CN212478164U - 一种竹木结构自复位防屈曲耗能支撑 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于建筑减震领域，涉及一种竹木结构自复位防屈曲耗能支撑，包括耗能内芯、齿条、齿轮、S型自复位耗能元件、钢套筒、套筒连接件、端部封板，齿条对称固定于耗能内芯及钢套筒上，齿轮位于上下齿条之间，耗能内芯及钢套筒与端部封板连接，沿齿条两侧对称布置的S型自复位耗能元件两端分别与耗能内芯和钢套筒相连接，两端钢套筒之间由套筒连接件连接。本实用新型的有益效果和优点是将荷载分散到齿轮与齿条、以及S型自复位耗能元件上，并依靠其自身进行复位。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种耗能支撑，特别涉及一种竹木结构自复位防屈曲耗能支撑，属于建筑减震领域。
背景技术
地震引发的灾害一直以来都受到社会各界的广泛关注，而框架结构是现阶段使用较多的一种结构形式。在框架结构中，最初是利用改善建筑物本身的梁柱结构的绝对刚度来抗震。但这种方式不仅成本高，而且在地震后建筑物会产生较大侧移，梁柱也会受到损伤，导致建筑物的修复成本太高。
传统的土木工程结构支撑主要有：偏心支撑、耗能隅撑、耗能框架支撑形式，大多数支撑主要通过变行来消耗地震能量，达到减轻地震作用的目的。由于结构构件具有弹塑性的特性，这些耗能支撑不可避免地会发生一些损伤、变形，不利于能量的耗散，对建筑物的稳定性有影响。
耗能减震技术主要是：通过在原有结构中添加被动耗能装置，消耗本来由结构构件消耗的地震能量，大大减缓了因震动作用给结构带来的变行和损伤。目前已开发的耗能器主要有：粘滞耗能器、粘弹性耗能器、金属耗能器和摩擦耗能器，其中前两类称为速度相关型耗能器，后两类统称为滞变型耗能器，金属耗能器又分为铅阻尼器和软钢阻尼器。
防屈曲支撑克服了传统支撑屈曲的缺点，在地震荷载下具有饱满的滞回曲线，因此在应用中表现出优良的耗能能力和良好抗震性能，在一些发达国家得到了极大的推广。防屈曲支撑构件由内核构件和外围约束构件两部分组成，在地震作用下，内核构件率先进入屈服，起到保护主体框架的作用，并且可以耗散地震能量。兼备支撑和耗能的优良性能，可以作为最好的减震消能装置之一。但传统的自复位支撑通过加复位筋实现自复位功能，其初始状态需要施加预应力；而以前的防屈曲支撑是在端部附加摩擦阻尼器，摩擦阻尼器在大震之后会屈曲导致不易拆卸。
实用新型内容
为了解决现有支撑主要依靠内芯变形耗能导致内芯在地震中可能过早失去作用，更换及维护成本高，不具有自复位能力等问题，本实用新型提供了一种将荷载分散到齿轮与齿条、以及S型自复位耗能元件上，并依靠其自身进行复位的自复位防屈曲耗能支撑。
本实用新型的技术方案如下：
自复位防屈曲耗能支撑，所述自复位防屈曲耗能支撑包括耗能内芯、齿条、齿轮、S型自复位耗能元件、钢套筒、套筒连接件、端部封板，齿条对称固定于耗能内芯及钢套筒上，齿轮位于上下齿条之间，耗能内芯及钢套筒与端部封板连接，沿齿条两侧对称布置的S型自复位耗能元件两端分别与耗能内芯和钢套筒相连接，两端钢套筒之间由套筒连接件连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述S型自复位耗能元件由形状记忆合金制成，其两端焊接或螺栓连接于耗能内芯和钢套筒。
作为本实用新型的进一步改进，所述耗能内芯为长方体，材料为软钢或高阻尼合金。
作为本实用新型的进一步改进，所述套筒连接件由形状记忆合金制成，与钢套筒刚性连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述钢套筒及套筒连接件截面的四角做成圆弧状倒角。
本实用新型的有益效果如下：
