一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，主要包括耗能內(nèi)芯、內(nèi)管、外管、連接件、端板、兩組預(yù)應(yīng)力鋼絞線和碟簧復(fù)位裝置。內(nèi)管和外管既是復(fù)位系統(tǒng)的傳力部件，又是耗能內(nèi)芯的約束部件，使得耗能內(nèi)芯不需要單獨(dú)設(shè)置約束部件，節(jié)省了材料用量；耗能內(nèi)芯與內(nèi)管和外管通過(guò)自攻螺絲連接，便于支撐裝配和震后更換；復(fù)位系統(tǒng)由兩組鋼絞線和碟簧復(fù)位裝置三者串聯(lián)而成，極大增強(qiáng)了支撐的變形能力；復(fù)位系統(tǒng)中的碟簧組合在外力作用下壓并后，支撐剛度增大，可以防止結(jié)構(gòu)層間變形集中，使結(jié)構(gòu)層間變形更加均勻，有效提高結(jié)構(gòu)在罕遇地震甚至極罕遇地震作用下的抗倒塌能力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐
本專(zhuān)利技術(shù)涉及土木工程消能減震

技術(shù)介紹
屈曲約束支撐(BRB)由于其滯回曲線飽滿(mǎn)、耗能能力強(qiáng)、拉壓性能相近的特點(diǎn)，越來(lái)越多地應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)BRB及BRB框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了廣泛研究。雖然BRB彌補(bǔ)了傳統(tǒng)中心支撐框架強(qiáng)震下支撐易受壓屈曲的缺點(diǎn)，但是相關(guān)研究表明，由于BRB屈服后剛度較小，結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下易出現(xiàn)層間變形集中現(xiàn)象，且存在明顯的震后殘余變形。自復(fù)位耗能支撐由于兼具耗能和復(fù)位能力，并且與主體框架連接方便，成為近年的研究熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于不同的復(fù)位材料和耗能機(jī)制提出了多種自復(fù)位耗能支撐，其中自復(fù)位屈曲約束支撐引入了BRB穩(wěn)定的耗能機(jī)制，具有良好的滯回性能，但是也存在一些問(wèn)題：(1)作為復(fù)位材料，鋼絞線彈性變形能力不足，復(fù)合材料纖維筋錨固困難，形狀記憶合金(SMA)具有優(yōu)越的變形能力，但是其造價(jià)較高，且力學(xué)性能受溫度影響較大，蝶形彈簧通過(guò)合理的組合方式可以滿(mǎn)足不同的承載力和變形要求，但是基于碟簧的自復(fù)位屈曲約束支撐往往需要大量的焊接工作或裝配工作；(2)既有自復(fù)位屈曲約束支撐的耗能內(nèi)芯往往采用焊接連接，震后損傷部件更換困難；(3)支撐屈服后剛度過(guò)小則不能有效抑制結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的層間變形集中效應(yīng)，而屈服后剛度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致支撐的連接節(jié)點(diǎn)和相鄰構(gòu)件內(nèi)力過(guò)大而破壞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有自復(fù)位屈曲約束支撐研究的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐。通過(guò)鋼絞線與碟簧裝置串聯(lián)增加支撐的變形能力和屈服后剛度，耗能內(nèi)芯采用自攻螺絲連接，便于安裝和更換。本專(zhuān)利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是：一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，其特征在于：包括外管(1)、耗能內(nèi)芯(2)、內(nèi)管(3)、左連接件(5)、右連接件(6)、左端板(7)、右端板(8)、第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)和碟簧復(fù)位裝置(14)；左連接件(5)與內(nèi)管(3)連接，右連接件(6)與外管(1)連接；耗能內(nèi)芯(2)位于內(nèi)管(3)和外管(1)之間，并且其左端與內(nèi)管(3)連接，右端與外管(1)連接；第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)和碟簧復(fù)位裝置(14)三者串聯(lián)，第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)左端錨固于左端板(7)，第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)錨固于右端板(8)；左端板(7)和右端板(8)依靠鋼絞線的預(yù)應(yīng)力頂緊外管(1)和內(nèi)管(3)。上述裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，該裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐包括耗能系統(tǒng)和復(fù)位系統(tǒng)。