[发明专利]一种基于Yoshimura图样折痕圆管型芯材的防屈曲支撑

说明书

本发明涉及一种基于Yoshimura图样折痕圆管型芯材的防屈曲支撑，其特征在于：包括薄壁刚性约束套管、具有Yoshimura图样折痕的圆管型内核芯材、限位圆板、框架节点板，具有Yoshimura图样折痕的圆管型芯材两端与限位圆板固接，框架节点板与限位圆板另一侧固接，具有Yoshimura图样折痕的圆管型芯材与限位圆板的固接整体在薄壁约束刚性管内部。本发明在承受地震作用时，可根据预设Yoshimura图样折痕纹路的初始缺陷，控制内核芯材圆管的屈曲并在限位圆板和薄壁刚性约束套管的限制下保证多阶段协同工作，充分发挥各部件材料性能并提高滞回耗能性能。本发明结构轻质，形式简单，设计灵活，应用广泛，具有良好的市场前景。

技术领域

本发明属于建筑结构工程相关技术领域，涉及一种基于Yoshimura图样折痕圆管型芯材的防屈曲支撑。

背景技术

框架-支撑体系是传统的抗震结构体系，具有良好的延性。钢支撑通过楼板的协调变形与框架共同工作以提高结构的抗侧刚度和承载力。钢支撑通过改造成为耗能支撑可以增加结构体系的阻尼起到耗能作用以降低结构地震反应。

防屈曲支撑是目前结构中广泛应用的耗能支撑构件，其基本原理是在外部约束套管的约束作用下，内核芯材构件在受压时先达到全截面屈服，并通过屈服滞回进行耗能。

一般的防屈曲支撑主要包括内核芯材、外部约束套管和滑动约束机制三大部分。通常内核芯材是防屈曲支撑最主要的承力构件，截面形状主要有“一”字板、“十”字板、“工”字板等。现有防屈曲支撑技术存在的缺陷或不足如下：

(1)内核芯材构件的屈曲性能不佳。常见内核芯材构件的截面形状限制了其屈曲性能，即便全截面屈服也是受芯材构件的初始缺陷等不可控因素影响表现出随机性，内核芯材构件屈服不充分而影响滞回耗能性能。

(2)填充材料带来的问题。常见的防屈曲支撑为了保证外部约束套管对内核芯材构件的约束作用，通常会填充砂浆或混凝土等填充材料，也带来相应的问题。首先，提高了整个防屈曲支撑的自重；其次，限制了内核芯材构件的屈服性能；最后，在地震往复作用下，容易被压碎和失去约束作用降低耗能性能。

(3)作为普通钢支撑的刚度不高。结构体系在不抵抗地震作用时，作为一种普通钢支撑构件，由于截面形式的限制，同等情况下的刚度有限。

因此，提出一种新型的防屈曲支撑，在保证轻质、经济的基础上，充分发挥出材料特性，使内核芯材构件屈曲充分且安全可控。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于Yoshimura图样折痕圆管型芯材的防屈曲支撑，通过合理布置内核芯材构件的初始缺陷纹路以改善其全截面屈服的可控性和有序性，提高支撑的抗震耗能性能。

技术方案

一种基于Yoshimura图样折痕圆管型芯材的防屈曲支撑，其特征在于包括具有Yoshimura图样的折痕的圆管型芯材2、薄壁约束刚性套管1、限位圆板3和框架节点板4；具有Yoshimura图样的折痕的圆管型芯材的两端固定连接限位圆板3，限位圆板3上固定连接框架节点板4，一并滑动置于薄壁约束刚性套管1内，并由薄壁约束刚性套管1两端的圆环钢板进行限位；所述具有Yoshimura图样的折痕的圆管型芯材2为薄壁圆管且具有冲压成型的Yoshimura图样的折痕纹路，两端为不具有折痕纹路的光滑圆管的过渡段；所述限位圆板直径与薄壁约束刚性套管内径一致；所述限位圆板3、具有Yoshimura图样的折痕的圆管型芯材2、框架节点板4为同轴。

所述Yoshimura图样的折痕纹路是以Yoshimura折纸折痕图案为基础，沿芯材圆管长度方向布置适当偶数组的对称折痕组，每组折痕沿圆管圆周布置适当个数颠倒交错的全等等腰三角形折痕，圆周上的三角形底边折痕均为谷线折痕，三角形的两腰折痕均为脊线折痕。