CN211690869U

CN211690869U - 滑动摩擦型中心耗能支撑结构以及中心支撑结构体系

Info

Publication number: CN211690869U
Application number: CN201922477146.6U
Authority: CN
Inventors: 王凯; 符宇欣
Original assignee: Tianhua Architecture Design Co ltd
Current assignee: Tianhua Architecture Design Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

本实用新型提供了一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构以及中心支撑结构体系，所述滑动摩擦型中心耗能支撑结构包括支撑单元和连接在所述支撑单元下方的耗能单元，所述耗能单元包括U形板、端板、连接板和沙漏形连接杆，所述U形板包括相互平行的两个侧板以及与所述两个侧板连接的底板，所述端板设置于所述U形板的外侧并与所述底板以及所述支撑单元的一端固定连接，所述连接板设置在所述U形板的内侧并与所述底板垂直相抵，所述侧板上设置有若干固定孔，所述沙漏形连接杆垂直穿过所述连接板并经由所述固定孔延伸至所述侧板外。沙漏形连接杆通过在固定孔内滑动摩擦解决中心支撑结构体系在地震作用下震后的残余变形过大而无法继续使用或修复困难的问题。

Description

滑动摩擦型中心耗能支撑结构以及中心支撑结构体系

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构以及中心支撑结构体系。

背景技术

中心支撑结构体系包括支撑结构、梁和柱，其中支撑结构与梁和柱的中心线交于一点，或两个支撑结构交于梁中心线。中心支撑结构体系具有整体刚度大和梁柱节点弯矩小等优点，是高层建筑中广泛使用的抗侧力体系之一。然而，在地震作用下，由于支撑结构受到往复荷载作用产生屈曲破坏，导致中心支撑结构体系的刚度退化严重，这将会导致中心支撑结构体系震后的残余变形过大，严重时甚至会发生倒塌，给生命财产带来重大的损失。因此，有必要解决常规支撑结构在地震作用下屈曲破坏导致中心支撑结构体系震后的残余变形过大而无法继续使用或修复困难的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构以及中心支撑结构体系，以解决常规支撑结构在地震作用下屈曲破坏导致中心支撑结构体系震后的残余变形过大而无法继续使用或修复困难的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，包括支撑单元和连接在所述支撑单元下方的耗能单元，所述耗能单元包括U形板、端板、连接板和沙漏形连接杆，所述U形板包括相互平行的两个侧板以及与所述两个侧板连接的底板，所述端板设置于所述U形板的外侧并与所述底板以及所述支撑单元的一端固定连接，所述连接板设置在所述U形板的内侧并与所述底板垂直相抵，所述侧板上设置有若干固定孔，所述沙漏形连接杆垂直穿过所述连接板并经由所述固定孔延伸至所述侧板外。

