專利名稱：多屈服點免斷裂防屈曲支撐及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種建筑構件，特別是涉及一種多屈服點免斷裂防屈曲支撐及方法。
背景技術：
地震區(qū)的建筑結構都要考慮結構的抗震，在現(xiàn)有技術中，由于框架支撐結構的建 筑功能布置靈活、抗震性能良好而得到廣泛應用，但是由于框架支撐結構體系中的鋼支撐 在受壓時會產生屈曲，故往往需要加大支撐的斷面以符合設計需求，這樣材料的浪費較多， 并且增大了地震響應，從而又降低了其經濟性，即便如此，仍然不能保證在強震動下避免屈 曲的發(fā)生，在框架支撐體系中采用防屈曲支撐代替普通鋼支撐可減小結構剛度、避免大震 下的支撐失穩(wěn)，因此，防屈曲支撐得到了越來越多地應用。目前，防屈曲支撐一般由三個基本部分組成，一是屈服單元，二是屈曲約束單元和 三是連接單元，當屈服單元受壓時，由于受到外部的屈曲約束單元的約束，使得屈服單元不 會發(fā)生屈曲，當壓力達到其屈服極限時，屈服單元會發(fā)生屈服從而消耗輸入體系的能量，防 屈曲支撐的一個重要性能指標是其延展性能，也就是防屈曲支撐極限伸長量與屈服伸長量 的比值。普通的防屈曲支撐均采用單一材料制成，由于受單一材料性質的限制，普通的防 屈曲支撐的延展性能并不很好，而自然界實際發(fā)生的地震有大有小，一般可以根據烈度區(qū) 分為小震、中震、大震、超大震；而普通防屈曲支撐在小震下進入工作，則在大震下就容易斷 裂；而要保證大震下不斷裂，則必須設置成在小震時不能進入工作，在現(xiàn)有技術中，目前的 普通防屈曲支撐一般是在小震下不工作，以實現(xiàn)大震時不斷裂的目的。因此，普通防屈曲支撐在小震下與普通鋼支撐作用相差不大，并沒有進行工作，起 到消能作用，改善建筑物在小震下抗震性能的目標并沒有實現(xiàn)，從而使防屈曲支撐的應用 仍受到相當大的限制，普通防屈曲支撐存在的另一個問題是其在超出工作范圍時會發(fā)生斷 裂，導致其瞬間喪失承載力和剛度，這種情況一般在建筑遭受超大震時出現(xiàn)，而建筑在超大 震作用下，一般已接近倒塌，如果此時防屈曲支撐的承載力和剛度突然喪失，很容易導致建 筑物直接發(fā)生倒塌。對于現(xiàn)有技術中的普通防屈曲支撐，總結有以下的不足。1.現(xiàn)有技術中大多的普通防屈曲支撐，在小震時不能起作用。2.在大震或超大震時易出現(xiàn)承載力和剛度突然喪失。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種多屈服點免斷裂防屈曲支撐及方法，其基本原理之一 是利用兩種不同性能的屈服裝置分別進入屈服來消耗能量，在小震時一次屈服單元進行工 作，中、大地震時一次屈服單元和二次屈服單元同時工作。其發(fā)明目的是利用兩種不同性能的支撐相并聯(lián)，并且分別進入屈服來消耗能量， 在應對中、小地震時一次屈服單元進行工作，大、中地震時二次屈服單元工作，由于采用兩種不同性能的支撐制作屈服單元，防屈曲支撐的延展性能得到了很大提高，在大、中、小地 震時均能發(fā)揮出消耗能量的作用，并通過免斷裂單元在超大地震作用下，該防屈曲支撐不 會發(fā)生斷裂，可以繼續(xù)工作的方法。本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是通過本實施例中的具體結構，實現(xiàn)一次屈服單元和二 次屈服單元的并聯(lián)組合，從而根據具體結構達到在不同地震度的情況下實現(xiàn)消耗能量，杜 絕建筑物倒塌，減少地震損失，以彌補現(xiàn)有技術中屈曲支撐的不足。