[发明专利]一种十字形耗能支撑

权利要求书

1.一种十字形耗能支撑，用于连接到建筑物中的钢结构框架形成耗能构件，由外管和内芯两部分构成，其特征在于：所述外管由外套筒(1)、端部盖板(2)和节点板(3)构成，所述内芯由型材(4)、屈服构件(5)、开孔钢块(6)、盖板(7)和连接板(8)构成；

所述外套筒(1)截面形式为十字形，采用十字形套筒异型钢；

所述端部盖板(2)截面形式为十字形，所述外套筒(1)一端焊接到所述端部盖板(2)一侧；

所述节点板(3)截面形式为长方形，采用高强度钢，所述节点板(3)一端为方形且另一端为半圆形，所述节点板(3)方形端一侧焊接到所述端部盖板(2)另一侧，所述节点板(3)上设置有螺纹孔，所述节点板(3)通过螺栓二(10)与所述钢结构框架铰接；

所述内芯为十字形截面，所述型材(4)的截面为方形，所述型材(4)设置在所述外套筒(1)中心，所述型材(4)与所述外套筒(1)形成四个收容腔，每个所述收容腔内分别设置有一组均匀分布的所述屈服构件(5)和一组均匀分布的所述开孔钢块(6)；

所述屈服构件(5)的截面为方形，每个所述屈服构件(5)一端分别焊接到所述型材(4)的一侧，每个所述屈服构件(5)另一端分别焊接到所述开孔钢块(6)一侧；

所述开孔钢块(6)居中开孔，孔直径为20mm；

所述屈服构件(5)的宽度及所述开孔钢块(6)的宽度与所述型材(4)的边长长度相同；

所述盖板(7)为十字形，所述型材(4)一端焊接到所述盖板(7)一侧；

所述连接板(8)截面形式为长方形，所述连接板(8)一端为方形且另一端为半圆形，所述连接板(8)方形端一侧焊接到所述盖板(7)另一侧，所述连接板(8)上设置有螺纹孔，所述连接板(8)通过所述螺栓二(10)与所述钢结构框架铰接；

所述外管和所述内芯通过螺栓一(9)连接；

所述螺栓一(9)选用8.8级M20的高强螺栓，在组装所述外套筒与所述内芯时应适当拧紧，避免屈服构件受拉力影响提前进入屈服状态；

所述外套筒(1)开长方形孔，以满足不限制所述螺栓一(9)横向移动的作用，使所述屈服构件(5)不受拉力影响，所述螺栓一(9)穿过所述开孔钢块(6)的中心孔和所述外套筒(1)的长方形孔；

所述外管与所述内芯之间有一定间隙，以满足限制外管对轴向承载系统产生影响的要求；

所述屈服构件(5)必须先于梁柱结构构件进入塑性，因此采用屈服点低，可吸收大量能量的Q235钢，沿内芯长度方向进行布置；

为保证所述屈服构件(5)先于梁柱结构构件进入塑性，所述外套筒(1)、所述端部盖板(2)、所述节点板(3)、所述型材(4)、所述开孔钢块(6)、所述盖板(7)及所述连接板(8)的材料选用易加工、价格便宜的Q345钢；

十字形耗能支撑采用人字支撑或成对布置的单斜杆支撑形式，支撑与钢框架柱的夹角为35°～55°；

十字形耗能支撑的个数为n，n取4的倍数：

其中，θ为十字形耗能支撑与钢框架柱的夹角；

H为框架层高；

所述屈服构件(5)的厚度

其中，F₁为在多遇地震情况下，支撑所承受外力；

F₂为在罕遇地震情况下，支撑所承受外力；

f_y为钢材屈服强度；

l为屈服构件的长度；

b为屈服构件的高度。

2.根据权利要求1所述的十字形耗能支撑，其特征在于：当对十字形耗能支撑设计完成后应进行位移验算，应满足：

其中，ω₁为U形钢板耗能支撑的最大弹性层间位移；

ω₂为U形钢板耗能支撑的最大弹性层间位移；

Δ_e为U形钢板耗能支撑的弹性极限位移；

Δ_u为U形钢板耗能支撑的极限屈服位移；

[θ_e]为弹性层间位移角限值，多、高层钢结构取值为1/250；

为弹塑性层间位移角限值，多、高层钢结构取值为1/50；

h为计算楼层层高。