可选的，所述端板与所述底板的形状相同。

可选的，所述耗能单元关于所述支撑单元的轴线对称。

可选的，所述耗能单元包括至少两个所述沙漏形连接杆，且所述至少两个沙漏形连接杆的尺寸相同。

可选的，所述沙漏形连接杆的两端和中部的截面尺寸大于其余部分的截面尺寸。

可选的，所述连接板具有一个斜切面，所述连接板的斜切面抵在所述底板的中心线上。

可选的，所述固定孔的尺寸与所述沙漏形连接杆的最大截面尺寸相同。

可选的，所述侧板和连接板上均匀设置有两列尺寸相同的所述固定孔。

可选的，所述支撑单元的另一端设有若干螺纹孔。

本实用新型还提供一种中心支撑结构体系，包括梁、柱以及两个上述任一项所述的滑动摩擦型中心耗能支撑结构。

本实用新型提供了一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构以及中心支撑结构体系，包括支撑单元和连接在所述支撑单元下方的耗能单元，所述耗能单元包括U形板、端板、连接板和沙漏形连接杆，所述U形板包括相互平行的两个侧板以及与所述两个侧板连接的底板，所述端板设置于所述U形板的外侧并与所述底板以及所述支撑单元的一端固定连接，所述连接板设置在所述U形板的内侧并与所述底板垂直相抵，所述侧板上设置有若干固定孔，所述沙漏形连接杆垂直穿过所述连接板并经由所述固定孔延伸至所述侧板外。由于所述侧板设置有固定孔，且沙漏形连接杆垂直穿过连接板并经由固定孔延伸至U形板的侧板外，在地震作用下，沙漏形连接杆通过在所述固定孔内滑动摩擦来消耗地震往复载荷作用，以防止中心支撑结构体系在地震作用下由于支撑结构屈曲破坏带来的整体中心支撑结构体系震后的残余变形过大或损坏倒塌，而中心支撑结构体系震后的残余变形小，震后仅需更换沙漏形连接杆即可恢复中心支撑结构体系的功能。另外，沙漏形连接杆的沙漏形状有助于中心支撑结构体系的塑形变形集中发展，可以保证中心支撑结构体系的梁和柱的交接处与耗能单元的连接处不发生破坏。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种中心支撑结构体系示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种耗能单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种中心支撑结构体系的A-A剖面图；

图4为本实用新型实施例提供的一种沙漏形连接杆的连接示意图；

图中所示的标号说明：

10-柱；

20-梁；

30-支撑单元；31-螺纹孔；

40-耗能单元；41-U形板；41a-侧板；41b-底板；42-端板；43-沙漏形连接杆；44-连接板；45-固定孔；

50-梁连接板；

60-滑动摩擦型中心耗能支撑结构；

70-螺栓。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1为本实用新型实施例提供的一种中心支撑结构体系示意图，如图1所示，所述中心支撑结构体系包括梁20、柱10和两个滑动摩擦型中心耗能支撑结构60，梁20和柱10例如是相互垂直焊接。其中，所述滑动摩擦型中心耗能支撑结构60包括支撑单元30和耗能单元40，两个滑动摩擦型中心耗能支撑结构60的支撑单元30相交于梁20的中轴线上，两个滑动摩擦型中心耗能支撑结构60的耗能单元40连接在梁20和柱10的交接处。

图2为本实施例提供的一种耗能单元的结构示意图，结合图1和图2所示，所述耗能单元包括U形板41、端板42、沙漏形连接杆43和连接板44，所述U形板41包括相互平行的两个侧板41a以及与所述两个侧板41a连接的底板41b，所述端板42设置于所述U形板41的外侧并与所述底板41b以及所述支撑单元30的一端固定连接，所述连接板44设置在所述U形板41的内侧并与所述底板41b垂直相抵，所述侧板41a上设置有若干固定孔45，所述沙漏形连接杆43垂直穿过所述连接板44并经由所述固定孔45延伸至所述侧板41a外。在地震作用下，由于所述U形板41的两个侧板41a上设有若干固定孔45，且沙漏形连接杆43的两端经由固定孔45延伸至U形板41的两个侧板41a外，因此可以利用沙漏形连接杆43在侧板41a的固定孔45内滑动从而消耗地震往复荷载作用，以减小中心支撑结构体系震后的残余变形，修复时只需更换沙漏形连接杆43即可。另外，沙漏形连接杆43的沙漏形状有助于中心支撑结构体系的塑形变形集中发展，可以保证中心支撑结构体系的梁20和柱10的交接处与耗能单元40的连接处不发生破坏。此外，所述端板42与底板41b的形状相同，而形状相同的所述端板42和底板41b的底面重合，这有利于支撑单元30所受的力传递到沙漏形连接杆43上，减少U形板41上的地震往复荷载作用集中的现象。

图3为本实用新型实施例提供的图1的A-A剖面图，如图3所示，所述支撑单元30是一根截面为圆形或矩形的长杆，所述耗能单元40沿支撑单元30的轴线对称，且设置在U形板41内侧的连接板44抵在底板41b的中心线上，这样设置的作用是为了防止U形板41上的受力不平衡，影响沙漏形连接杆43在U形板上的摩擦消耗作用。