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種多屈服點免斷裂防屈曲支撐方法，它包括有一次屈服單元、二次屈服單元和 免斷裂單元，所述二次屈服單元由腹板屈服和夾持約束構成，所述一次屈服單元和二次屈 服單元分別采用兩種不同屈服機制制作，所述一次屈服單元和二次屈服單元為并聯(lián)關系， 在小震情況下一次屈服單元進入工作狀態(tài)，中、大震情況下二次屈服單元進入工作狀態(tài)，并 且與一次屈服單元共同消耗能量，在大震或超大震情況下免斷裂單元工作，防止支撐剛度 突然喪失，杜絕建筑物直接發(fā)生倒塌。所述一次屈服單元為上下兩側分別固定的鉛塊，在發(fā)生相對位移時，使鉛塊產生 剪切變形，進入屈服狀態(tài)，并消耗能量；所述二次屈服單元中的腹板屈服為除卻翼緣后的工 字鋼腹板，所述夾持約束為兩個挾持在工字鋼腹板兩側的夾持鋼管構成，當中、大震情況工 字鋼腹板受壓變形，夾持約束的夾持鋼管約束了工字鋼腹板發(fā)生的失穩(wěn)破壞；免斷裂單元 為兩個挾持在工字鋼腹板兩側的夾持鋼管采用螺栓與長螺栓孔固定，在夾持在大震或超大 震時，螺栓與長螺栓孔之間發(fā)生擠壓，防屈曲支撐剛度增大，可防止工字鋼腹板斷裂。一種多屈服點免斷裂防屈曲支撐，它包括有一次屈服單元、二次屈服單元和免斷 裂單元，所述二次屈服單元由腹板屈服和夾持約束構成，所述的二次屈服單元中的腹板屈 服是在工字鋼的中部去除了翼緣后的工字鋼腹板，所述工字鋼兩端為支撐區(qū)，中部去除了 翼緣的部分為二次屈服單元消能區(qū)；所述夾持約束是在工字鋼兩側分別設置有夾持鋼管， 所述一次屈服單元是在位于工字鋼上支撐區(qū)的工字鋼翼緣與夾持鋼管之間設置有鉛塊，所 述鉛塊的兩個側面分別與其相對應的工字鋼翼緣和夾持鋼管相固連，所述免斷裂單元是在 工字鋼兩側的夾持鋼管上相對應的位置上設置有數個長槽型螺栓孔，在位于工字鋼支撐部 所對應夾持鋼管上長槽型螺栓孔的工字鋼上設有螺栓孔，所述夾持鋼管通過穿過螺栓孔的 螺栓與長螺栓孔固定在所述工字鋼腹板的兩側。作為進一步的優(yōu)化，所述多屈服點免斷裂防屈曲支撐，包括有間隙阻隔單元，間隙 阻隔單元為墊片，該墊片設置在夾持鋼管和二次屈服單元消能區(qū)的工字鋼腹板之間。作為進一步的優(yōu)化，所述夾持鋼管為截面呈方形的通管。本發(fā)明的多屈服點免斷裂防屈曲支撐及方法，結構簡單，加工方便，性能穩(wěn)定，成 本低廉，免于維護、具有多個屈服點，可在小震下發(fā)揮消能作用，在大震下可穩(wěn)定工作，同時 具有超大震下的防斷裂措施，能夠較為明顯的減小震害，可廣泛用于新建建筑結構或已有 建筑的加固中，以達到抗震抗風、提高結構剛度、控制側移的目的。


圖1為本發(fā)明的側視結構示意圖。圖2為圖1的俯視結構示意圖。
圖3為圖1中C-C向剖視結構示意圖。圖4為圖1中D-D向剖視結構示意圖。圖5為圖1中E-E向剖視結構示意圖。圖6為現(xiàn)有技術中防屈曲支撐的出力曲線圖。圖7為本發(fā)明中防屈曲支撐的出力曲線圖。圖中，1支撐區(qū)、2夾持鋼管、3墊片、4螺栓與長螺栓孔、5工字鋼腹板、6工字鋼翼 緣、7 二次屈服單元、8 —次屈服單元、9工字鋼、10鉛塊。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明中的具體實施例作進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明涉及的多屈服點免斷裂防屈曲支撐方法，它包括有一次 屈服單元8、二次屈服單元7和免斷裂單元，所述二次屈服單元7由腹板屈服和夾持約束構 成，所述一次屈服單元8和二次屈服單元7分別采用兩種不同屈服機制制作，所述一次屈服 單元8和二次屈服單元7為并聯(lián)關系，在小震情況下一次屈服單元8進入工作狀態(tài)，中、大 震情況下二次屈服單元7進入工作狀態(tài)，并且與一次屈服單元8共同消耗能量，在大震或超 大震情況下免斷裂單元工作，防止支撐剛度突然喪失，杜絕建筑物直接發(fā)生倒塌。