CN212176760U - 基于sma材料的自复位防屈曲支撑 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，包括防屈曲支撑部分和自复位部分，防屈曲支撑部分包括外套管、工字形内套钢和耗能内芯；工字形内套钢设置在外套管内；在工字形内套钢的上顶板与外套管的上顶面之间以及工字形内套钢的下底板与外套管的下底面之间，设置耗能内芯；自复位部分包括第一活动杆、第二活动杆和SMA复位筋；SMA复位筋套设在第一活动杆和第二活动杆上，第一活动杆通过限位槽穿设在防屈曲支撑部分的一端，第二活动杆通过限位槽穿设在防屈曲支撑部分的另一端；限位槽为对应开设在外套管的上顶面和下底面及工字形内套钢的中间板上的槽孔。
Description
技术领域
本实用新型属于土木工程结构的抗震减震技术领域，具体的说，涉及了一种基于SMA材料的自复位防屈曲支撑。
背景技术
自复位防屈曲支撑通常是由防屈曲支撑和自复位系统两个部分组成。现有的该类型自复位防屈曲支撑大多是在防屈曲支撑部分存在差异，而在自复位系统部分的构造方式基本相同。
然而，如图1所示，现有自复位系统（内外套管两端加端板，其上锚固SMA复位筋）的构造形式决定了其SMA复位筋长度与防屈曲支撑部分内外套管的长度近似相等。当不对SMA复位筋进行预张拉或进行较小长度的预张拉时，上述特征在防屈曲支撑设计长度较长时将不利于SMA复位筋复位性能的充分发挥，导致该类型自复位防屈曲支撑对复位材料的浪费，适用范围较窄。当对SMA复位筋进行较充分的预张拉时，由于内外套管两端盖板缺乏有效的限位装置，在遇到较大强度的地震时，SMA复位筋拉伸量很容易超出其最大自复位拉伸范围，导致SMA复位筋面临失效，强震后该类型自复位防屈曲支撑无法有效的发挥其自复位效果，减小结构残余变形。
因此，自复位防屈曲支撑现有的自复位系统的构造方式导致工程师无法按照各种实际工程需求对SMA复位筋的长度和最大变形量进行控制。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种基于SMA材料的自复位防屈曲支撑。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型一方面提供了一种基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，包括防屈曲支撑部分和自复位部分，所述防屈曲支撑部分包括外套管、工字形内套钢和耗能内芯；所述工字形内套钢设置在所述外套管内；在所述工字形内套钢的上顶板与所述外套管的上顶面之间以及所述工字形内套钢的下底板与所述外套管的下底面之间，设置所述耗能内芯；所述自复位部分包括第一活动杆、第二活动杆和SMA复位筋；所述SMA复位筋套设在所述第一活动杆和所述第二活动杆上，所述第一活动杆通过限位槽穿设在所述防屈曲支撑部分的一端，所述第二活动杆通过限位槽穿设在所述防屈曲支撑部分的另一端；所述限位槽为对应开设在所述外套管的上顶面和下底面及所述工字形内套钢的中间板上的槽孔。
基于上述，所述槽孔的形状为一端为弧面另一端为平面的回形槽孔，其中回形槽孔的平面部分相对设置。
基于上述，所述第一活动杆和所述第二活动杆均为与所述回形槽孔适配的一端为弧面另一端为平面的短杆，所述第一活动杆和所述第二活动杆的弧面部分开设有用于套设所述SMA复位筋的凹槽口。
基于上述，所述工字形内套钢包括T形上部件和T形下部件。
基于上述，所述工字形内套钢右端的上顶板和下底板开设有用于与所述耗能内芯焊接的焊孔，所述外套管左端的上顶面和下底面均开设有用于与所述耗能内芯焊接的焊孔。
基于上述，还包括右T形连接板和左T形连接板，其中，所述右T形连接板与所述工字形内套钢的右端焊接，所述左T形连接板与所述外套管的左端焊接。
基于上述，所述第一活动杆和所述第二活动杆上均开设有用于固定所述SMA复位筋的固定槽。
基于上述，套设在所述第一活动杆和所述第二活动杆上的所述SMA复位筋以所述工字形内套钢的中间板为中心对称。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说：