将耗能内芯轴向荷载承担分散到齿轮与齿条、S型自复位耗能元件以及套筒连接件承担，一方面，极大降低耗能内芯耗能负担，有效防止内芯失稳，使得内芯更换频率降低，减少维护成本；另一方面，齿轮与齿条能够将外部传来的能量转化为齿轮的动能并消耗，而且齿轮带动齿条向耗能内芯形变相反方向运动，使得耗能内芯向自然状态时的形状和位置回复；再一方面，利用形状记忆合金的超弹性能力，S型自复位耗能元件以及套筒连接件在地震作用下能够实现耗能和结构自复位的双重效果，当齿轮的回复力已无法将耗能内芯回复时，S型自复位耗能元件以及套筒连接件能够实现将耗能内芯复位。除此之外，钢套筒以及套筒连接件的圆弧状倒角能够分散应力，从而避免应力集中。
附图说明
图1是本实用新型自复位防屈曲耗能支撑的内部结构示意图；
图2是本实用新型自复位防屈曲耗能支撑的外部整体示意图；
图3是本实用新型自复位防屈曲耗能支撑的剖面图；
图4是钢套筒和套筒连接件的横截面示意图；
图中：1为耗能内芯；2为齿条；3为齿轮；4为S型自复位耗能元件；5为钢套筒；6为套筒连接件；7为端部封板。
具体实施方式
实施例：一种竹木结构自复位防屈曲耗能支撑，包括耗能内芯1、齿条2、齿轮3、S型自复位耗能元件4、钢套筒5、套筒连接件6、端部封板7，齿条2对称固定于耗能内芯1及钢套筒5上，齿轮3位于上下齿条2之间，耗能内芯1及钢套筒5与端部封板7连接，沿齿条2两侧对称布置的S型自复位耗能元件4两端焊接或螺栓连接于耗能内芯1和钢套筒5，两端钢套筒5之间由套筒连接件6连接，S型自复位耗能元件4由形状记忆合金制成，耗能内芯1为长方体，材料为软钢或高阻尼合金，套筒连接件6由形状记忆合金制成，与钢套筒5刚性连接，钢套筒5及套筒连接件6截面的四角做成圆弧状倒角。
在该所述实施例中，齿条2沿耗能内芯1轴线方向在其两端布置，齿轮3数量不限。
在该所述实施例中，S型自复位耗能元件4具体数量不限。
形状记忆合金的超弹性特性与其它普通金属材料相比有许多有点：①形状记忆合金的疲劳特性很好，而其它材料循环中不可避免地会出现损伤，影响寿命；②形状记忆合金可恢复应变值很大，普通金属材料难以实现；③由于奥氏体弹性模量大于马氏体弹性模量，形状记忆合金弹性模量随温度升高而增大，这与普通金属相反，使其在较高温度下仍保持高弹性模量。
在地震作用下，耗能内芯1受到来自建筑物传递来的荷载，耗能内芯1产生变形，在一定的荷载范围内，耗能内芯1变形引起其两侧齿条2与齿轮3啮合，是齿轮3带动耗能内芯1上的齿条2向耗能内芯1形变相反方向运动，以使得耗能内芯1向自然状态时的形状和位置回复，当齿条2与齿轮3产生的回复力无法将耗能内芯1回复即超过上述荷载范围时，连接钢套筒5和耗能内芯1的S型自复位耗能元件4以及钢套筒5之间的套筒连接件6变形消耗地震能量，并依靠形状记忆合金特性带动耗能内芯1复位。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并不用以限制本实用新型。凡未脱离本实用新型的技术特征内容所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种竹木结构自复位防屈曲耗能支撑，其特征在于：包括耗能内芯(1)、齿条(2)、齿轮(3)、S型自复位耗能元件(4)、钢套筒(5)、套筒连接件(6)、端部封板(7)，齿条(2)对称固定于耗能内芯(1)及钢套筒(5)上，齿轮(3)位于上下齿条(2)之间，耗能内芯(1)及钢套筒(5)与端部封板(7)连接，沿齿条(2)两侧对称布置的S型自复位耗能元件(4)两端分别与耗能内芯(1)和钢套筒(5)相连接，两端钢套筒(5)之间由套筒连接件(6)连接，套筒连接件(6)由形状记忆合金制成，与钢套筒(5)刚性连接；钢套筒(5)及套筒连接件(6)截面的四角做成圆弧状倒角；S型自复位耗能元件(4)由形状记忆合金制成，其两端焊接或螺栓连接于耗能内芯(1)和钢套筒(5)；耗能内芯(1)为长方体，材料为软钢或高阻尼合金。
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2020
- 2020-08-19 CN CN202021743161.7U patent/CN212478164U/zh active Active
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