[发明专利]一种具备耗能承载双功能的抗震构件及缓冲器

说明书

本发明公开了一种具备耗能承载双功能的抗震构件及缓冲器。抗震构件包含芯轴，所述芯轴上连接有第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件的悬挑段和所述第二支撑件的悬挑段分别设置于所述芯轴两侧，所述第一支撑件和第二支撑件之间的夹角小于180°。本构件可直接用于建筑框架结构的斜撑构件，用圆管扭转耗能模式取代了传统BRB构件的轴向拉压的耗能模式，消除了支撑构件受压屈曲的问题，简化了钢结构耗能斜撑的构造，无需设置外在约束构件，减少用钢量，避免填充砂浆，有效缩短安装工期，提高构件的可靠性，大大降低构件的制造成本，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及结构减隔震技术领域，特别涉及一种具备耗能承载双功能的抗震构件及缓冲器。

背景技术

目前钢结构抗震中同时具备侧向支撑及耗能能力的部件中应用最广的是防屈曲支撑（BRB）构件，该类构件一般采用屈服强度较低的塑性金属材料作为内芯，并通过约束部件（通常为内填砂浆的钢管）以及二者之间的无粘结材料或者间隙所构成；其中，塑性金属内芯与主体结构相连接，在结构承受地震作用时提供侧向支撑力，并利用内芯的塑性变形进行耗能；约束部件主要作用是抑制金属内芯在受压时发生屈曲失稳，保证金属内芯在受压时可达到全截面屈服，增强内芯的耗能能力；无粘结材料则是为了消除金属内芯和约束部件之间的轴力传递。但该类构件构造较为复杂，尤其是进行钢管内部砂浆填充时施工质量难以保证，并且，上述防止内芯屈曲的构造措施也导致BRB构件的用钢量和成本偏高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的防屈曲支撑构件存在的构造较为复杂、用钢量较大、内部砂浆填充时施工质量难以保证等缺点，提供一种具备耗能承载双功能的抗震构件及缓冲器。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种具备耗能承载双功能的抗震构件，包含芯轴，所述芯轴上连接有第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件的悬挑段和所述第二支撑件的悬挑段分别设置于所述芯轴两侧，所述第一支撑件和第二支撑件之间的夹角小于180°。

该夹角为初始夹角，优选的，所述夹角为90°-160°。

采用本发明所述的一种具备耗能承载双功能的抗震构件，核心部件采用芯轴作为耗能构件，相对设置的第一支撑件和第二支撑件可分别用于连接主体结构的对应位置，与现有的BRB构件与主体结构上的转动连接方式保持一致，形成沿框架对角线的斜向支撑结构，所述第一支撑件的悬挑段和所述第二支撑件的悬挑段相对设置于所述芯轴两侧，所述第一支撑件和第二支撑件之间的夹角小于180°，即使得抗震构件形成折线型的结构，当第一支撑件的悬挑端（远离芯轴的一端）和第二支撑件的悬挑端（远离芯轴的一端）受到外荷载作用时，第一支撑件的悬挑端和第二支撑件的悬挑端之间的相对位置会发生变化，使第一支撑件和第二支撑件之间的夹角发生改变，进而能够使芯轴产生扭转变形，从而产生扭矩，该扭矩又会使得支撑杆产生弯矩和轴力，从而抵抗外荷载作用，使得构件具有承载能力。

各构件的参数根据设计需求进行确定，通过调节第一支撑件和第二支撑件的刚度、芯轴的结构尺寸以及初始夹角可在外荷载作用超过某一临界值后实现芯轴进入全截面塑性状态，面内扭转剪应力处处相等，而第一支撑杆件和第二支撑杆件均处于弹性范围。充分利用了金属材料的塑性耗能性能，达到消耗地震能量的效果，所以该构件又具有耗能抗震的能力，从而具备耗能承载的双功能。本构件突破了传统BRB构件的轴向拉压的耗能模式，消除了支撑构件受压屈曲的问题，简化了钢结构耗能斜撑的构造，无需设置外在约束构件，减少用钢量，避免填充砂浆，有效缩短安装工期，提高构件的可靠性，大大降低构件的制造成本，具有广泛的应用前景。

优选的，所述芯轴为管结构。

进一步优选的，所述芯轴为圆管，所述圆管的外直径与壁厚的比值小于8。

进一步降低用钢量，同时，通过厚壁保证有效的耗能能力又避免芯轴发生局部屈曲，保证构件的可靠性，并且可以降低各个部件的用钢量。

优选的，所述第一支撑件和第二支撑件均为空心杆件。