專利名稱：多級并聯(lián)防屈曲支撐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抗震支撐構件，特別是一種防屈曲耗能支撐構件。
背景技術：
防屈曲支撐是通過鋼材的軸向拉壓來消耗能量的構件，它由防屈曲支撐內(nèi)芯和約束部件構成，約束部件的作用為防止內(nèi)芯在受壓時發(fā)生多段屈曲，使內(nèi)芯在拉力和壓力作用下都能達到全截面的充分屈服。能更好的消耗輸入結構的地震能量，從而起到抗震耗能作用。理想的防屈曲支撐要求其性能為低屈服，確保在小震下就可以耗能；耗能能力大，保證在大震下也可以達到減震耗能的效果；變形量大，與地震作用下的建筑物的層間變形相適應。然而，在實際實施中，上述技術要求不可能在一根連續(xù)的支撐桿件中實現(xiàn)。為了優(yōu)化防屈曲支撐性能，科研人員從兩個方面去向理想的防屈曲支撐靠近，一個是通過改變耗能核心區(qū)的材料，一個是改變耗能支撐的結構形式。目前存在的防屈曲支撐一般為只有一個耗能核心的單級或多級耗能核心并聯(lián)的情況，多級耗能核心并聯(lián)的情況是以鉛為其第一耗能段為鉛制，第二耗能段為鋼制，原理是通過鉛的摩擦力來實現(xiàn)耗能，而鉛的摩擦力很難控制，主要影響因素有，接觸面積、正壓力和鉛的摩擦系數(shù)。因此，無法實現(xiàn)準確控制變形，另外其變形量的大小取決于第二耗能段的變形量，也無法很好的實現(xiàn)理想的防屈曲支撐對變形量大這一性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多級并聯(lián)防屈曲支撐，要解決現(xiàn)有的多級并聯(lián)防屈曲支撐沒有專門的位移控制裝置，耗能段的變形不易控制以及整個支撐的耗能能力較小的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
一種多級并聯(lián)防屈曲支撐，由左端部傳力單元G、右端部傳力單元K以及耗能單元L組成，所述耗能單元L由約束體和耗能核心組成，所述約束體和耗能核心之間留有間隙A，所述耗能核心至少為兩階，其中，一階耗能核心由通長軸力桿的中間區(qū)段充當，所述通長軸力桿在其長度方向為變截面，中間區(qū)段比端部區(qū)段的截面?。黄溆嚯A耗能核心獨立放置在一階耗能核心兩側，任意相鄰兩階耗能核心之間預留有間隙B ；所述其余階耗能核心和約束體向左右延伸與軸力桿兩端部共同形成左端部傳力單元G和右端部傳力單元K，在左端部傳力單元G和右端部傳力單元K中通過設置傳力塊和大小不等的凹槽配合形成可動的傳力分配機制，所述凹槽開設在其余階耗能核心和約束體向左右延伸區(qū)段上，其長度隨耗能核心逐級變化，最大的凹槽開設在約束體上。所述凹槽的數(shù)目與耗能核心的階數(shù)相等。所述傳力塊與通長軸力桿固定為一體，或獨立。所述通長軸力桿為鋼板、工字鋼、H字鋼、十字型鋼或鋼板和型鋼組合。
所述約束體為方鋼、圓鋼管混凝土、方鋼管混凝土或矩形鋼管混凝土。所述圓鋼管混凝土或方鋼管混凝土的內(nèi)壁設置有擋板。所述間隙A和間隙B內(nèi)填充有石蠟制品、聚四氟乙烯或隔板。所述其余階耗能核心為鋼板。與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果
本發(fā)明的可控耗能量為所有耗能單元耗能量的總和，可以實現(xiàn)耗能構件初始屈服低而整體變形大的需要，避免了在大荷載作用下支撐的破壞，確保了支撐的安全，延長了使用壽命。另外，本發(fā)明所采用的構件和耗能材料均為鋼材，材料來源范圍廣，成本低，使用壽命長，同時，由于擴大了可控變形量，繼而擴大了耗能支撐的使用范圍。其次，通過采用屈服點確定的鋼材和凹凸配合的傳力機制，實現(xiàn)變形完全可控。還有，通過將最大的凹槽開設在約束體上，實現(xiàn)限位功能，使耗能支撐外力通過傳力機制直接傳導到整根桿件上，防止了耗能核心區(qū)的突然斷裂，有助于實現(xiàn)了 “大震不倒” 的設防目標，最大程度的保護生命財產(chǎn)。再者，本發(fā)明所述耗能支撐可根據(jù)實際進行分段生產(chǎn)，然后根據(jù)實際需要靈活組裝，可實現(xiàn)集約化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，擴大應用范圍。本發(fā)明可廣泛應用于建筑物的耗能減震。