所述一次屈服單元8為上下兩側分別固定的鉛塊10，在發(fā)生相對位移時，使鉛塊 10產生剪切變形，進入屈服狀態(tài)，并消耗能量；所述二次屈服單元7中的腹板屈服為除卻翼 緣后的工字鋼腹板5，所述夾持約束為兩個挾持在工字鋼腹板5兩側的夾持鋼管2構成，當 中、大震情況工字鋼腹板5受壓變形，夾持約束的夾持鋼管2約束了工字鋼腹板5發(fā)生的 失穩(wěn)破壞；免斷裂單元為兩個挾持在工字鋼腹板5兩側的夾持鋼管2采用螺栓與長螺栓孔 4固定，在大震或超大震時，螺栓與長螺栓孔4之間發(fā)生擠壓，防屈曲支撐剛度增大，可防止 工字鋼腹板斷裂。如圖3-圖5所示，本發(fā)明涉及的多屈服點免斷裂防屈曲支撐，它包括有一次屈服 單元8、二次屈服單元7和免斷裂單元，所述二次屈服單元7由腹板屈服和夾持約束構成，所 述的二次屈服單元7中的腹板屈服是在工字鋼9的中部去除了翼緣后的工字鋼腹板5，所述 工字鋼9兩端為支撐區(qū)1，中部去除了翼緣的部分為二次屈服單元7消能區(qū)；所述夾持約束 是在工字鋼9兩側分別設置有夾持鋼管2，所述一次屈服單元8是在位于工字鋼9支撐區(qū)上 的工字鋼翼緣6與夾持鋼管2之間設置有鉛塊10，所述鉛塊10的兩個側面分別與其相對應 的工字鋼翼緣6和夾持鋼管2相固連，所述免斷裂單元是在工字鋼9兩側的夾持鋼管2上 相對應的位置上設置有數個螺栓與長螺栓孔，在位于工字鋼支撐部1所對應夾持鋼管2上 的螺栓與長螺栓孔的工字鋼9上設有螺栓孔，所述夾持鋼管2通過穿過螺栓孔的螺栓與長 螺栓孔固定在所述工字鋼腹板5的兩側。作為進一步的優(yōu)化，所述多屈服點免斷裂防屈曲支撐，包括有間隙阻隔單元，間隙 阻隔單元為墊片3，該墊片3設置在夾持鋼管2和二次屈服單元7消能區(qū)的工字鋼腹板5之 間。作為進一步的優(yōu)化，所述夾持鋼管2為截面呈方形的通管。圖6為現(xiàn)有技術中一般防屈曲支撐的出力曲線圖，通過曲線圖看到，在初始階段 出力曲線為一個斜線，表明在此階段中防屈曲支撐沒有消耗能量，在大震和大震過后的階段出力曲線回轉形成一個滯回環(huán)，表明在此階段中防屈曲支撐在逐漸縮小和喪失消耗能量 的能力或已完全斷裂。圖7為本發(fā)明中的多屈服點免斷裂防屈曲支撐出力曲線圖，將工字型鋼9的兩端 形成支撐區(qū)1，在小震作用下建筑框架結構會發(fā)生側向變形，工字型鋼9也隨著發(fā)生側向變 形，此時借助于一次屈服單元8與夾持鋼管2發(fā)生相對軸向位移，鉛塊10發(fā)生剪切變形、進 入屈服并消耗能量；在中震和大震作用下，二次屈服單元7會進入屈服，在地震力的往復作 用下，消能支撐承受往復拉力和壓力的作用，在屈曲約束單元的約束下，二次屈服單元7不 會發(fā)生失穩(wěn)破壞，實現(xiàn)消能目標；地震作用超出大震水平時，螺栓與長螺栓孔4之間發(fā)生擠 壓，消能支撐剛度增大，可防止消能段的斷裂，并能防止結構倒塌。綜上所述，本發(fā)明中的多屈服點免斷裂防屈曲支撐的結構簡單，加工方便，性能穩(wěn) 定，成本低廉，免于維護、具有多個屈服點，可在小震下發(fā)揮消能作用，在大震下可穩(wěn)定工 作，同時具有超大震下的防斷裂措施，能夠較為明顯的減小震害，可廣泛用于新建建筑結構 或已有建筑的加固中，以達到抗震抗風、提高結構剛度、控制側移的目的。