[发明专利]一种加强屈服后刚度的防屈曲限位支撑构件

说明书

技术领域

本发明属于防屈曲限位耗能支撑构件技术领域，涉及一种新型的工程结构抗震耗能及限位的支撑构件，尤其是一种内置双屈服点钢芯的加强屈服后刚度的防屈曲限位支撑构件。受荷前期屈服一级屈服工作段钢芯耗能屈服，变形增大使螺栓受到钢芯外覆钢板上孔洞的约束时，钢板与屈服后钢芯共同提供轴向刚度，增加支撑后期刚度，耗能能力增强，有效限制结构整体侧移。

背景技术

为防止钢支撑受压时局部和整体失稳，增强低周疲劳性能，部分学者采用添加外部约束的方法。通常采用钢管混凝土或钢筋混凝土作为外包约束，称为BRB支撑，日本学者改进了普通BRB支撑构造，在外部约束及钢芯之间设置无粘结材料，并采用低屈服刚度，高延性材料作为核心钢支撑，作为一种位移型阻尼器广泛应用于工程抗震中。

防屈曲支撑由支撑内芯、外围约束构件组成，可为框架或排架结构提供很大的抗侧刚度和承载力，采用支撑的结构体系在建筑结构中应用十分广泛。两者之间通常设置有无粘结材料或适当的间隙以释放支撑内芯受压时所产生的膨胀变形。外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使钢芯在受拉和受压下均能进入屈服，因而防屈曲约束支撑的滞回性能优良。

传统的防屈曲支撑构件具有以下特点，钢芯作为支撑耗能主体只有一阶屈服点，大震时的耗能能力受到限制。目前研究开发的防屈曲支撑主要着重提高其耗能能力，对多级屈服的防屈曲支撑的研究较少。鉴于此，我们准备设计一种可以在钢芯耗能屈服后，增加支撑后期刚度并再次屈服的方法实现支撑两级屈服。更可通过同种方式实现支撑的多级屈服和连续耗能。

发明内容

本发明在现有防屈曲支撑基础上，针对现有防屈曲支撑钢芯仅有一级屈服能力，不能应对大震作用下大耗能的需求，提出一种加强屈服后刚度的防屈曲限位支撑构件。一级屈服钢芯的屈服工作段采用一字形截面，过渡段及连接段采用十字形截面；一级屈服钢芯上下通过螺栓固定两片钢板作为二级屈服钢芯，所固定钢板上螺栓孔较长，一级屈服钢芯屈服后利用钢板孔洞对螺栓杆的约束使上下固定钢板参与轴向受力并产生二阶屈服耗能，达到限制整体侧移的目标。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种加强屈服后刚度的防屈曲限位支撑构件，包括两阶屈服钢芯和外约束钢管3，其特征在于，所述两阶屈服钢芯包括一级屈服钢芯1和上下覆盖的钢板2；所述一级屈服钢1从两端到中间依次为连接段L1、过渡段L2以及屈服工作段L3，连接段L1及过渡段L2为十字形截面，屈服工作段L3为一字形截面，屈服工作段L3位于两过渡段L2之间；所述一级屈服钢芯两侧连接段设置螺栓3；所述一级屈服钢芯上下覆盖的钢板2长度为L4，钢板2通过两端的螺栓3连接在一级屈服钢芯1上表面和下表面，且钢板2的两端开槽，一级屈服钢芯1的十字形截面伸入到所述的槽中；一级屈服钢芯1和钢板2在对应螺栓3处开螺栓孔，且钢板2上的螺栓孔的长度大于螺栓3的直径，螺栓3可在钢板2的螺栓孔洞中滑动；所述两阶屈服钢芯位于外约束钢管4内。钢板2上对应螺栓3的孔洞的长度需按增加第二刚度的位置需求而确定，比如达到1/100层间位移角时钢芯的变形量作为第二刚度的插入点。钢板2上螺栓孔距钢板端部的距离保证在最大荷载作用下钢板2端部不发生剪切破坏。钢板2两端部开槽长度大于十字形截面伸进钢板2的长度。

此支撑可为填充钢管混凝土的约束支撑或者纯钢支撑。外约束钢管、两阶屈服钢芯及约束填充部件之间的缝隙设置无粘结材料层。外约束钢管4为矩形钢管或圆形钢管。

本发明可以获得如下有益效果：

取材方便：本发明采用的钢材来源广泛，规格齐全，购买方便。

传力明确：一级屈服钢芯1屈服后利用螺栓3对钢板2的约束使上下固定钢板2参与轴向受力，实现限位功能。

本发明可广泛应用于建筑物的耗能减震及限位控制。

附图说明

图1为本发明的支撑钢芯立体图。

图2为本发明的支撑钢芯平面图。

图3为本发明的支撑钢芯侧面图。

图4为本发明的支撑整体图。

图5为图A-A处截面图。

图6为图B-B处截面图。

附图标记：L1-连接段长度、L2-过渡段长度、L3-屈服工作段长度、L4-覆盖钢板长度、1-一级屈服钢芯、2-钢板、3-螺栓，4-外约束钢管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例，以权力要求书为准。