所述耗能系統(tǒng)主要包括外管1、耗能內(nèi)芯2、內(nèi)管3、左連接件5、右連接件6，外管1和內(nèi)管3同軸且等長(zhǎng)，耗能內(nèi)芯2兩側(cè)的約束板4防止耗能內(nèi)芯2受壓時(shí)的側(cè)向變形。所述復(fù)位系統(tǒng)主要包括第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12和碟簧復(fù)位裝置14，兩組鋼絞線均由四根鋼絞線組成，且位置相差90度。碟簧復(fù)位裝置14包括碟簧組合14a、導(dǎo)管14b、碟簧擋板14c、固定螺栓14d。碟簧組合14a由單片碟簧通過(guò)疊合和對(duì)合組成，碟簧擋板14c沿周邊開(kāi)有圓孔，以便第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11和第二組鋼絞線12穿過(guò)。左連接件5與內(nèi)管3連接，右連接件6與外管1連接。耗能內(nèi)芯2位于內(nèi)管3和外管1之間，并且其左端與內(nèi)管3通過(guò)自攻螺絲9連接，右端與外管1通過(guò)自攻螺絲10連接。第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12和碟簧復(fù)位裝置14三者串聯(lián)，第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11左端錨固于左端板7，第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12錨固于右端板8。左端板7和右端板8依靠鋼絞線的預(yù)應(yīng)力頂緊外管1和內(nèi)管3。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：內(nèi)管和外管既是復(fù)位系統(tǒng)的傳力部件，又是耗能內(nèi)芯的約束部件，使得耗能內(nèi)芯不需要單獨(dú)設(shè)置約束部件，節(jié)省了材料用量。耗能內(nèi)芯與內(nèi)管和外管通過(guò)自攻螺絲連接，便于支撐裝配和震后更換。復(fù)位系統(tǒng)由兩組鋼絞線和碟簧復(fù)位裝置三者串聯(lián)而成，極大增強(qiáng)了支撐的變形能力。復(fù)位系統(tǒng)中的碟簧組合在外力作用下壓并后，支撐剛度增大，可以防止結(jié)構(gòu)層間變形集中，使結(jié)構(gòu)層間變形更加均勻，有效提高結(jié)構(gòu)在罕遇地震甚至極罕遇地震作用下的抗倒塌能力。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的整體示意圖；圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的縱向剖面圖；圖3為本專(zhuān)利技術(shù)的內(nèi)管及左連接件示意圖；圖4為本專(zhuān)利技術(shù)的外管及右連接件示意圖；圖5為本專(zhuān)利技術(shù)的耗能內(nèi)芯及約束板示意圖；圖6為本專(zhuān)利技術(shù)的復(fù)位系統(tǒng)示意圖；圖7為本專(zhuān)利技術(shù)的碟簧復(fù)位裝置示意圖；圖8為本專(zhuān)利技術(shù)的構(gòu)造簡(jiǎn)圖；圖9為本專(zhuān)利技術(shù)受拉狀態(tài)和受壓狀態(tài)示意圖。數(shù)字標(biāo)記：外管1、耗能內(nèi)芯2、內(nèi)管3、左連接件5、右連接件6、左端板7、右端板8、第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12、碟簧復(fù)位裝置14；耗能內(nèi)芯2：非屈服段2a、過(guò)渡段2b、屈服段2c；碟簧復(fù)位裝置14：碟簧組合14a、導(dǎo)管14b、碟簧擋板14c、固定螺栓14d。具體實(shí)施方式下面通過(guò)附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案。一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，如圖1～9所示，該裝配式包括外管1、耗能內(nèi)芯2、內(nèi)管3、左連接件5、右連接件6、左端板7、右端板8、第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12和碟簧復(fù)位裝置14。左連接件5與內(nèi)管3采用焊接連接，右連接件6與外管1采用焊接連接。耗能內(nèi)芯2位于內(nèi)管3和外管1之間，并且其左端與內(nèi)管3通過(guò)自攻螺絲9連接，右端與外管1通過(guò)自攻螺絲10連接。第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12和碟簧復(fù)位裝置14三者串聯(lián)，第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11左端錨固于左端板7，第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12錨固于右端板8。左端板7和右端板)依靠鋼絞線的預(yù)應(yīng)力頂緊外管1和內(nèi)管3。外管1和內(nèi)管3同軸且等長(zhǎng)，內(nèi)管1左端上下管壁和外管1上下管壁開(kāi)有圓孔，以便與耗能內(nèi)芯2通過(guò)自攻螺絲連接。