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防屈曲支撑

阅读:611发布:2021-01-17

专利汇可以提供防屈曲支撑专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且防屈曲 支撑 ,属于建筑减震领域,用于解决现有防屈曲支撑主要依靠内芯 变形 耗能,导致内芯在 地震 中过早失去作用,更换及维护成本高,不具有自复位能 力 的问题,技术要点是:耗能内芯被罩接在约束外套筒内部的部分与该部分对应的约束外套筒的内壁之间的空间中安装扭转防失稳装置。效果是:安装扭转防失稳装置,将耗能内芯轴向荷载承担分散于 弹簧 扭转平面承担,从而极大降低耗能内芯耗能负担,降低内芯失稳的可能性,使得内芯更换 频率 降低,减小维护成本。,下面是防屈曲支撑专利的具体信息内容。

1.一种防屈曲支撑,包括耗能内芯(1)、挡板(5)、连接板(6)及约束外套筒(7),约束外套筒(7)罩接于耗能内芯(1)的外周,且耗能内芯(1)的两端向外延伸出约束外套筒(7),并由挡板(5)连接在连接板(6)上,约束外套筒(7)具有一组相对且平行的平行内壁,耗能内芯(1)与其平行,耗能内芯(1)被罩接在约束外套筒(7)内部的部分与该部分对应的约束外套筒(7)的内壁之间的空间中安装扭转防失稳装置,所述扭转防失稳装置包括扭转弹簧(2)、限位卡(4)及导向棒(3),所述导向铁棒(3)在垂直于耗能内芯(1)的轴向方向上贯穿耗能内芯(1),并被固定于耗能内芯(1)上,铁芯裸露在所述空间中的两侧由扭转弹簧(2)覆接其上,连接扭转弹簧(2)本体的弹簧臂分别被限位卡(4)限位在扭转弹簧(2)扭转时形成的扭转平面的上、下两侧。
2.如权利要求1所述的防屈曲支撑,其特征在于,所述的扭转防失稳装置安装在耗能内芯(1)被罩接在约束外套筒(7)内部的两端部的部分与该两端部的部分对应的约束外套筒(7)的内壁之间的空间中。
3.如权利要求1所述的防屈曲支撑,其特征在于,所述耗能内芯(1)是长条的矩形体,其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒(7)内部的两个平行内壁之间的中央位置,所述铁棒贯穿耗能内芯(1)并呈两侧对称,所述扭转弹簧(2)安装位置及其弹簧力臂的限位位置以被贯穿的耗能内芯(1)为中心而对称。
4.如权利要求1所述的防屈曲支撑,其特征在于,所述的扭转弹簧(2)为由形状记忆合金制成。
5.如权利要求1所述的防屈曲支撑,其特征在于,所述的扭转弹簧(2)为由螺旋弹簧及连接在螺旋弹簧两端部的力臂组成。

说明书全文

防屈曲支撑

技术领域

[0001] 本发明属于建筑减震领域,涉及一种防屈曲支撑。

背景技术

[0002] 传统的土木工程结构支撑主要有:偏心支撑、耗能隅撑、耗能框架支撑等支撑形式,大多数支撑主要通过变形来消耗地震能量,达到减轻地震带来的作用的目的。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,对建筑物稳定性有影响。
[0003] 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形和损伤。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阻尼器。
[0004] 滞变型耗能器是利用变形与滞回消耗能量,速度相关型耗能器是利用与速度有关粘滞性抵抗作用,从小振幅到大振幅的变化来获得衰减
[0005] 防屈曲支撑(Buckling Restrained Brace,BRB)是一种被认为具有前途支撑耗能形式,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。防屈曲支撑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。前人对防屈曲支撑端部附加摩擦阻尼器,但是大震过后,附加摩擦阻尼器的支撑由于屈曲而不易拆卸;更换频率与维护成本高。

