一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，其特征在于：由端部约束段和屈曲段组成，两端通过螺栓连接与梁、柱构件或节点连接形成一整体，以达到增加构件的抗侧刚度的目的。采用这种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，由于拉压不平衡系数较小，不仅有利于在地震作用下保护梁柱等构件或梁柱节点，同时在中震作用下，达到耗能吸收地震能量，破坏后也便于更换。与传统屈曲约束支撑型阻尼器相比，本发明在制作工艺上避免了传统制作过程中在核心耗能构件外部加上套筒以及灌浆等过程，制作方便；该阻尼器可以在工厂预制成型，保证了构件质量，减小了现场施工作业工作量，节能环保。
【专利说明】
一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器
技术领域
[0001]本发明属于建筑结构技术领域，特别是涉及一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，适用于带屈曲约束支撑的钢结构或者混凝土结构。
【背景技术】
[0002]在钢结构或者钢筋混凝土结构使用过程中，普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零。因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差。为解决普通支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题，在支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束。屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良。屈曲约束支撑一方面可以避免普通支撑拉压承载力差异显著的缺陷，另一方面具有金属阻尼器的耗能能力，可以在结构中充当“保险丝”，使得主体结构基本处于弹性范围内。因此，屈曲约束支撑的应用，可以全面提高传统的支撑框架在中震和大震下的抗震性能。但是传统屈曲约束支撑通常采用钢与混凝土组成的外围约束，导致制作要求精度高，自重大且施工难度大，对核心单元本身存在较大附加荷载，使其推广和使用范围受到很大限制。
【发明内容】
[0003]发明目的:由于现有屈曲约束支撑型阻尼器有芯板、外套筒和填充材料等构成，制作工艺复杂，且与屈曲约束支撑相连接的构件或节点受力较大;为了克服现有技术存在的问题，本发明将引入对称初始缺陷到传统的普通支撑上，形成一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，具有良好的耗能性能，是工程结构中选用支撑时的优先选择。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，包括屈曲段和位于屈曲段两端部的约束段，其特征在于:所述屈曲段由至少一个典型对称初始缺陷单元沿着支撑的轴线方向组成，所述单个典型对称初始缺陷单元由两个相同的初始缺陷单元组成，所述初始缺陷单元由在同一平面内的四个完全相同的平行四边形板经过折叠形成的空间体组成，所述四个平行四边形板两两共线并相交于一顶点，按照逆时针分别为平行四边形板一、平行四边形板二、平行四边形板三和平行四边形板四，其中平行四边形板一和平行四边形板二的公共边、平行四边形板二和平行四边形板三的公共边和平行四边形板三和平行四边形板四的公共边为峰线，平行四边形板一和平行四边形板四的公共边为谷线，相邻的平行四边形板沿着峰线向外折叠，沿着谷线向内折叠，直至平行四边形板的四条自由边在相同平面上，所述向外折叠是指相邻的平行四边形板的外法线之间的夹角变大，向内折叠是指相邻的平行四边形板的外法线之间的夹角变小。
[0005]所述端部约束段由方形钢板、T型短钢梁和连接板组成，方形钢板焊接在屈曲段端部，两根T型短钢梁与方形钢板焊接连接，连接板夹在两根T型短钢梁中间，连接板与T型短钢梁用高强螺栓连接。
[0006]所述单个对称初始缺陷单元中的两个相同的初始缺陷单元关于四边形板的四条自由边形成的平面对称。
[0007]所述四个完全相同的平行四边形板不能是矩形。
[0008]有益效果:
本发明一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，由端部约束段和屈曲段构成。采用具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，由于拉压不平衡系数较小，有利于在地震作用下保护梁柱等构件或梁柱节点。屈曲段由多个典型对称初始缺陷单元组成，典型对称初始缺陷单元通过预先设置的峰线和谷线形成的折痕，使支撑在地震作用下，在预先设置的折痕处能发生较大的应变从而形成塑性铰线，达到耗散地震能量的目的。本发明在制作工艺上避免了在核心耗能构件外部加套筒、在套筒与核心耗能构件之间灌浆等过程，简化了加工制作过程，减小了工程造价。而且本发明能够在工厂加工，到现场只需要用螺栓与梁柱等构件的预埋件连接，既保证了构件质量，又减小了现场的湿作业工作量，节能环保。具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器既具有一般屈曲约束支撑型阻尼器的布置灵活、良好的耗能性能等特点，又可以防止构件过早发生整体屈曲，同时有效的简化加工工序，具有良好的推广效益。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的结构示意图；
