[发明专利]矩形竹节屈曲约束支撑

说明书

本发明公开了一种矩形竹节屈曲约束支撑，包括核心部件和外约束部件；所述核心部件由多个圆形消能段、多个矩形弹性段和端部连接段沿纵向同轴线连接构成，圆形消能段和矩形弹性段相间设置，圆形消能段的截面直径小于或等于矩形弹性段的截面最小边长，端部连接段设置在圆形消能段和矩形弹性段形成整体的两端；所述外约束部件为矩形管，核心部件位于外约束部件内部，核心部件的矩形弹性段四周与外约束部件内侧紧贴，圆形消能段与外约束部件之间存在空隙。本发明能够有效限制矩形弹性段的扭转变形，从而限制了核心部件整体扭转变形，降低了核心部件圆形消能段的表面应变，增强屈曲约束支撑的低周疲劳性能。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种用于减小工程结构地震响应的屈曲约束支撑。

背景技术

地震是城市及其建筑物可能遭受的重大自然灾害之一，强烈地震不仅造成结构破坏，还会引起火灾等次生灾害和连锁效应。而消能减震的概念是指通过耗能装置吸收和耗散地震能量，有效减小结构的响应和损伤，避免主体结构的严重破坏，是实现结构基于性态设防的重要手段之一。屈曲约束支撑作为一种性能优越的消能减震构件，在日本、美国等发达国家得到了快速的推广应用，在我国的研究和应用也处于起步阶段。屈曲约束支撑在小震作用下保持弹性，与普通中心支撑一样能为结构提供足够的侧向刚度，在设防烈度或罕遇地震作用下，屈曲约束支撑的核心受力部件被外围约束部件有效抑制避免了整体或局部失稳，可通过拉压屈服来耗散能量，如此屈曲约束支撑既能作为普通支撑，又能发挥其耗能作用，使主体结构在地震作用下不会破坏或者破坏较小，是一种较为理想的消能减震方式。

传统屈曲约束支撑的约束部件通常由钢与混凝土组合形成，虽然造价相对较低，但是也存在一定的问题：(1)浇注混凝土的质量，如密实度，受工艺的影响较大，混凝土凝固会延长了制作时间，降低了生产效率；(2)由于混凝土局部不密实可能导致局部被核心部件压碎，从而引起核心部件局部屈曲，降低屈曲约束支撑性能；(3)为了保证核心受力部件能够自由拉压，常在核心受力部件包裹无粘结材料，使得混凝土与核心受力部件表面脱开，同时给核心受力部件受压膨胀提供一定的空间，但是在浇筑和振捣混凝土的过程中，很难保证无粘结材料按照设计要求包裹核心受力部件，从而影响屈曲约束支撑的性能。

进一步，采用全钢约束截面的屈曲约束支撑，如公开专利CN101974950B，其核心部件为圆形棒式芯杆，但是由于圆形棒式芯杆各方向抗弯刚度相等，在任意方向都可能发生整体或者局部屈曲，因此约束部件应在各方向对芯杆沿全长进行全面约束，因此构造要求较为复杂，而材料用量也会较大，此外更值得关注的是，屈曲约束支撑的圆形芯棒受压会发生扭转变形，扭转变形的存在会导致圆形芯棒局部变形的增加，从而降低屈曲约束支撑的低周疲劳性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决钢与混凝土组合约束部件的屈曲约束支撑中混凝土密实和无粘结材料设置困难及对性能的影响、圆形芯棒屈曲约束支撑受压时芯棒发生扭转变形等问题，提出了一种矩形竹节屈曲约束支撑。

本发明采用的技术方案为：一种矩形竹节屈曲约束支撑，包括核心部件和外约束部件；

所述核心部件由多个圆形消能段、多个矩形弹性段和端部连接段沿纵向同轴线连接构成，圆形消能段和矩形弹性段相间设置，圆形消能段的截面直径小于或等于矩形弹性段的截面最小边长，端部连接段设置在圆形消能段和矩形弹性段形成整体的两端。

所述外约束部件为矩形管，核心部件位于外约束部件内部，核心部件的矩形弹性段四周与外约束部件内侧紧贴，圆形消能段与外约束部件之间存在较大空隙，所述端部连接段的外端伸出外约束部件的两端管口，并与结构相连。

核心部件的矩形弹性段与外约束矩形管紧贴，从而可以限制矩形弹性段的扭转变形，进一步圆形消能段和矩形弹性段相间分布，使得屈曲约束支撑的核心部件的整体扭转变形得到了很好抑制，从而降低了核心部件的表面应变，提高了屈曲约束支撑的低周疲劳性能。