（1）本实用新型一方面继承了自复位防屈曲支撑的原有效果，使用于建筑钢框架支撑结构中，在较强烈地震作用下首先进入塑性状态以消耗地震能量，并降低结构刚度以减小地震反应，从而保护结构主体。同时具有一定的自复位能力，减小结构震后残余变形，防止结构坍塌，减小后期修复难度。
（2）本实用新型另一方面提出了一种新的自复位系统，克服了原有自复位系统无法按照实际工程需求对SMA复位筋的长度和最大变形量进行控制，导致自复位防屈曲支撑适用性较差，无法充分发挥复位材料的复位性能的缺陷。
附图说明
图1是现有自复位系统的结构示意图。
图2是本实用新型的结构示意图。
图3是本实用新型的爆炸结构示意图。
图4是本实用新型工作原理演示示意图。
图5是本实用新型的装配步骤示意图。
图中：11、外套管；12、工字形内套钢；13、耗能内芯；21、第一活动杆；22、第二活动杆；23、SMA复位筋；24、限位槽；25、焊孔；3、左T形连接板；4、右T形连接板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图2和图3所示，一种基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，包括防屈曲支撑部分、自复位部分、右T形连接板4和左T形连接板3，其中，
所述防屈曲支撑部分包括外套管11、工字形内套钢12和耗能内芯13；所述工字形内套钢12设置在所述外套管11内；在所述工字形内套钢12的上顶板与所述外套管11的上顶面之间以及所述工字形内套钢12的下底板与所述外套管11的下底面之间，设置所述耗能内芯13。
所述自复位部分包括第一活动杆21、第二活动杆22和SMA复位筋23；所述SMA复位筋23套设在所述第一活动杆21和所述第二活动杆22上，所述第一活动杆21通过限位槽24穿设在所述防屈曲支撑部分的一端，所述第二活动杆22通过限位槽24穿设在所述防屈曲支撑部分的另一端。
所述限位槽24为对应开设在所述外套管11的上顶面和下底面及所述工字形内套钢12的中间板上的槽孔。特别的，所述工字形内套钢12包括T形上部件和T形下部件。在其它实施例中，所述工字形内套钢12的中间板上的槽孔由分别开设在T形上部件和T形下部件上的孔洞组合而成。
所述槽孔的形状为一端为弧面另一端为平面的回形槽孔，其中回形槽孔的平面部分相对设置。所述第一活动杆21和所述第二活动杆22均为与所述回形槽孔适配的一端为弧面另一端为平面的短杆，所述第一活动杆21和所述第二活动杆22的弧面部分开设有用于套设所述SMA复位筋23的凹槽口。
所述工字形内套钢12右端的上顶板和下底板开设有用于与所述耗能内芯焊接的焊孔，所述外套管11左端的上顶面和下底面均开设有用于与所述耗能内芯焊接的焊孔。所述右T形连接板4与所述工字形内套钢12的右端焊接，所述左T形连接板3与所述外套管11的左端焊接。所述第一活动杆21和所述第二活动杆22上均开设有用于固定所述SMA复位筋23的固定槽，套设在所述第一活动杆21和所述第二活动杆22上的所述SMA复位筋23以所述工字形内套钢12的中间板为中心对称。
如图4所示，本实用新型基于SMA材料的自复位防屈曲支撑的工作过程：
（1）耗能阶段：
当外部钢框架结构发生地震响应时，节点将位移通过左右T形连接板传递给自复位防屈曲支撑，左右T形连接板带动工字形内套钢12和外套管11发生轴向错动，于是：
（a）由于耗能内芯13左右两端分别与外套管11左端和工字形内套钢12右端进行了焊接，所以工字形内套钢12和外套管11的轴向错动会带动耗能内芯13发生拉伸或压屈塑性变形，从而消耗地震能量；同时降低结构刚度以减小地震反应，从而保护结构主体。
（b）同时，工字形内套钢12和外套管11的轴向错动会带动SMA复位筋23发生拉伸变形，同样具有消耗地震能量的作用。
（2）自复位阶段：
当外力减小时，利用SMA材料的超弹性和形状记忆特性使SMA复位筋23所发生的拉伸变形逐渐减小，从而带动工字形内套钢12和外套管11所发生的轴向错动逐渐恢复，进而减小钢框架结构震后残余变形，防止结构坍塌，减小后期修复难度。