图2为屈曲段示意图；
图3为端部约束段示意图；
图4为方形钢板示意图；
图5为T型短钢梁示意图；
图6为连接板不意图；
图7为典型对称初始缺陷单元示意图；
图8为初始缺陷单元示意图；
图9为初始缺陷单元折叠前平面示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0011]图1为本屈曲约束支撑型阻尼器的结构示意图，由屈曲段I和端部约束段2组成。图2所示的是屈曲段I由13个典型对称初始缺陷单元3沿着支撑的轴线方向组成。
[0012]图3中，端部约束段2由方形钢板5、T型短钢梁6和梁柱等构件预留的连接板7组成，方形钢板5焊接在屈曲段I端部，两根T型短钢梁6与方形钢板5焊接连接，方形钢板和T型短钢梁分别见图4、5所示。连接板7夹在两根T型短钢梁6中间，连接板7与T型短钢梁6用高强螺栓连接，其中连接板见图6所示。
[0013]图7为典型对称初始缺陷单元示意图，单个典型对称初始缺陷单元3由两个相同的初始缺陷单元4关于四边形板的四条自由边14形成的平面对称。
[0014]初始缺陷单元4由在同一平面内的四个完全相同的平行四边形板经过折叠形成的空间体组成。如图9所示，四个平行四边形板两两共线并相交于一顶点，按照逆时针分别为平行四边形板一 8、平行四边形板二 9、平行四边形板三10和平行四边形板四11，其中平行四边形板一 8和平行四边形板二 9的公共边、平行四边形板二 9和平行四边形板三10的公共边、平行四边形板三10和平行四边形板四11的公共边为峰线12，平行四边形板一 8和平行四边形板四11的公共边为谷线13。在四个完全相同的平行四边形板折叠过程中，相邻的平行四边形板沿着峰线12向外折叠，沿着谷线13向内折叠，直至平行四边形板的四条自由边14在相同平面上，经折叠后形成的空间体见图8所示。向外折叠是指相邻的平行四边形板的外法线之间的夹角变大，向内折叠是指相邻的平行四边形板的外法线之间的夹角变小。四个完全相同的平行四边形板不能是矩形。
【主权项】
1.一种具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，包括屈曲段(I)和位于屈曲段两端部的约束段(2)，其特征在于:所述屈曲段(I)由至少一个典型对称初始缺陷单元(3)沿着支撑的轴线方向组成，所述单个典型对称初始缺陷单元(3)由两个相同的初始缺陷单元(4)组成，所述初始缺陷单元(4)由在同一平面内的四个完全相同的平行四边形板经过折叠形成的空间体组成，所述四个平行四边形板两两共线并相交于一顶点，按照逆时针分别为平行四边形板一 (8)、平行四边形板二 (9)、平行四边形板三(10)和平行四边形板四(11)，其中平行四边形板一 (8)和平行四边形板二 (9)的公共边、平行四边形板二 (9)和平行四边形板三(10)的公共边和平行四边形板三(10)和平行四边形板四(11)的公共边为峰线(12)，平行四边形板一 (8)和平行四边形板四(11)的公共边为谷线(13)，相邻的平行四边形板沿着峰线(12)向外折叠，沿着谷线(13)向内折叠，直至平行四边形板的四条自由边(14)在相同平面上，所述向外折叠是指相邻的平行四边形板的外法线之间的夹角变大，向内折叠是指相邻的平行四边形板的外法线之间的夹角变小。2.根据权利要求1所述的具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，其特征在于:所述的端部约束段(2)由方形钢板(5)、T型短钢梁(6)和梁柱等构件预留的连接板(7)组成，方形钢板(5)焊接在屈曲段(I)端部，两根T型短钢梁(6)与方形钢板(5)焊接连接，连接板(7)夹在两根T型短钢梁(6)中间，连接板(7)与T型短钢梁(6)用高强螺栓连接。3.根据权利要求1所述的具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，其特征在于:所述单个对称初始缺陷单元(3)中的两个相同的初始缺陷单元(4)关于四边形板的四条自由边(14)形成的平面对称。4.根据权利要求1所述的具有对称初始缺陷的屈曲约束支撑型阻尼器，其特征在于:所述四个完全相同的平行四边形板为非矩形。
【文档编号】E04B1/98GK105971143SQ201610383731
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】蔡建国, 章玉婷, 周宇航, 冯健, 柳杨青
【申请人】东南大学