发明内容

[0006] 为了解决现有防屈曲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,并且内芯由于外约束的原因,失稳问题可能出现,更换及维护成本高,不具有自复位能力的问题,本发明提出如下技术方案:一种防屈曲支撑,包括耗能内芯、挡板、连接板及约束外套筒,约束外套筒罩接于耗能内芯的外周,且耗能内芯的两端向外延伸出约束外套筒,并由挡板连接在连接板上,约束外套筒具有一组相对且平行的平行内壁,耗能内芯与其平行,耗能内芯被罩接在约束外套筒内部的部分与该部分对应的约束外套筒的内壁之间的空间中安装扭转防失稳装置。
[0007] 进一步的,所述扭转防失稳装置包括扭转弹簧、限位卡及导向棒,所述导向铁棒在垂直于耗能内芯的轴向方向上贯穿耗能内芯,并被固定于耗能内芯上,铁芯裸露在所述空间中的两侧由扭转弹簧覆接其上,连接扭转弹簧本体的弹簧力臂分别被限位卡限位在扭转弹簧扭转时形成的扭转平面的上、下两侧。
[0008] 进一步的,所述的扭转防失稳装置安装在耗能内芯被罩接在约束外套筒内部的两端部的部分与该两端部的部分对应的约束外套筒的内壁之间的空间中。
[0009] 进一步的,所述耗能内芯是长条的矩形体,其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒内部的两个平行内壁之间的中央位置,所述铁棒贯穿耗能内芯并呈两侧对称,所述扭转弹簧安装位置及其弹簧力臂的限位位置以被贯穿的耗能内芯为中心而对称。
[0010] 进一步的,所述的扭转弹簧为由形状记忆合金制成。
[0011] 进一步的,所述的扭转弹簧为由螺旋弹簧及连接在螺旋弹簧两端部的力臂组成。
[0012] 有益效果:安装扭转防失稳装置,将耗能内芯轴向荷载承担分散于弹簧扭转平面承担,一方面,极大降低耗能内芯耗能负担,降低内芯失稳,使得内芯更换频率降低,减小维护成本;另一方面,使得弹簧成为耗能主体,充分利用扭转弹簧扭转力,对荷载承担能力更强且弹簧不易失稳;又一方面,可以在扭转弹簧耗能的同时,使用扭转力对内芯的变形进行校正,更进一步增加耗能内芯的使用时间,具有了支撑的自复位能力。附图说明
[0013] 图1为防屈曲支撑的外观图。
[0014] 图2为图1的1-1处截面图。
[0015] 图3为图1的2-2处截面图。
[0016] 其中:1.耗能内芯,2.扭转弹簧,3.导向铁棒,4.限位卡,5.挡板,6.连接板,7.约束外套筒。

