一种复合式双屈服屈曲约束耗能支撑的制作方法

本发明专利涉及抗震技术领域，具体涉及一种复合式双屈服屈曲约束耗能支撑。

背景技术：

我国是地震多发国，社会高速发展对建筑安全提出了较高要求。且由于楼层变形集中产生的屈服破坏在历次地震中屡见不鲜，是主要的破坏形式。屈曲约束耗能支撑(brb)已经得到广泛使用，其耗能能力强，滞回曲线饱满，拉压性能相近等广泛应用于新建建筑抗震设防及老旧建筑的抗震加固。但目前常规的屈曲约束耗能支撑结构简单，功能单一，仅有单一屈服点，屈服后刚度小，屈服后不能阻止楼层变形快速增长的特性，且不能满足结构小震(风振)、中震和大震下分阶段屈服耗能的需求。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种复合式双屈服屈曲约束耗能支撑，解决了目前屈曲约束耗能支撑只有单一屈服点，屈服后刚度小和屈服后不能阻止楼层变形快速增长的问题，能够满足小震、中震和大震下分阶段屈服耗能的需求，且疲劳性能佳。

本发明的技术方案是这样实现的：该复合式双屈服屈曲约束耗能支撑，包括用于进行分阶段屈服耗能的叶轮式位移锁定装置和两个具有不同屈服承载力的第一屈曲支撑、第二屈曲支撑，所述第一、二屈曲支撑通过中间的过渡连接装置刚性连接在一起，所述第一屈曲支撑包括其外部的第一外约束构件，其内部的第一核心耗能单元和无黏结滑移材料，第二屈曲支撑包括其外部的第二外约束构件，其内部的第二核心耗能单元和无黏结滑移材料，所述第一核心耗能单元和第二核心耗能单元均包括耗能段、过渡段和连接段，第一核心耗能单元和第二核心耗能单元的两端分别伸出第一、二外约束构件外用于与工程结构相连接；所述第二核心耗能单元的屈服承载力小于第一核心耗能单元，所述叶轮式位移锁定装置设置在第二核心耗能单元伸出的非约束段上。

较优的，所述叶轮式位移锁定装置包括设置在第二核心耗能单元外伸非约束段的四周的锁定块,所述锁定块两侧分别设有限位的左挡板及右挡板,所述锁定块与左挡板及右挡板之间留有一定距离，所述锁定块通过与左、右挡板结合或分离，激活或关闭叶轮式位移锁定装置，从而切换第一、二屈曲支撑的刚性或弹塑性变形耗能状态。

所述第一核心耗能单元包括第一主耗能构件和用于增大连接段强度的第一副耗能构件，所述第一副耗能构件水平设置在第一主耗能构件中间。

所述第二核心耗能单元包括第二主耗能构件和用于增大连接段强度的第二副耗能构件，所述第二副耗能构件水平设置在第二主耗能构件中间。

所述第一核心耗能单元与第二核心耗能单元的横截面为一字型、十字型或h型。

较优的，所述第一外约束构件和第二外约束构件为型钢、钢板、高强螺栓组合约束构件、钢管混凝土式构件或钢筋混凝土构件。

所述第一核心耗能单元及第二核心耗能单元除外伸非约束段外，表面覆有无黏结滑移材料。

所述无黏结滑移材料为高分子复合黏弹性材料。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：

本发明提供了一种性能可靠的复合式双屈服屈曲约束耗能支撑，解决了目前屈曲约束耗能支撑只有单一屈服点，屈服后刚度小和屈服后不能阻止楼层变形快速增长的问题，能够满足小震、中震和大震下分阶段屈服耗能的需求，且疲劳性能佳。本发明通过设置两个具有不同屈服承载力的屈曲支撑，在小震或中震的时候，低屈服承载力的核心耗能单元弹塑性变形耗能；在大震、罕遇地震时，锁定块受到左、右端板限位，激活叶轮式位移锁定装置，将低屈服承载力的核心耗能单元切换为刚性状态，高屈服承载力的核心耗能单元切换为弹塑性变形耗能状态，从而分阶段消耗地震从各方向输入结构的能量，满足小震、中震和大震下分阶段屈服耗能的需求，同时叶轮式位移锁定装置的刚性或弹塑性变形的状态切换，还保护了低屈服承载力支撑端在大震时免受到外力破坏，甚至断裂。通过组合式分阶屈服式核心耗能单元弹塑性变形耗能，其疲劳性能远远优于传统屈曲约束耗能支撑单一核心耗能单元的疲劳性能，也为结构提供了更多的安全储备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中核心耗能单元实施例1的结构示意图；

