[发明专利]一种装配式自复位屈曲约束支撑

说明书

本发明涉及一种装配式自复位屈曲约束支撑，主要包括耗能内芯、内管、外管、连接件、端板、两组预应力钢绞线和碟簧复位装置。内管和外管既是复位系统的传力部件，又是耗能内芯的约束部件，使得耗能内芯不需要单独设置约束部件，节省了材料用量；耗能内芯与内管和外管通过自攻螺丝连接，便于支撑装配和震后更换；复位系统由两组钢绞线和碟簧复位装置三者串联而成，极大增强了支撑的变形能力；复位系统中的碟簧组合在外力作用下压并后，支撑刚度增大，可以防止结构层间变形集中，使结构层间变形更加均匀，有效提高结构在罕遇地震甚至极罕遇地震作用下的抗倒塌能力。

技术领域

本发明涉及土木工程消能减震技术领域。

背景技术

屈曲约束支撑(BRB)由于其滞回曲线饱满、耗能能力强、拉压性能相近的特点，越来越多地应用于建筑工程领域，国内外学者也对BRB及BRB框架结构进行了广泛研究。虽然BRB弥补了传统中心支撑框架强震下支撑易受压屈曲的缺点，但是相关研究表明，由于BRB屈服后刚度较小，结构在强震下易出现层间变形集中现象，且存在明显的震后残余变形。自复位耗能支撑由于兼具耗能和复位能力，并且与主体框架连接方便，成为近年的研究热点。目前国内外学者基于不同的复位材料和耗能机制提出了多种自复位耗能支撑，其中自复位屈曲约束支撑引入了BRB稳定的耗能机制，具有良好的滞回性能，但是也存在一些问题：

(1)作为复位材料，钢绞线弹性变形能力不足，复合材料纤维筋锚固困难，形状记忆合金(SMA)具有优越的变形能力，但是其造价较高，且力学性能受温度影响较大，蝶形弹簧通过合理的组合方式可以满足不同的承载力和变形要求，但是基于碟簧的自复位屈曲约束支撑往往需要大量的焊接工作或装配工作；

(2)既有自复位屈曲约束支撑的耗能内芯往往采用焊接连接，震后损伤部件更换困难；

(3)支撑屈服后刚度过小则不能有效抑制结构在强震作用下的层间变形集中效应，而屈服后刚度过大会导致支撑的连接节点和相邻构件内力过大而破坏。

发明内容

为了克服现有自复位屈曲约束支撑研究的不足，本发明提出了一种装配式自复位屈曲约束支撑。通过钢绞线与碟簧装置串联增加支撑的变形能力和屈服后刚度，耗能内芯采用自攻螺丝连接，便于安装和更换。

本发明所采取的技术方案是：

一种装配式自复位屈曲约束支撑，其特征在于：包括外管(1)、耗能内芯(2)、内管(3)、左连接件(5)、右连接件(6)、左端板(7)、右端板(8)、第一组预应力钢绞线(11)、第二组预应力钢绞线(12)和碟簧复位装置(14)；

左连接件(5)与内管(3)连接，右连接件(6)与外管(1)连接；

耗能内芯(2)位于内管(3)和外管(1)之间，并且其左端与内管(3) 连接，右端与外管(1)连接；

第一组预应力钢绞线(11)、第二组预应力钢绞线(12)和碟簧复位装置(14) 三者串联，第一组预应力钢绞线(11)左端锚固于左端板(7)，第二组预应力钢绞线(12)锚固于右端板(8)；

左端板(7)和右端板(8)依靠钢绞线的预应力顶紧外管(1)和内管(3)。

上述装配式自复位屈曲约束支撑，该装配式自复位屈曲约束支撑包括耗能系统和复位系统。

所述耗能系统主要包括外管1、耗能内芯2、内管3、左连接件5、右连接件 6，外管1和内管3同轴且等长，耗能内芯2两侧的约束板4防止耗能内芯2受压时的侧向变形。

所述复位系统主要包括第一组预应力钢绞线11、第二组预应力钢绞线12和碟簧复位装置14，两组钢绞线均由四根钢绞线组成，且位置相差90度。碟簧复位装置14包括碟簧组合14a、导管14b、碟簧挡板14c、固定螺栓14d。碟簧组合14a由单片碟簧通过叠合和对合组成，碟簧挡板14c沿周边开有圆孔，以便第一组预应力钢绞线11和第二组钢绞线12穿过。