下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。圖1是本發(fā)明實施例一結構側視圖。圖2是圖IA-A處剖視圖。圖3是圖IB-B處剖視圖。圖4是圖2C-C處剖視圖。圖5是本發(fā)明實施例二結構側視圖。圖6是圖5A-A處剖視圖。圖7是圖5B-B處剖視圖。圖8是圖6C-C處剖視圖。圖9為本發(fā)明試驗滯回曲線圖。附圖標記1 一通長軸力桿、2 —約束體、3 —間隙A、4 一一階耗能核心、5 —二階耗能核心、6 —三階耗能核心、7 —傳力塊、8 —裝配螺栓、9 一短槽、10 —長槽、11 一限位槽、 12 一圓栓孔、13 —長圓栓孔、14 一間隙B、15 —擋板。
具體實施例方式
實施例一參見圖1至圖4所示，一種多級并聯(lián)防屈曲支撐，為通長軸力桿1和包裹在通長軸力桿周圍的約束體2形成的細長型桿件，所述通長軸力桿和約束體之間預留有間隙 A3，所述細長型桿件劃分為左端部傳力單元G、右端部傳力單元K以及耗能單元L，所述通長軸力桿1為H字鋼，其在耗能單元L處的截面比在左端部傳力單元G和右端部傳力單元K 處的截面小，所述約束體2為方鋼，所述耗能單元L包括三個相互并聯(lián)的耗能單元分別為一階耗能核心4、二階耗能核心5、三階耗能核心6、其中，一階耗能核心4由通長軸力桿的腹板充當，其與傳力塊7固定，二階耗能核心5和三階耗能核心6均為鋼板，分置于一階耗能核心4兩側，且和一階耗能核心4之間預留有便于滑動的間隙B14，所述左端部傳力單元G和右端部傳力單元K中通過凹槽和傳力塊7配合形成可動的傳力分配機制，所述傳力塊7安裝在通長軸力桿1上，所述凹槽開設在約束體2上，其長度逐級變化，與二階耗能核心5相對應的凹槽為短槽9，和三階耗能核心6相對應的凹槽為長槽10，與傳力塊7相對應的槽為限位槽11。另外，在左端部傳力單元G和右端部傳力單元K處的通長通長軸力桿1和約束體2上對應開有長圓栓孔13，裝配螺栓8穿過長圓栓孔13將通長通長軸力桿1和約束體2 固定為一體。在耗能單元L處，約束體2上開圓栓孔12，兩側的約束體2通過穿圓栓孔12 的裝配螺栓8裝配為一體。所述凹槽的數(shù)目與耗能核心的階數(shù)相等。所述傳力塊7通長軸力桿固定為一體，或獨立。所述耗能單元L至少為一個，每個耗能單元均由約束體和耗能核心組成，所有耗能單元之間并聯(lián)，形成耗能支撐的總耗能區(qū)段。實施例二，參見圖5至圖8，與實施例一不同的是，所述通長軸力桿1為十字型鋼， 所述約束體2為方鋼管混凝土，方鋼管混凝土內(nèi)壁可設置擋板15。所述約束體2包裹在通長通長軸力桿1外壁，兩者之間預留有間隙A3。上述實施例一和二中所述間隙A3和間隙B14內(nèi)填充有石蠟或聚四氟乙烯等利于滑動的物質(zhì)或材料或隔板，所述隔板為鋼板，橡膠板等。除上述實施例一和實施例二所列，所述通長軸力桿1還可為鋼板、工字鋼或鋼板和型鋼組合等。所述約束體2還可為圓鋼管混凝土等，其內(nèi)壁也可設置有擋板15。除上述所列的三階耗能核心的情況，實際工程中可根據(jù)實際變形需要，在此基礎上增加耗能單元，同時相應增加凹槽，并逐級增加凹槽長度。