本实用新型的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，无论支撑构件受拉还是受压，SMA复位筋均处于拉伸状态，可以充分利用材料的复位性能，其中，SMA复位筋的设计位置及复位筋长度可控、复位筋最大伸长量可控。
如图5所示，本实用新型的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑的装配方法，该装配方法包括以下步骤：
步骤1，将SMA复位筋套在第一活动杆和第二活动杆相应位置后对SMA复位筋进行张拉，待张拉至略长于两限位槽间距时，将第一活动杆和第二活动杆安装在所述工字形内套钢T形下部件两限位槽的对应位置上；
步骤2，将工字形内套钢T形上部件与其T形下部件沿焊缝处焊接；
步骤3，将右T形连接板与工字形内套钢右端在预留槽处焊接；
步骤4，将耗能内芯右端与工字形内套钢右端在预留焊孔处焊接；
步骤5，将外套管两部件在对应位置拼装完成后沿焊缝处焊接；
步骤6，将耗能内芯左端与外套管左端在预留焊孔处焊接；
步骤7，将左T形连接板与外套管左端在槽处焊接。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，包括防屈曲支撑部分和自复位部分，其特征在于：
所述防屈曲支撑部分包括外套管、工字形内套钢和耗能内芯；所述工字形内套钢设置在所述外套管内；在所述工字形内套钢的上顶板与所述外套管的上顶面之间以及所述工字形内套钢的下底板与所述外套管的下底面之间，设置所述耗能内芯；
所述自复位部分包括第一活动杆、第二活动杆和SMA复位筋；所述SMA复位筋套设在所述第一活动杆和所述第二活动杆上，所述第一活动杆通过限位槽穿设在所述防屈曲支撑部分的一端，所述第二活动杆通过限位槽穿设在所述防屈曲支撑部分的另一端；
所述限位槽为对应开设在所述外套管的上顶面和下底面及所述工字形内套钢的中间板上的槽孔。
2.根据权利要求1所述的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，其特征在于：所述槽孔的形状为一端为弧面另一端为平面的回形槽孔，其中回形槽孔的平面部分相对设置。
3.根据权利要求2所述的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，其特征在于：所述第一活动杆和所述第二活动杆均为与所述回形槽孔适配的一端为弧面另一端为平面的短杆，所述第一活动杆和所述第二活动杆的弧面部分开设有用于套设所述SMA复位筋的凹槽口。
4.根据权利要求3所述的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，其特征在于：所述工字形内套钢包括T形上部件和T形下部件。
5.根据权利要求4所述的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，其特征在于：所述工字形内套钢右端的上顶板和下底板开设有用于与所述耗能内芯焊接的焊孔，所述外套管左端的上顶面和下底面均开设有用于与所述耗能内芯焊接的焊孔。
6.根据权利要求5所述的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，其特征在于：还包括右T形连接板和左T形连接板，其中，所述右T形连接板与所述工字形内套钢的右端焊接，所述左T形连接板与所述外套管的左端焊接。
7.根据权利要求1所述的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，其特征在于：所述第一活动杆和所述第二活动杆上均开设有用于固定所述SMA复位筋的固定槽。
8.根据权利要求7所述的基于SMA材料的自复位防屈曲支撑，其特征在于：套设在所述第一活动杆和所述第二活动杆上的所述SMA复位筋以所述工字形内套钢的中间板为中心对称。
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