以上所述僅為本發(fā)明的較佳具體實施例，并非用來局限本發(fā)明的專利范圍，凡運 用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構變化，均同理包含于本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種多屈服點免斷裂防屈曲支撐方法，其特征在于，它包括有一次屈服單元、二次屈 服單元和免斷裂單元，所述二次屈服單元由腹板屈服和夾持約束構成，所述一次屈服單元 和二次屈服單元分別采用兩種不同屈服機制制作，所述一次屈服單元和二次屈服單元為并 聯(lián)關系，在小震情況下一次屈服單元進入工作狀態(tài)，中、大震情況下二次屈服單元進入工作 狀態(tài)，并且與一次屈服單元共同消耗能量，在大震或超大震情況下免斷裂單元工作，防止支 撐剛度突然喪失，杜絕建筑物直接發(fā)生倒塌。
2.根據權利要求1所述的多屈服點免斷裂防屈曲支撐方法，其特征在于，所述一次屈 服單元為上下兩側分別固定的鉛塊，在發(fā)生相對位移時，使鉛塊產生剪切變形，進入屈服狀 態(tài)，并消耗能量；所述二次屈服單元中的腹板屈服為除卻翼緣后的工字鋼腹板，所述夾持約 束為兩個挾持在工字鋼腹板兩側的夾持鋼管構成，當中、大震情況工字鋼腹板受壓變形，夾 持約束的夾持鋼管約束了工字鋼腹板發(fā)生的失穩(wěn)破壞；免斷裂單元為兩個挾持在工字鋼腹 板兩側的夾持鋼管采用螺栓與長螺栓孔固定，在夾持在大震或超大震時，螺栓與長螺栓孔 之間發(fā)生擠壓，防屈曲支撐剛度增大，可防止工字鋼腹板斷裂。
3.一種多屈服點免斷裂防屈曲支撐，其特征在于，它包括有一次屈服單元、二次屈服單 元和免斷裂單元，所述二次屈服單元由腹板屈服和夾持約束構成，所述的二次屈服單元中 的腹板屈服是在工字鋼的中部去除了翼緣后的工字鋼腹板，所述工字鋼兩端為支撐區(qū)，中 部去除了翼緣的部分為二次屈服單元消能區(qū)；所述夾持約束是在工字鋼兩側分別設置有夾 持鋼管，所述一次屈服單元是在位于工字鋼上支撐區(qū)的工字鋼翼緣與夾持鋼管之間設置有 鉛塊，所述鉛塊的兩個側面分別與其相對應的工字鋼翼緣和夾持鋼管相固連，所述免斷裂 單元是在工字鋼兩側的夾持鋼管上相對應的位置上設置有數個螺栓與長螺栓孔，在位于工 字鋼支撐部所對應夾持鋼管上的螺栓與長螺栓孔的工字鋼上設有螺栓孔，所述夾持鋼管通 過穿過螺栓孔的螺栓與長螺栓孔固定在所述工字鋼腹板的兩側。
4.根據權利要求3所述的多屈服點免斷裂防屈曲支撐，其特征在于，包括有間隙阻隔 單元，間隙阻隔單元為墊片，該墊片設置在夾持鋼管和二次屈服單元消能區(qū)的工字鋼腹板 之間。
5.根據權利要求3所述的多屈服點免斷裂防屈曲支撐，其特征在于，所述夾持鋼管為 截面呈方形的通管。
全文摘要
本發(fā)明涉及的多屈服點免斷裂防屈曲支撐及方法，有一次屈服單元、二次屈服單元和免斷裂單元，所述一次屈服單元和二次屈服單元分別采用兩種不同屈服機制并聯(lián)工作，防屈曲支撐中二次屈服單元是由腹板屈服和夾持約束構成，一次屈服單元是在位于工字鋼翼緣與夾持鋼管之間設置有鉛塊，免斷裂單元是在工字鋼兩側的夾持鋼管上設置有數個長槽型螺栓孔，本方案結構簡單，加工方便，性能穩(wěn)定，成本低廉，免于維護、具有多個屈服點，可在小震下發(fā)揮消能作用，在大震下可穩(wěn)定工作，同時具有超大震下的防斷裂措施，能夠較為明顯的減小震害，可廣泛用于新建建筑結構或已有建筑的加固中，以達到抗震抗風、提高結構剛度、控制側移的目的。
文檔編號E04B1/98GK102080420SQ20101057007
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者李文峰, 苗啟松 申請人:李文峰, 苗啟松