图3为图1中核心耗能单元实施例2的结构示意图；

图4为图1中核心耗能单元实施例3的结构示意图；

图5为图1中叶轮式位移锁定装置的结构示意图；

图6为图5中沿b-b方向的剖视示意图；

图中：1-第一屈曲支撑，2-第二屈曲支撑，3-过渡连接装置，4-叶轮式位移锁定装置，11-第一核心耗能单元，12-第一外约束构件，21-第二核心耗能单元，22-第二外约束构件，111-第一主耗能构件，112-第一副耗能构件，211-第二主耗能构件，212-第二副耗能构件，41-锁定块，42-左挡板，43-右挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示一种复合式双屈服屈曲约束耗能支撑实施例1，包括用于进行分阶段屈服耗能的叶轮式位移锁定装置4和两个具有不同屈服承载力的第一屈曲支撑1、第二屈曲支撑2，第一、二屈曲支撑1，2通过中间的过渡连接装置3刚性连接在一起，第一屈曲支撑1包括其外部的第一外约束构件12，其内部的第一核心耗能单元11和无黏结滑移材料，第二屈曲支撑2包括其外部的第二外约束构件22，其内部的第二核心耗能单元21和无黏结滑移材料，第一核心耗能单元11和第二核心耗能单元21均包括耗能段、过渡段和连接段，第一核心耗能单元11和第二核心耗能单元21的两端分别伸出第一、二外约束构件12，22外用于与工程结构相连接；第二核心耗能单元21的屈服承载力小于第一核心耗能单元11，叶轮式位移锁定装置4设置在第二核心耗能单元21伸出的非约束段上。如图5和图6所示，叶轮式位移锁定装置4包括设置在第二核心耗能单元21外伸非约束段的四周的锁定块41,锁定块41两侧分别设有限位的左挡板42及右挡板43,锁定块41与左挡板42及右挡板43之间留有一定距离，锁定块41通过与左、右挡板42，43结合或分离，激活或关闭叶轮式位移锁定装置4，从而切换第一、二屈曲支撑1，2的刚性或弹塑性变形耗能状态。第一核心耗能单元11包括第一主耗能构件111和用于增大连接段强度的第一副耗能构件112，第一副耗能构件112水平设置在第一主耗能构件111中间。第二核心耗能单元21包括第二主耗能构件211和用于增大连接段强度的第二副耗能构件212，第二副耗能构件212水平设置在第二主耗能构件211中间。第一外约束构件12和第二外约束构件22为型钢、钢板、高强螺栓组合约束构件、钢管混凝土式构件或钢筋混凝土构件。第一核心耗能单元11及第二核心耗能单元21除外伸非约束段外，表面覆有高分子复合黏弹性材料。第一核心耗能单元11为一字型结构，第二核心耗能单元12为一字型结构。第一核心耗能单元11与第二核心耗能单元21材料可以为同一种材料，也可以为不同类型的材料，比如q235b与低屈服点软性材料。表面都覆有高分子复合黏弹性无黏结滑移材料。

实施例2

如图3所示：第一核心耗能单元为一字型结构，第二核心耗能单元为十字型结构。表面都覆有高分子复合黏弹性无黏结滑移材料。第一核心耗能单元11与第二核心耗能单元21材料可以为同一种材料，也可以为不同类型的材料，比如q235b与低屈服点软性材料。表面都覆有高分子复合黏弹性无黏结滑移材料。

实施例3

如图4所示：第一核心耗能单元为一字型结构，第二核心耗能单元为h型结构。表面都覆有高分子复合黏弹性无黏结滑移材料。第一核心耗能单元11与第二核心耗能单元21材料可以为同一种材料，也可以为不同类型的材料，比如q235b与低屈服点软性材料。表面都覆有高分子复合黏弹性无黏结滑移材料。

本发明实施原理是：如图5和图6所示：当复合式双屈服屈曲约束耗能支撑处于抗震状态时，第二核心耗能单元21(低屈服承载力)先发生弹塑性变形，当受拉(图5中箭头1所示方向)变形位移达到到设计位移时，锁定块41与右端板43接触后被限位，第二屈曲支撑2(低屈服承载力)变为刚性，第一屈曲支撑1(高屈服承载力)开始弹塑性变形耗能。当受压(图5中箭头2所示方向)变形位移达到到设计位移时，锁定块41与左端板42接触后被限位，第二屈曲支撑2变为刚性，第一屈曲支撑1开始弹塑性变形耗能。

本发明实施过程是：当小震(风振)或中震时，第一屈曲支撑1表现为刚性，第二屈曲支撑2优先弹塑性变形耗能。随着地震由中震转变为大震(罕遇地震)后，外力的增大，第二核心耗能单元21的拉伸变形位移逐渐增大，当位移达到设定值时，叶轮式位移锁定装置4的锁定块41与右挡板43接合，叶轮式位移锁定装置被激活，此时第二屈曲支撑2表现为刚性，第一屈曲支撑1开始弹塑性变形耗能，同时也保护了低屈服承载力的第二屈曲支撑2，在大震时免受到外力的破坏，甚至断裂。同理，当地震力往反方向运动时，先由第一屈曲支撑1压缩变形耗散地震能量，当位移达到一定量后，锁定块41与右挡板43脱开，此时第一屈曲支撑1表现为刚性，第二屈曲支撑2开始弹塑性变形耗能。随着地震反向作用力的增大，第二核心耗能单元21的压缩变形位移逐渐增大，当位移达到设定值时，锁定块41与右挡板42接合，叶轮式位移锁定装置又被激活，此时，第二屈曲支撑2表现为刚性，地震反向作用力继续增大，第一屈曲支撑1开始弹塑性变形耗能,从而分阶段消耗地震从各方向输入结构的能量，满足小震、中震和大震下分阶段屈服耗能的需求。本发明还实现了多屈服点、屈服后刚度不迅速退化的要求,通过采用组合式分阶屈服式核心耗能单元弹塑性变形耗能，其疲劳性能远远优于传统屈曲约束耗能支撑单一核心耗能单元的疲劳性能，也为结构提供了更多的安全储备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。