[实用新型]一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑

说明书

一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑包括芯材、套管、第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板、第二防压曲板、连接件、连接板和盖板，所述芯材包括非屈服段、第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段，所述第一屈服段位于芯材的中部，第一屈服段的两侧分别设置第二屈服段、第三屈服段和非屈服段；所述第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板和第二防压曲板连接于套管内部，再通过连接件、连接板安装形成所述芯材的约束装置；所述芯材位于所述约束装置内部，所述盖板位于所述套管的两端且与所述套管相连接。本实用新型耗能均匀、延性好、耗能优良、可多阶段耗能、屈曲后刚度退化较慢。

技术领域

本实用新型属于建筑结构工程和桥梁工程结构减振技术领域，尤其是一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑。

背景技术

地震是威胁人类生命财产安全的主要自然灾害之一，地震除导致房屋倒塌、人员伤亡等直接损害之外，还会引发火灾、疾病等次生灾害，造成巨大的经济损失。防屈曲支撑作为一种优秀的消能减震器在美国、日本和中国等国家已得到了广泛的应用。当采用防屈曲耗能支撑的结构受到地震等动力荷时，外围的约束单元能够保证内部核心受力单元在受压时能够达到全截面屈服的状态，并通过屈服滞回达到耗能的效果，达到结构“保险丝”的作用，从而较好地保护人民生命安全和财产安全。

现有传统的防屈曲耗能支撑大都按照多遇地震、设防地震和罕遇地震进行设计，具有一定的局限性。按多遇地震设计：要求防屈曲支撑在发生多遇地震时就应进入耗能阶段，即支撑整块芯材进入弹塑性阶段，塑性变形不可恢复，致使防屈曲支撑在多余地震后宜进行更换；当发生设防地震和罕遇地震时，支撑的轴向位移将接近甚至超过芯材的极限轴向变形，在地震荷载作用下将发生疲劳破坏的现象，对钢材的性能要求更高，支撑设计难度大，成本较大。按设防地震或罕遇地震进行设计：防屈曲支撑在设防地震和罕遇地震荷载作用下，可以起到消能减震的效果，保护结构的安全，但是在多遇地震、台风作用下，防屈曲耗能支撑并不耗能，芯材始终处于弹性阶段，防屈曲支撑不为结构提供附加阻尼比，仅仅起到支撑的作用，难以在混凝土构件开裂之前首先发生屈服并耗散能量。

近年来，国内外专家针对上述问题进行了研究，提出了多种多阶段防屈曲耗能支撑的概念和设计方法等，但存一些问题。(1)防屈曲支撑中较弱的屈服段在小震和台风作用即进入耗能，较强的屈服段处于弹性阶段；在设防地震和罕遇地震下，防屈曲支撑中较弱的屈服段仍能发生位移，继续耗能，若较强的屈服段达到极限应力时，较弱的屈服段将出现疲劳破坏，设计时需要严格控制较强屈服段的应力，这将导致材料的性能利用率较低，具有一定的安全隐患，不利于工程应用。(2)防屈曲支撑的较弱的屈服段的约束不够，较弱的屈服段容易出现面外失稳，这将大大影响支撑的耗能性能和支撑的安全。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，可广泛应用于建筑房屋结构、桥梁、非结构构件等技术领域，具有耗能均匀、延性好、耗能优良、可多阶段耗能、屈曲后刚度退化较慢的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型自平衡式多阶段耗能防屈曲支撑，包括芯材、套管、第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板、第二防压曲板、连接件、连接板和盖板，所述芯材包括非屈服段、第三屈服段、第二屈服段和第一屈服段，所述第一屈服段位于芯材的中部，第一屈服段的两侧分别设置第二屈服段、第三屈服段和非屈服段；所述第一加劲板组件、第二加劲板组件、第一防压曲板和第二防压曲板连接于套管内部，再通过连接件、连接板安装形成所述芯材的约束装置；所述芯材位于所述约束装置内部，所述盖板位于所述套管的两端且与所述套管相连接。

进一步，所述非屈服段包括芯材和端部加劲板，所述端部加劲板设置于所述芯材的两端，与所述芯材板垂直放置。

优先的，所述芯材优先选用软钢，也可采用普通钢材，但其延伸率应大于 30％，强屈比大于1.2；