一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能支撑 |
|||||||
| 申请号 | CN202410128029.1 | 申请日 | 2024-01-30 | 公开(公告)号 | CN118007822A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 长安大学; | 发明人 | 王博; 张子轩; 杨柯; 程非; 张佳伟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能 支撑 ，包括第一 钢 槽、防屈曲支撑组件及自复位组件，所述防屈曲支撑组件两侧均设置有第一钢槽，所述第一钢槽与防屈曲支撑组件围成的空间内设置有自复位组件，所述自复位组件端部与防屈曲支撑组件连接；本发明通过防屈曲支撑组件及自复位组件共同耗能，耗能内芯屈服之后 变形 量达到极限 位置 时，耗能内芯和自复位组件共同提供轴向 刚度 ，实现限位功能，防止整个耗能支撑在减震过程中位移超限。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能支撑，其特征在于，包括第一钢槽(1)、防屈曲支撑组件(2)及自复位组件(3)，所述防屈曲支撑组件(2)两侧均设置有第一钢槽(1)，所述第一钢槽(1)与防屈曲支撑组件(2)围成的空间内设置有自复位组件(3)，所述自复位组件(3)端部与防屈曲支撑组件(2)连接。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能支撑技术领域[0001] 本发明涉及建筑减震技术领域，具体涉及一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能支撑。 背景技术[0002] 目前，建筑结构抗震一般通过设置隔震层或增加结构阻尼来耗散地震能量，防屈曲支撑作为一种新型的支撑形式，在构造上通常由内部耗能芯材、外部约束构件和两者之间的无黏结隔离材料三部分组成，具有优良的耗能能力，能够显著降低主体结构的地震损伤。 [0003] 但是传统的防屈曲支撑仅通过耗能内芯的弹塑性耗能，适应震级较低，没有充分利用结构整体的轴向刚度，且屈服后不能回到初始位置，使得主体结构在震后会有较大的残余变形，增大了结构的震后修复难度。为了解决以上问题，现有技术中有部分学者引入了自复位体系来减小防屈曲支撑残余变形，进而减少主体结构的震后残余变形，同时保留防屈曲支撑的良好耗能能力。然而，目前提出的大部分自复位装置都不具有限位功能，在建筑结构遭遇了超出设计与其的地震和特殊地震动时，即使具备防屈曲支撑装置，整体结构仍可能位移超限，出现使用功能问题或安全问题。并且构件在震后受损的情况下一般需要整体更换，造价较高且施工技术复杂，因此设计一种在预期设计内提供防屈曲耗能能力和自复位能力，遭遇超出预期地震时提供限位保护，并且便于震后检修和局部零件更换的综合限位和自复位能力且采用装配式的防屈曲支撑装置具有十分重要的现实意义。 发明内容[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能支撑，在建筑结构发生振动时，防屈曲支撑组件及自复位组件共同耗能，防屈曲支撑组件中的耗能内芯屈服之后，变形量达到极限位置，耗能内芯和自复位组件共同提供轴向刚度，实现限位功能，防止整个耗能支撑在减震过程中位移超限，保证使用安全，自复位组件在复位过程中带动整个耗能支撑复位，还可以减小建筑结构的震后残余变形，降低震后修复难度和成本。 [0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案： [0006] 本发明提出一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能支撑，包括第一钢槽、防屈曲支撑组件及自复位组件，所述防屈曲支撑组件两侧均设置有第一钢槽，所述第一钢槽与防屈曲支撑组件围成的空间内设置有自复位组件，所述自复位组件端部与防屈曲支撑组件连接。 [0007] 优选地，所述防屈曲支撑组件包括第一钢板及第二钢板，所述第一钢板与第二钢板之间上下设置有两个方形钢管，两个方形钢管之间设置有耗能内芯，所述耗能内芯两侧设置有第二钢槽，所述第一钢槽嵌入第二钢槽，所述第一钢槽与第二钢槽。 [0009] 优选地，所述耗能内芯两端为连接段，中部为屈服段，所述连接段与屈服段之间设置有限位段，所述连接段、屈服段及限位段为一体，所述限位段与第二钢槽连接。 [0010] 优选地，所述限位段两侧设置有限位翅，所述第二钢槽侧壁设置有限位槽，所述限位翅穿过限位槽与第二钢槽侧壁插接，所述限位槽与限位翅插接处的长度小于限位槽的长度。 [0011] 优选地，所述自复位组件设置于第一钢槽与第二钢槽围成的空间内，所述自复位组件包括螺杆，所述螺杆的端部通过角钢和凹形钢板与耗能内芯连接段连接，所述螺杆上套设有碟簧，所述碟簧两端设置有可在螺杆上滑动的碟簧挡板，所述碟簧挡板外侧均设置有限位螺母。 [0012] 优选地，所述自复位组件可上下设置为两组，所述耗能内芯连接段上端和下端均设置有凹形钢板，上部自复位组件的螺杆端部通过角钢与所述连接段上端的凹形钢板固定连接，下部自复位组件的螺杆端部通过角钢与所述连接段下端的凹形钢板固定连接。 [0013] 优选地，所述螺杆上可设置多组碟簧。 [0014] 优选地，所述第一钢槽和第二钢槽侧壁设置有限位挡板，所述限位挡板的位置与限位螺母的位置对应，所述碟簧处于原长时，碟簧挡板内侧与碟簧端部接触，外侧与限位挡板接触。 [0015] 优选地，所述限位翅为梯形，其上底贯穿限位槽，下底与所述连接段固定连接，所述限位翅的腰与下底的夹角为60°。 [0016] 与现有技术相比，本发明的优点是： [0017] (1)本发明通过防屈曲支撑组件及自复位组件共同耗能，耗能内芯屈服之后变形量达到极限位置时，耗能内芯和自复位组件共同提供轴向刚度，实现限位功能，防止整个耗能支撑在减震过程中位移超限，保证使用安全。 [0018] (2)本发明的自复位组件采用碟簧作为复位材料，性能稳定且变形能力强，在拉压作用下都能为耗能支撑提供自复位能力，可以减小建筑结构的震后残余变形，降低震后修复难度和成本。 [0020] 图1为本发明整体结构示意图； [0021] 图2为图1中A‑A处的剖视图； [0022] 图3为本发明防屈曲支撑组件装配结构示意图； [0023] 图4为本发明耗能内芯的结构示意图； [0024] 图5为本发明自复位组件装配结构示意图； [0025] 图6为本发明自复位组件的运动结构图； [0026] 附图标记：1第一钢槽，2防屈曲支撑组件，21第一钢板，22第二钢板，23方形钢管，24耗能内芯，241连接段，242限位段，243屈服段，244限位翅，25第二钢槽，26限位槽，3自复位组件，31螺杆，32碟簧，33碟簧挡板，34限位螺母，4角钢，5凹形钢板，6限位挡板。 具体实施方式[0027] 以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 参考图1，本发明提出一种兼具限位与自复位功能的装配式防屈曲耗能支撑，包括第一钢槽1、防屈曲支撑组件2及自复位组件3，所述防屈曲支撑组件2两侧均设置有第一钢槽1，所述第一钢槽1与防屈曲支撑组件2围成的空间内设置有自复位组件3，所述自复位组件3端部与防屈曲支撑组件2连接。 [0029] 建筑发生位移时，本实施例中防屈曲支撑组件2屈服耗能，自复位组件3压缩耗能，当防屈曲支撑组件2屈服后变形达到一定程度，防屈曲支撑组件2和自复位组件3共同提供轴向刚度，达到限位效果，然后整个耗能支撑通过自复位组件3复位。 [0030] 具体的，所述防屈曲支撑组件2包括第一钢板21及第二钢板22，所述第一钢板21与第二钢板22之间上下设置有两个方形钢管23，两个方形钢管23之间设置有一字形的耗能内芯24，所述方形钢管23内填充有混凝土，所述方形钢管23与耗能内24之间填充有无粘结材料，所述耗能内芯24两侧设置有第二钢槽25，所述耗能内芯24两端为连接段241，中部为屈服段243，所述连接段241与屈服段243之间设置有限位段242，所述连接段241、屈服段243及限位段242为一体，所述限位段242两侧设置有限位翅244，所述第二钢槽25侧壁设置有限位槽26，所述限位翅244穿过限位槽26与第二钢槽25侧壁插接，所述限位槽26与限位翅255插接处的长度小于限位槽26的长度，所述连接段241通过角钢4和凹形钢板5与自复位组件3端部固定连接。 [0031] 建筑物受到外部荷载时，本实施例中一字形耗能内芯24的屈服段243承受外荷载产生拉伸或压缩变形，并通过变形消耗能量，随着荷载逐渐增大，耗能内芯24达到屈服状态，耗能内芯24的拉伸或压缩变形达到限位槽的极限长度，限位翅244接触限位槽26端部并被卡死，实现限位功能，防止耗能内芯24屈服后导致整体结构产生位移超限，而不论屈服段是受拉还是受压，自复位组件3均为受压状态，产生弹性压缩变形，当荷载作用结束之后，整个耗能支撑在自复位组件3弹性恢复力的作用下恢复到初始状态。 [0032] 具体的，所述自复位组件3设置于第一钢槽1与第二钢槽25围成的空间内，所述自复位组件3包括螺杆31，所述螺杆31的端部通过角钢4和凹形钢板5与耗能内芯24连接段241连接，所述螺杆31上套设有碟簧32，所述碟簧32两端设置有可在螺杆31上滑动的碟簧挡板33，所述碟簧挡板33外侧均设置有限位螺母34。 [0033] 本实施例中，屈服段在受拉或者受压状态下，带动螺杆31运动，碟簧挡板33由于惯性对碟簧32进行压缩，当荷载作用结束之后，碟簧32恢复原长，带动整个耗能支撑恢复到初始状态。 [0034] 进一步地，所述自复位组件可上下设置为两组，所述耗能内芯24连接段241上端和下端均设置有凹形钢板5，上部一组螺杆31端部通过角钢4与所述连接段241上端的凹形钢板4固定连接，下部一组螺杆31端部通过角钢4与所述连接段241下端的凹形钢板5固定连接，两组自复位组件3更能加强耗能支撑的减震效果和自复位效果，通过角钢4和凹形钢板5连接的方式，方便在震后检修或零件更换时各部位均可通过拆卸，迅速便捷的更换损伤部件，并保留其他完好部件。 [0035] 进一步地，所述螺杆31上可设置多组碟簧32。 [0036] 进一步地，所述第一钢槽1和第二钢槽25侧壁上对应设置有限位挡板6，所述限位挡板6的位置与限位槽26错开，所述碟簧32处于原长时，碟簧挡板33内侧与碟簧32端部接触，外侧与限位挡板6接触，限位挡板6的存在，方便自复位组件3的安装，同时有双重保险作用防止限位螺母34松动，无法对碟簧挡板33限位。 [0037] 进一步地，所述限位翅244为梯形，其上底贯穿限位槽26，位于第一钢槽1与第二钢槽25围成的空间内，且不影响自复位组件3的运动，下底与所述连接段241固定连接，所述限位翅244的腰与下底的夹角为60°，保证受力时耗能内芯24与第二钢槽25连接稳定，利用整体结构的轴向刚度实现限位功能。 [0038] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 |
||||||