图4为本实用新型实施例提供的一种沙漏形连接杆的连接示意图，如图4所示，所述沙漏形连接杆43为一根截面为圆形的长杆，其中，为了使沙漏形连接杆在固定孔45内不滑落的情况下滑动距离最大，沙漏形连接杆43的两端和中部的截面尺寸大于其余部分的截面尺寸。另外，所述沙漏形连接杆43的中部垂直穿过连接板44、两端延伸至U形板41的两个侧板41a外，连接板44将沙漏形连接杆43分为相同的两个部分，且沙漏形连接杆43的每部分都是中间截面小、两端截面大，这有助于中心支撑结构体系的塑性变形集中发展，保证滑动摩擦型中心耗能支撑结构与梁和柱的连接处不发生破坏。

作为优选，所述沙漏形连接杆43采用不锈钢材料构成，不锈钢材料构成的沙漏形连接杆43具有较高的后屈服强度和塑性变形能力，能有效防止滑动摩擦型中心耗能支撑结构与梁20和柱10的连接处被破坏；在大震作用下往复荷载作用集中消耗在沙漏形连接杆43上，由此可以使中心支撑结构体系震后的变形小，震后只需更换沙漏形连接杆43即可，这解决了常规支撑结构在地震作用下由于屈曲导致中心支撑结构体系震后的残余变形过大而无法继续使用或修复困难的问题。可以理解的是，所述沙漏形连接杆43并非一定由不锈钢材料构成，所述沙漏形连接杆43也可以采用其他韧性较好的钢材料或者其它公知的新型材料构成。

本实施例中，所述耗能单元有至少两个沙漏形连接杆43，且至少两个所述沙漏形连接杆43的尺寸均相同。沙漏形连接杆43作为连接U形板41与连接板44的连接件，沙漏形连接杆43的数量越多，U形板41和连接板44所能承受的地震往复荷载作用越大，那么U形板41和连接板44之间的稳定性就越强。而且采用至少两个尺寸相同的沙漏形连接杆43还可以保证侧板41a和连接板44上的固定孔45处所承受的地震往复载荷作用均相同。

如图2所示，本实施例中，所述U形板41和连接板44均设有圆形的固定孔45，用以安装沙漏形连接杆43。所述固定孔45的数量为至少两个，且至少两个所述固定孔45分为两列均匀分布在两个侧板和连接板44上，用以均匀安装沙漏形连接杆43，以增加U形板41所能承受的地震往复载荷作用并使两个侧板41a各处的受力均匀。另外，设置在所述侧板41a和连接板44上的固定孔45有助于沙漏形连接杆43依靠滑动摩擦来消耗地震往复荷载作用，有效地防止了滑动摩擦型中心耗能支撑结构在地震作用下出现屈曲和破坏。此外，为了使沙漏形连接杆43在固定孔45内的滑动摩擦耗能作用最大化，所述固定孔45的尺寸与沙漏形连接杆43的最大截面尺寸相同，以便沙漏形连接杆43在固定孔45内不滑落的情况下滑动的距离最大，进而消耗更多的地震往复荷载作用，加强滑动摩擦型中心耗能支撑结构的防屈曲程度。

如图2所示，本实施例中，所述连接板44有一个斜切面，所述斜切面由一个长方形连接板切去一个直角三角形得到的，连接板44的斜切面抵在底板的中心线上，以保证底板41b的内外两侧受力均衡。另外，连接板44上与斜切面相对的直角端用以与中心支撑结构体系的梁和柱的相交处焊接相连。