具体实施方式

[0017] 实施例:一种防屈曲支撑,包括耗能内芯1、挡板5、连接板6及约束外套筒7,约束外套筒7罩接于耗能内芯1的外周,且耗能内芯1的两端向外延伸出约束外套筒7,并由挡板5连接在连接板6上,约束外套筒7具有一组相对且平行的平行内壁,耗能内芯1与其平行,耗能内芯1被罩接在约束外套筒7内部的部分与该部分对应的约束外套筒7的内壁之间的空间中安装扭转防失稳装置。该部分的耗能内芯,具有两个侧面,每个侧面对应的约束外套筒的内壁,即平行内壁,即一平行内壁与一耗能内芯的一个侧面之间安装扭转防失稳装置;所述扭转防失稳装置包括扭转弹簧2、限位卡4及导向铁棒3,所述导向铁棒3在垂直于耗能内芯1的轴向方向上贯穿耗能内芯1,并被固定于耗能内芯1上,铁芯裸露在所述空间中的两侧由扭转弹簧2覆接其上,连接扭转弹簧2本体的弹簧力臂分别被限位卡4限位在扭转弹簧2扭转时形成的扭转平面的上、下两侧的约束外套筒7的内壁。
[0018] 在一种实施例中,所述的扭转防失稳装置安装在耗能内芯1被罩接在约束外套筒7内部的两端部的部分与该两端部的部分对应的约束外套筒7的内壁之间的空间中,由上一实施例可以知晓,整个耗能内芯附近空间均具有安装耗能失稳装置的可能,然而,在实践中,我们发现,越是靠近荷载传输的起始位置,并对应于其实位置的结束位置,即耗能内芯两个终端的附近空间,使用扭转弹簧形成扭转平面,需要对耗能内芯的校正需求更强,并且,把握住该两个位置,可以在源头开始校正,尽量不使得变形传递,从而能够进一步降低变形的区间,抑制变形的能力更强。
[0019] 更进一步的,一般来说,耗能内芯会有一部分处于约束外套筒外部,该部分由于直接裸露,相较处于约束外套筒内部的耗能内芯,由于不受约束和支撑,更为薄弱,易发生破坏。使用扭转防失稳装置,其中的导向铁棒与扭转弹簧的限位组合,使得耗能内芯的线位移转变为位移,并且,扭转防失稳装置处于端部附近(贴近于裸露的耗能内芯部分),从而使得导向铁棒之于该裸露的耗能内芯部分可以形成框架,具有一定支撑作用,并且受到扭转弹簧的扭转力,在支撑的基础上,极大减少该裸露部分于载荷作用下的运动(摇晃和摆动),从而可以对连接区域范围缩短,该方案实现了防止失稳的目的。
[0020] 在这一实施例中,所述耗能内芯1是长条的矩形体,其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒7内部中,并处于两个平行内壁基本为中央的位置,所述铁棒贯穿耗能内芯1并呈两侧对称,所述扭转弹簧2安装位置及其弹簧力臂的限位位置以被贯穿的耗能内芯1为中心而对称。中央对称设置,使得两个扭转平面的反作用力更为一致,对于变形校正,以及扭转平面耗能均效果更佳。
[0021] 在一种实施例中,所述的扭转弹簧为由形状记忆合金制成。所述的扭转弹簧为由螺旋弹簧及连接在螺旋弹簧两端部的力臂组成。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优点:首先形状记忆合金超弹性的疲劳特性很好,而其它材料循环中不可避免地出现损伤,影响寿命;其次形状记忆合金可恢复应变值很大,普通金属材料难以实现的;最后,由于奥氏体弹性模量大于氏体弹性模量,形状记忆合金弹性模量随温度升高而增大 (同普通金属相反),这使其在较高温度下仍保持高弹性模量。因此,利用形状记忆合金可以制作成该装置的弹簧部分。
[0022] 上述各例中所述的防屈曲支撑,在地震作用下,耗能内芯受到来自建筑物传递来的荷载,耗能内芯产生变形,耗能内芯由固定于其上的导向铁棒带动扭转弹簧变形,扭转弹簧在平面内产生扭矩,扭转弹簧被限位于扭转弹簧扭转时形成的扭转平面的上、下两侧,扭转弹簧的扭力带动耗能内芯产生于变形方向相反的运动,使耗能内芯向自然状态时的形状及位置回复。
[0023] 由此,各例中防屈曲支撑,为了减轻震动对结构作用,针对传统防屈曲支撑,对端部进行失稳加强设计,减缓内芯的受损。在地震情况下,提高支撑能力。利用形状记忆合金将其制成扭转弹簧,装置为防屈曲支撑耗能内芯、扭转弹簧、外套筒上限位卡共同工作,使其具有一定自复位功能,减缓内芯的受损。扭转弹簧属于螺旋弹簧,扭转弹簧的端部被固定到其他组件,当其他组件绕着弹簧中心旋转时,该弹簧将它们拉回初始位置,产生扭矩或旋转力。扭转弹簧可以存储和释放角能量或者通过绕簧中轴旋转力臂以静态固定某一装置。限位卡可以限制扭转弹簧位置,可以起到固定弹簧作用,同时也可以起到限制粘结材料、内芯的作用。该装置简单易操作可以通过组装的方式连接起来,拆卸方便并且方便震后的修复以及日常的维护。
[0024] 在地震作用下,耗能内芯会受到来自建筑物传递来的荷载,内芯会产生变形,内芯带动扭转弹簧变形,在平面内产生扭矩,具有较高的扭力。由于内芯限位卡槽的存在,产生的扭力会带动内芯运动,使其回复到原来的位置,因此装置具有自复位功能。结构受到地震作用时候,端部无论在受压或者受拉使都可以通过扭转弹簧的回复力实现自复位,减小内芯的受压变形,提高耗能能力并且在内芯屈服后还能保证整体稳定,不影响正常支撑。
[0025] 以上所述,仅为本发明创造较佳的具体实施方式,但本发明创造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发明创造披露的技术范围内,根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
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