本發(fā)明所述多級并聯(lián)防屈曲支撐的工作原理為當剛承受外荷載時，傳力塊7和一階耗能核心4 一起承受外荷載，通過傳力塊7在短槽9內(nèi)往復運動耗能，當傳力塊7與短槽9全面接觸，此后，傳力塊7和一階耗能核心4以及二階耗能核心5共同承受外荷載，傳力塊7在長槽10內(nèi)運動，當傳力塊7與長槽10全面接觸后，傳力塊7、一階耗能核心4、二階耗能核心5和三階耗能核心6共同在限位槽11內(nèi)運動，當當傳力塊7與限位槽11全面接觸后，一階耗能核心4、二階耗能核心5和三階耗能核心6和通長軸力桿以及約束體成為一個整體共同承受外荷載。此工作狀態(tài)表現(xiàn)在拉壓過程中的往復工作。圖9為本發(fā)明試驗滯回曲線圖，從圖中可以看出，本發(fā)明可實現(xiàn)耗能支撐的多階屈服，進而同時實現(xiàn)耗能支撐對低屈服和變形量大的性能要求。
權利要求
1.一種多級并聯(lián)防屈曲支撐，由左端部傳力單元G、右端部傳力單元K以及至少耗能單元L組成，其特征在于所述耗能單元L由約束體(2)和耗能核心組成，所述約束體和耗能核心之間留有間隙A (3)，所述耗能核心至少為兩階，其中，一階耗能核心(4)由通長軸力桿 (1)的中間區(qū)段充當，所述通長軸力桿(1)在其長度方向為變截面，中間區(qū)段比端部區(qū)段的截面??；其余階耗能核心獨立放置在一階耗能核心(4)側面，任意相鄰兩階耗能核心之間預留有間隙B (14)；所述其余階耗能核心和約束體(2)向左右延伸與軸力桿兩端部共同形成左端部傳力單元G和右端部傳力單元K，在左端部傳力單元G和右端部傳力單元K中通過設置傳力塊(7)和大小不等的凹槽配合形成可動的傳力分配機制，所述凹槽開設在其余階耗能核心和約束體(2)向左右延伸區(qū)段上，其長度隨耗能核心逐級變化，最大的凹槽開設在約束體上。
2.根據(jù)權利要求1所述的多級并聯(lián)防屈曲支撐，其特征在于所述凹槽的數(shù)目與耗能核心的階數(shù)至少相等。
3.根據(jù)權利要求1所述的多級并聯(lián)防屈曲支撐，其特征在于所述傳力塊(7)與通長軸力桿固定為一體，或獨立。
4.根據(jù)權利要求1所述的多級并聯(lián)防屈曲支撐，其特征在于所述通長軸力桿(1)為鋼板、工字鋼、H字鋼、十字型鋼或鋼板和型鋼組合。
5.根據(jù)權利要求1所述的多級并聯(lián)防屈曲支撐，其特征在于所述約束體(2)為方鋼、 圓鋼管混凝土、方鋼管混凝土或矩形鋼管混凝土。
6.根據(jù)權利要求1所述的多級并聯(lián)防屈曲支撐，其特征在于所述圓鋼管混凝土、方鋼管混凝土或矩形鋼管混凝土的內(nèi)壁設置有擋板(15)。
7.根據(jù)權利要求1所述的多級并聯(lián)防屈曲支撐，其特征在于所述間隙A(3)和間隙B (14)內(nèi)填充有石蠟制品、聚四氟乙烯或隔板。
8.根據(jù)權利要求1所述的多級并聯(lián)防屈曲支撐，其特征在于所述其余階耗能核心為鋼板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多級并聯(lián)防屈曲支撐，由端部傳力單元以及至少一個耗能單元L組成。所述耗能單元L由約束體和耗能核心組成，耗能核心至少為兩階，其中，一階耗能核心由通長軸力桿的中間區(qū)段充當；其余階耗能核心獨立放置在一階耗能核心側面；所述其余階耗能核心和約束體向左右延伸與軸力桿兩端部共同形成端部傳力單元，在端部傳力單元中通過設置傳力塊和大小不等的凹槽，所述凹槽開設在其余階耗能核心和約束體向左右延伸區(qū)段上。由于具有專門由凹槽和傳力塊配合形成可動的傳力分配機制，實現(xiàn)了各個耗能單元的耗能能力可控，同時由于整根耗能支撐的最終耗能力為所有耗能單元耗能力之和，實現(xiàn)了耗能支撐多級耗能功能?？蓮V泛應用于建筑物的耗能減震。
文檔編號E04B1/98GK102493571SQ20111042674
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者丁志娟, 萬金國, 馮祝生, 劉彤程, 周建, 尹飛, 徐建偉, 李文峰, 苗啟松, 閣東東, 陳晗, 陳曦, 馬培培 申請人:周建, 苗啟松