[发明专利]一种诱导损伤可观测耗能杆

说明书

本发明公开一种诱导损伤可观测耗能杆，包括核心杆和外约束套管；所述核心杆的两端为连接段，连接段之间为耗能段，所述耗能段的横截面小于连接段的横截面，在耗能段表面打磨一段形成诱导损伤段，外约束套管上预留观测窗，其位置与诱导损伤段保持一致。本发明同时具有诱导损伤以及损伤可观测的特点，通过打磨切削耗能段形成诱导损伤段，使得诱导损伤段的累积损伤更严重，先于耗能段发生开裂、甚至断裂破坏，基于上述损伤定位，观测窗可直接观测损伤，同时，观测窗仅需要略大于诱导损伤段，避免了对于外约束套管过大削弱，保证了耗能杆的整体稳定性。本发明能够为耗能杆的震后损伤评估和更换提供依据，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及诱导损伤可观测耗能杆，具体涉及一种用于减小工程结构地震响应的耗能杆，属于土木工程领域。

背景技术

城市及其建筑物遭遇强烈地震时不仅会发生结构破坏，还会产生火灾等次生灾害，并由此引发一系列连锁灾害反应。据此研究者提出的消能减震的概念，旨在通过在结构中安装耗能装置，通过其吸收与耗散能量，有效地减小结构地震响应，从而避免结构主体部位的严重破坏。软钢阻尼器是一种性能优越的消能减震构件，在日本和美国等发达国家已取得快速的推广应用，而我国对于软钢阻尼器的研究与应用尚处于起步阶段，仍存在许多问题需要进一步解决。耗能杆作为一种新型的软钢阻尼器，在小震作用下要求保持弹性，与结构协同工作，提供足够的整体侧向刚度，而在设防烈度或者罕遇地震作用下，耗能杆的核心部件进入屈服，且外约束部件对核心的变形进行有效地约束，抑制耗能杆的局部或整体失稳，实现耗能杆的拉压屈服耗能。因此，耗能杆既可以作为结构的普通支撑，又同时兼有耗能装置的作用，最终使得主体结构在地震作用下不至发生破坏或仅有较轻程度的破坏，是一种理想的消能减震装置。

虽然传统耗能杆具有受力以及抗震方面的优势，但是耗能杆本身的构造特点也给工程推广应用带来了新的问题：（1）灌浆密实难，耗能杆的外约束套管与核心杆的间隙较小，无法充分的密实灌浆，容易产生空隙、气泡等不良灌浆现象，严重影响了耗能杆的滞回性能；（2）耗能杆内核的损伤不可观测，虽然耗能杆性能优异，但是地震无法直观判断其是否需要更换，可能会造成较大的性能浪费。（3）进一步，带观察窗的屈曲约束支撑，如专利申请文件（申请号：201310420362.1），为了观察内核钢芯一字钢板的变形和屈曲，在外围约束单元上设置了多个观察窗，观察窗的大小需要通过复杂的计算确定，而且多个观察窗会削弱外围约束单元的多个截面，从而影响外围约束单元的整体稳定性能。

上述问题的存在使得耗能杆在结构抗震领域的使用具有一定的阻碍作用。

发明内容

本发明为解决耗能杆灌浆密实困难，耗能杆核心杆的损伤破坏位置不确定以及损伤破坏难以直接观测等问题，提出了一种诱导损伤可观测耗能杆。

本发明的具体技术方案为：一种诱导损伤可观测耗能杆，包括核心杆和外约束套管，所述核心杆的两端为连接段，连接段之间为耗能段，所述耗能段的横截面小于连接段的横截面，在耗能段表面打磨一段形成诱导损伤段，所述诱导损伤段的长度小于耗能段的1/2，

所述外约束套管开设有观测窗，当核心杆居中穿插在外约束套管中时，所述观测窗刚好对着诱导损伤段，连接段部分位于外约束套管外。

所述耗能段的横截面呈鼓形，一组相对面为平行的平整面，另一组相对面为对称向外弧形鼓起的圆弧面，所述观测窗对着鼓形的耗能段任一平整面。

所述外约束套管的横截面为圆环形状，所述耗能段的圆弧面与外约束套管的内壁贴紧。

所述连接段的横截面为多边形或者圆形，连接段的末端从外约束套管中伸出。

所述耗能段的截面为多边形、圆弧形或者多折线形。

所述外约束套管的横截面为正多边形或者圆形。

所述观测窗的形状为矩形或者圆弧线形，其沿核心杆轴线的长度尺寸大于诱导损伤段的长度。