为了方便施工的安装和拆卸，如图1所示，本实施例中，所述滑动摩擦型中心耗能支撑结构60的支撑单元30的另一端设有至少两个螺纹孔31，用以将支撑单元30与梁20通过螺栓70连接。在搭建中心支撑结构体系时，既可以将支撑单元30的另一端与梁20螺栓连接，也可以在梁20的中部安装梁连接板50，然后将支撑单元30与梁连接板50通过螺栓连接，从而与梁20固定。而且所述支撑单元30通过梁连接板50与梁20固定有助于增加支撑单元30与梁连接板50之间的耗能作用，使中心支撑结构体系在地震往复载荷作用下塑性集中发展，以增加支撑的防屈曲强度。可以理解的是，所述支撑单元30与梁20连接的方式并非只有螺栓连接这一种方式，支撑单元30与梁20也可以通过焊接或者采用钢线穿过螺纹孔31固定的方式连接，总之，支撑单元30与梁20的连接方式并不受限制，支撑单元30与梁20焊接时可不用设置螺纹孔31。

对于中心支撑结构体系而言，采用滑动摩擦型中心耗能支撑结构实现了中心支撑结构体系“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计理念。小震时，沙漏形连接杆通过在固定孔内滑动摩擦来消耗地震往复载荷作用；中震时，沙漏形连接杆的沙漏形状有助于中心支撑结构体系的塑形变形集中发展，地震作用集中消耗在沙漏形连接杆上，而修复时仅需更换沙漏形连接杆即可；大震时，地震作用集中消耗在沙漏形连接杆上致使连接杆破坏，而耗能单元与梁柱的连接处不发生破坏，因此中心支撑结构体系不会发生倒塌的情况。另外，支撑单元可在工厂预先制作，在施工现场仅需将耗能单元与梁和柱的交接处焊接，将支撑单元通过螺栓与梁连接板固定即可完成滑动摩擦型中心耗能支撑结构的安装，从而大大减少了焊接工作，加快了施工进度，并保证了工程质量。

下面结合图1至图4介绍本实用新型的工作原理。

由于在所述U形板的两个侧板上设置有固定孔，且沙漏形连接杆垂直穿过连接板并经由固定孔延伸至U形板的侧板外，在地震作用下，沙漏形连接杆通过在所述固定孔内滑动摩擦来消耗地震往复载荷作用，以防止中心支撑结构在地震作用下由于支撑结构屈曲破坏带来的整体中心支撑结构体系震后的残余变形过大或损坏倒塌，而中心支撑结构体系震后的残余变形小，震后仅需更换沙漏形连接杆即可恢复中心支撑结构体系的功能。另外，沙漏形连接杆的沙漏形状有助于中心支撑结构体系的塑形变形集中发展，可以保证中心支撑结构体系的梁和柱的交接处与耗能单元的连接处不发生破坏。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，包括支撑单元和连接在所述支撑单元下方的耗能单元，所述耗能单元包括U形板、端板、连接板和沙漏形连接杆，所述U形板包括相互平行的两个侧板以及与所述两个侧板连接的底板，所述端板设置于所述U形板的外侧并与所述底板以及所述支撑单元的一端固定连接，所述连接板设置在所述U形板的内侧并与所述底板垂直相抵，所述侧板上设置有若干固定孔，所述沙漏形连接杆垂直穿过所述连接板并经由所述固定孔延伸至所述侧板外。

2.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述端板与所述底板的形状相同。

3.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述耗能单元关于所述支撑单元的轴线对称。

4.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述耗能单元包括至少两个所述沙漏形连接杆，且所述至少两个沙漏形连接杆的尺寸相同。

5.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述沙漏形连接杆的两端和中部的截面尺寸大于其余部分的截面尺寸。

6.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述连接板具有一个斜切面，所述连接板的斜切面抵在所述底板的中心线上。

7.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述固定孔的尺寸与所述沙漏形连接杆的最大截面尺寸相同。

8.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述侧板和连接板上均匀设置有两列尺寸相同的所述固定孔。

9.如权利要求1所述的一种滑动摩擦型中心耗能支撑结构，其特征在于，所述支撑单元的另一端设有若干螺纹孔。

10.一种中心支撑结构体系，其特征在于，包括梁、柱以及两个如权利要求1-9中任一项所述的滑动摩擦型中心耗能支撑结构。