耗能內(nèi)芯2為一字型截面，并且包含非屈服段2a、過(guò)渡段2b和屈服段2c三部分，非屈服段2a開(kāi)有圓孔，以便于內(nèi)管3和外管1通過(guò)自攻螺絲9和10連接。內(nèi)芯側(cè)面布置有約束板4，以防止內(nèi)芯受壓時(shí)屈曲，約束板4焊接在內(nèi)管3管壁。左連接件5為十字形截面，右連接件6為T(mén)形截面，且右連接件6位于外管管壁兩側(cè)。左連接件5和右連接件6均開(kāi)有螺栓孔，以便支撐與主體框架通過(guò)螺栓連接。左端板7為正方形鋼板，開(kāi)有十字形槽孔和四個(gè)圓孔，以便左連接件5和第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11穿過(guò)。右端板8為矩形鋼板，開(kāi)有四個(gè)圓孔，以便第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12穿過(guò)。第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11和第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線12均有四根鋼絞線組成，兩組鋼絞線長(zhǎng)度可以相同，也可以不同。碟簧復(fù)位裝置14包括碟簧組合14a、導(dǎo)管14b、碟簧擋板14c、固定螺栓14d。碟簧組合14a由單片碟簧通過(guò)疊合和對(duì)合組成，以滿(mǎn)足支撐的承載力和變形要求；碟簧擋板14c沿周邊開(kāi)有圓孔，以便第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線11和第二組鋼絞線12穿過(guò)。耗能內(nèi)芯2可采用Q235鋼或低屈服點(diǎn)鋼加工，而支本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，其特征在于：包括外管(1)、耗能內(nèi)芯(2)、內(nèi)管(3)、左連接件(5)、右連接件(6)、左端板(7)、右端板(8)、第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)和碟簧復(fù)位裝置(14)；/n左連接件(5)與內(nèi)管(3)連接，右連接件(6)與外管(1)連接；/n耗能內(nèi)芯(2)位于內(nèi)管(3)和外管(1)之間，并且其左端與內(nèi)管(3)連接，右端與外管(1)連接；/n第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)和碟簧復(fù)位裝置(14)三者串聯(lián)，第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)左端錨固于左端板(7)，第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)錨固于右端板(8)；/n左端板(7)和右端板(8)依靠鋼絞線的預(yù)應(yīng)力頂緊外管(1)和內(nèi)管(3)。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，其特征在于：包括外管(1)、耗能內(nèi)芯(2)、內(nèi)管(3)、左連接件(5)、右連接件(6)、左端板(7)、右端板(8)、第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)和碟簧復(fù)位裝置(14)；
左連接件(5)與內(nèi)管(3)連接，右連接件(6)與外管(1)連接；
耗能內(nèi)芯(2)位于內(nèi)管(3)和外管(1)之間，并且其左端與內(nèi)管(3)連接，右端與外管(1)連接；
第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)、第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)和碟簧復(fù)位裝置(14)三者串聯(lián)，第一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(11)左端錨固于左端板(7)，第二組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(12)錨固于右端板(8)；
左端板(7)和右端板(8)依靠鋼絞線的預(yù)應(yīng)力頂緊外管(1)和內(nèi)管(3)。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，其特征在于：外管(1)和內(nèi)管(3)均為方形截面鋼管，且內(nèi)管(3)左端和外管(1)右端均開(kāi)有圓孔，以便與內(nèi)芯(2)連接。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式自復(fù)位屈曲約束支撐，其特征在于：內(nèi)芯(2)為一字型截面，并且包含非屈服段(2a)、過(guò)渡段(2b)和屈服段(2c)三部分，非屈服段(2a)開(kāi)有圓孔，以便于內(nèi)管(3)和外管(1)連接，內(nèi)芯側(cè)面布置有約束板(...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張超眾，郭小農(nóng)，王麗，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31