[发明专利]铸造的结构屈服熔丝

说明书

优先权

本申请要求2007年5月15日提交的美国临时申请No.60/917,652 的优先权。

技术领域

本发明涉及用在建筑业中的构件。本发明尤其涉及用于地震用途 的铸造构件。

背景技术

许多建筑结构设计包括使用对角撑以提供横向稳定性，尤其是为 了增强该结构的横向刚性并减少工程造价。在这种支撑系统中，众所 周知要使用一个或多个牺牲屈服熔丝(fuse)元件以便如果发生动态 荷载例如在强烈地震期间消散地震输入能量。选择这种牺牲屈服熔丝 元件是因为它们与传统的横向抗负载系统相比改善了地震特性并减小 了地震荷载。

例如，Fanucci等人的美国专利No.6530182和No.6701680描述了 一种吸收能量的地震支撑，其具有由垫片和套筒构造包围的中心支柱。

类似地，Powell等人的美国专利No.6837101和No.7065927、美 国专利申请公开No.2005/0108959中描述了一种地震支撑，其包括壳 体、容器件和屈服芯。

美国专利7174680和美国专利申请公开No.2001/0000840中也公 开了支撑装置。

这些现有技术系统的大部分都需要与屈服件一起使用的抑制弯曲 (buckling)装置，并且通常由钢板形成而不是铸造。另外，这些现有 技术系统使用轴向屈服件，尽管使用弯曲的屈服件是有利的，因为受 到过度非弹性应变时它们不易破裂。

White的美国专利No.4823522、Scholl的美国专利No.4910929、 以及Tsai和Li的美国专利No.5533307都披露了钢制屈服熔丝元件， 它们设置在梁的中心处并用于给抗震荷载力矩框架增加阻尼和刚度。 阻尼元件一般用裁切成三角形的钢板制成，并被焊接或螺栓连接于刚 性基底上。而且，这些元件一般安装在倒V型支撑框架中的上部支撑 的中心。因而这些元件的屈服由所述框架的层内位移控制。然而，与 支撑框架伸长部而不是层内位移相连的屈服元件会更容易与当前的施 工程序结合。

另一现有技术的熔丝系统，即EaSy减震器，采用制造复杂的设 备，以通过用带孔的强化钢板的弯曲和剪切屈服的结合来替换所述支 撑的轴向屈服和弯曲来提高支撑元件的地震性能。这些板的形状不会 导致屈服元件的曲率恒定，因此导致不希望的应变集中。

上述的两种现有技术都需要辛苦地裁切和焊接。此外，当前可用 的轧钢的有限的几何结构限制了这种装置的严格的屈服元件的潜在几 何结构。

已经对挠性屈服元件的几何结构进行了进一步的控制，使得不仅 允许控制熔丝屈服时的力，还允许控制熔丝的弹性和后(post)屈服 刚度以及与发生熔丝屈服有关的位移。采用铸造技术，可以设计和制 造性能更佳的熔丝。而且，自由的几何结构控制使得能够设计比现有 技术更容易与现有的钢建筑物和建造工艺结合的部件。

根据上文所述，一种改进的用于动态荷载用途的屈服熔丝元件是 理想的。

发明内容

本发明涉及一种屈服熔丝装置和包含该屈服熔丝装置的支撑组 件。

在一个实施例中，本发明涉及一种使用在用于结构框架的支撑组 件中的结构装置，该支撑组件包括支撑件，该结构装置包括：第一端， 其被构造成容纳所述支撑件并与该支撑件相连接；第二端，其适于与 所述结构框架相连接；以及离心屈服臂。通过强制所述支撑件仅沿轴 向运动来防止不稳定的摇摆型倒塌。屈服臂优选为锥形，以促进整个 臂的屈服而不是局部屈服，局部屈服会导致由于过度的非弹性应变而 过早断裂。

在另一个实施例中，本发明涉及一种使用在用于结构框架的支撑 组件中的结构装置，该支撑组件包括支撑件，该结构装置包括：端部， 其被构造成容纳支撑件并与该支撑件相连接；和主体部，其通常远离 由所述支撑件限定的轴线设置，该主体部包括朝向中心轴线延伸的多 个偏心屈服臂，该屈服元件包括适于与所述结构框架相连接的顶部部 分。

有利地，所述装置中的屈服元件是铸造的，因此屈服行为可以通 过改变屈服臂的沿长度方向的截面和几何结构来被精心地控制。此外， 本发明的屈服装置操作以在该支撑的拉伸和压缩加载作用下在支撑组 件中发生屈服，并且由于所述装置挠性屈服，所以它不易于由过度的 非弹性应变造成断裂。最后，考虑到可量测性，每个支撑组件中可使 用多个所述装置。