上；所述连接管7通过焊接固定所述外端板8的让位孔，所述连接板10通过焊接固定所述连接端板9。

一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置的制作方法，包括以下几个步骤；

1)将二级耗能管3和一块定位板6焊接在一块内端板5上，形成组件一；

2)将另一块定位板6焊接在另一块内端板5上，随后将内约束管1与该定位板6焊接，形成组件二；

3)将组件二插入组件一中，并将二级耗能管3和组件二中的内端板5焊接在一起，形成组件三；

4)将连接管7和一级耗能管4分别焊接在组件三两端的内端板5上，形成组件四；

5)将组件四插入外约束管2，同时将开设洞口的外端板穿过组件四中的连接管7，与一级耗能管4和外约束管2焊接在一起，形成组件五；

6)将连接板10与连接端板9的一面焊接在一起，并将连接端板9的另一面与组件五的连接管7焊接在一起。

本实用新型装置中，一级耗能钢管和二级耗能钢管的长度L1和L2依据设计中对刚度退化速度和耗能能力确定。连接管在连接端板9和外端板8之间的距离L3依据防屈曲支撑的极限变形能力确定，以保证防屈曲支撑在达到极限变形前连接端板9和外端板8不发生碰撞。十字形定位板6的长度由L4和L5组成，长度L4应保证装置在受压工作时，内约束管1与内端板5不接触；长度L5应保证装置在受拉时内约束管1不脱离十字形定位板6。内约束管1和十字形定位板6的焊接长度L6建议取为20至50mm。耗能钢管与约束钢管之间留有1至2mm的间隙，以保证耗能钢管具有足够的横向变形，从而可以屈服耗能。装置左端的十字形定位板6与内约束管1可相对滑动，以保证支撑的正常工作。

本装置在地震作用下可以分阶段发生多次屈服，其中一级耗能管4在小震时首先屈服，为结构增加附加阻尼，耗散地震能量；随着地震动的增加，一级耗能管4进一步屈服，二级耗能管3也进入屈服，增大附加给结构的阻尼，增大地震能量耗散。本装置可以同时兼顾大震和小震，能够在中大震时快速屈服耗能，耗散地震能量输入，减小结构的地震响应。与单一屈服机制的防屈曲支撑装置相比，本实用新型专利分阶段屈服，结构附加刚度退化缓慢且退化相对稳定，能够有效控制结构位移。本实用新型为全钢防屈曲支撑，约束构件由两个具有较高约束强度的圆形钢管组成，不需填充混凝土，避免了混凝土浇筑带来的钢材锈蚀问题。该装置自重轻、便于施工现场吊装，可实现构件轻质化，特别适用于结构抗震加固中。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，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，利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (6)

1.一种多阶段屈服的防屈曲支撑装置，其特征在于包括内约束管、外约束管、两个一级耗能管、二级耗能管、两个定位板、两个连接管、两个内端板、两个外端板、两个连接板、两个连接端板；所述定位板的一端分别插入所述内约束管的端口；所述内约束管及定位板置于所述二级耗能管的内部；二级耗能管的两端及两个所述的定位板远离所述内约束管的端口均各固定连接有一内端板；所述两个定位板中，一个定位板与内约束管的内壁焊接，另一个定位板与内约束管的内壁间隔一定距离；

所述连接管的一端插入所述一级耗能管，所述连接管的长度长于所述一级耗能管；所述连接管及一级耗能管的一端均固定连接所述内端板背向所述二级耗能管的一面；

所述一级耗能管、连接管、内端板、定位板、内约束管及二级耗能管均插入所述外约束管内；所述连接管远离所述内端板的一端伸出所述外约束管；所述外端板均设置有让位孔，所述连接管远离所述内端板的一端穿过所述外端板，所述外约束管的两端及所述一级耗能管远离所述内端板的一端均固定连接于所述外端板上；

所述连接管远离所述内端板的一端固定连接所述连接端板，所述连接端板背向所述连接管的一面固定连接所述连接板。

2.根据权利要求1所述的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，其特征在于，所述一级耗能管、二级耗能管的外直径小于所述内端板的直径，所述外约束管的内直径与所述内端板的直径一致。

3.根据权利要求1所述的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，其特征在于，所述内约束管的外直径小于所述二级耗能管的内直径。

4.根据权利要求1所述的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，其特征在于，所述一级耗能管的内直径大于所述连接管的外直径，也大于所述让位孔的孔直径。

5.根据权利要求1所述的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，其特征在于，所述定位板插入所述内约束管；所述定位板与二级耗能管通过焊接固定于所述内端板上；所述连接管与一级耗能管通过焊接固定于所述内端板上；所述连接管通过焊接固定所述外端板的让位孔，所述连接板插入连接端板上的开口中。

6.根据权利要求1所述的多阶段屈服的防屈曲支撑装置，其特征在于，定位板具体为十字形定位板，所述连接板具体为十字形连接板。

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