[发明专利]一种多级自恢复型消能支撑及其消能方法

说明书

本发明涉及一种多级自恢复型消能支撑，包括中部定位板和位于两侧的承载力不同的两个二级防屈曲单元；二级防屈曲单元包括连接节点、支撑核心构件、外套钢管、滑动承重板、耗能钢棒、固定承重板、钢架支撑、形状记忆合金棒、限位块；外套钢管的内端与中部定位板固定；连接节点、支撑核心构件、滑动承重板、耗能钢棒、固定承重板、钢架支撑、中部定位板从外向内依次相接；外套钢管的内壁设有防止滑动承重板向外滑移的限位块；外套钢管的外端和滑动承重板之间设有形状记忆合金棒。还涉及一种多级自恢复型消能支撑的消能方法。本发明构造简单，施工方便，具有很高的实用价值，属于工程消能减震结构技术领域。

技术领域

本发明涉及工程消能减震结构，具体涉及一种多级自恢复型消能支撑，还涉及一种多级自恢复型消能支撑的消能方法。

背景技术

随着我国工业化与城镇化的发展，如何降低建筑物在自然灾害下的损伤与破坏已成为广大工程师所需要关注的问题和工程设计过程中的关键任务。

目前，一般采用增加结构的阻尼和设置隔离层来减轻地震对整体结构的损伤，传统的防屈曲支撑构件主要由内部芯材、外部约束构件、无粘结可膨胀材料及无粘结滑移界面组成，兼备了普通钢支撑和金属耗能阻尼器的功能。强震发生时防屈曲支撑发生屈曲，具有优良的耗能能力和延性，显著降低主体结构的地震损伤。传统防屈曲支撑的内芯出现有明显的屈服变形，防屈曲支撑构件还可以为结构提供良好的抗侧能力。

事实上，由于传统的屈曲约束支撑的屈服承载能力大，当地震力较小时，支撑构件不能及时的进入屈曲状态，无法发挥出构件的耗能能力。随着遭遇地震力较大时，支撑构件进入屈曲状态，残余变形较大，且与构件连接的周边节点也同样损伤严重，灾后修复主体结构的难度大并且成本高，不利于灾后的重建工作和生产秩序的恢复。

因此，开发一种在小震和大震作用下都能消耗建筑物所遭受的地震输入能量，同时通过自身能够提供相应的自恢复力的多级自恢复型消能支撑装置，可以减轻由于支撑构件破坏所引起的主体结构的残余变形，从而减少灾后修复的时间和成本，有利于灾后对城市的快速重建和恢复人民的生活秩序，为人民群众的生命和财产安全提供保障。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种能有效耗散地震能量、具有自恢复力、且具有两阶段耗能功能的多级自恢复型消能支撑及其消能方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多级自恢复型消能支撑，包括中部定位板和位于中部定位板左右两侧的承载力不同的两个二级防屈曲单元；二级防屈曲单元包括连接节点、支撑核心构件、外套钢管、滑动承重板、耗能钢棒、固定承重板、钢架支撑、形状记忆合金棒、限位块；外套钢管的内端与中部定位板固定；连接节点、支撑核心构件、滑动承重板、耗能钢棒、固定承重板、钢架支撑、中部定位板从外向内依次相接，支撑核心构件靠内的一段、滑动承重板、耗能钢棒、固定承重板、钢架支撑均位于外套钢管内，支撑核心构件的中部穿过外套钢管的外端；外套钢管的内壁设有防止滑动承重板向外滑移的限位块；外套钢管的外端和滑动承重板之间设有形状记忆合金棒；两个二级防屈曲单元排列成一字形。

作为一种优选，形状记忆合金棒的外端穿过外套钢管的外端，形状记忆合金棒的外端连接固定螺栓，从而将形状记忆合金棒的外端安装在外套钢管的外端；形状记忆合金棒的内端穿过滑动承重板，形状记忆合金棒的内端连接固定螺栓，从而将形状记忆合金棒的内端安装在滑动承重板上。

作为一种优选，每个二级防屈曲单元均包括多根形状记忆合金棒，多根形状记忆合金棒环绕支撑核心构件呈圆周均布。

作为一种优选，支撑核心构件采用横截面为方形的杆状结构；外套钢管为方形管，内端贯穿，外端面设有供支撑核心构件穿过的孔以及供形状记忆合金棒穿过的孔；固定承重板、滑动承重板、中部定位板的横截面均为方形；耗能钢棒的横截面为方形；钢架支撑的数量为四根，在上、下、前、后方向环绕耗能钢棒设置。