申请/专利权人：上海大学

申请日：2017-03-24

公开（公告）日：2023-11-17

公开（公告）号：CN106907040B

主分类号：E04H9/02

分类号：E04H9/02;E04B1/98

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.17#授权;2017.07.25#实质审查的生效;2017.06.30#公开

摘要：本发明公开了一种含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，包括芯板、加劲肋、加劲肋板、填充材料、带凹槽钢板、外部约束构件、铅芯材料、顶升装置，芯板外围设置外部约束构件，芯板与外部约束构件之间设置填充材料，填充材料与芯板之间涂有无黏结材料，芯板的两端上下两侧设置加劲肋，加劲肋上部固定加劲肋板，带凹槽钢板固定在外部约束构件内部，其位置与加劲肋板的位置相对应，加劲肋板和带凹槽钢板紧密接触，在加劲肋板的上表面以及带凹槽钢板的下表面开有位置完全重合的凹槽，两块钢板凹槽之间放置铅芯材料，加劲肋板、带凹槽钢板以及外部约束构件在同一位置处开孔，顶升装置的一端置于开孔中，另一端置于芯板上。本发明施工方便，便于更换。

主权项：1.一种含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，包括芯板（1）、加劲肋（2）、加劲肋板（3）、填充材料（4）、带凹槽钢板（5）、外部约束构件（6）、铅芯材料（7）、顶升装置，其特征在于：所述芯板（1）外围设置外部约束构件（6），芯板（1）与外部约束构件（6）之间设置填充材料（4），填充材料（4）与芯板（1）之间涂有无黏结材料，芯板（1）的两端上下两侧设置加劲肋（2），加劲肋（2）上部固定加劲肋板（3），所述带凹槽钢板（5）固定在外部约束构件（6）内部，其位置与加劲肋板（3）的位置相对应，所述加劲肋板（3）和带凹槽钢板（5）紧密接触，在加劲肋板（3）的上表面以及带凹槽钢板（5）的下表面开有位置完全重合的凹槽，两块钢板凹槽之间放置铅芯材料（7），加劲肋板（3）、带凹槽钢板（5）以及外部约束构件（6）在同一位置处开孔，顶升装置的一端置于开孔中，另一端置于芯板（1）上；所述顶升装置包括滑轮槽（8）、滑轮（9）、连杆（10）、柱体（11），所述滑轮槽（8）固定在芯板（1）表面，所述滑轮（9）置于滑轮槽（8）中，能够沿滑槽滑动，所述滑轮（9）通过连杆（10）与柱体（11）连接，柱体（11）置于加劲肋板（3）、带凹槽钢板（5）以及外部约束构件（6）在同一位置处的开孔中；通过芯板（1）拉压往复行程距离计算出外部荷载输入的大小，设置滑轮槽坡角从而控制刚度变化的时刻；在正常使用状态和多遇地震情况下，通过顶升装置中柱体（11）的连接，将芯板（1）、加劲肋（2）、加劲肋板（3）及外部约束构件（6）形成一个整体，共同受力，外部约束构件（6）的轴向刚度也作为屈曲约束支撑整体刚度的一部分，由芯板（1）与外部约束构件（6）同时提供轴向刚度；在中震和罕遇地震情况下，芯板（1）往复拉升行程增大，随之滑轮槽（8）推动滑轮（9）斜向上运动，使滑轮（9）高度增大，随之顶升装置整体向上运动，到达设定高度后，顶升装置因重力而发生脱落，柱体（11）不再与加劲肋板（3）接触，外部约束构件（6）和芯板（1）、加劲肋（2）及加劲肋板（3）不再共同受力，外部约束构件（6）轴向刚度不作为屈曲约束支撑整体刚度的一部分；所述芯板（1）采用低屈服钢芯板。

全文数据：一种含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑技术领域[0001]本发明涉及一种含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，属于工程结构抗震与消能减震技术领域。背景技术[0002]提高建筑物和构筑物抵抗地震能力的传统方法是优化结构体系，通过调整构件的尺寸、配筋等方法增强结构构件本身的强度、刚度和延性来抵抗地震作用和耗散地震输入能量，这种抗震措施的抗震性能有限，影响结构的整体布局，在地震作用下会使结构体系发生破坏，造成很大的震后修复费用。[0003]随着结构减震技术的发展，减震装置正被广泛使用，其原理是通过减震装置来消耗部分的地震能量，从而减少结构的损伤，保证结构的安全。传统的屈曲约束支撑便是其中一种，即在低屈服钢芯板外围套上外部约束构件，一般以斜撑的形式布置在建筑结构的层间对角位置。在地震作用下，芯板的反复拉压变形可以耗散地震能量，同时外部约束构件又有效防止了芯板的屈曲，保证了支撑的持续耗能和刚度的提供。在正常使用状态和多遇地震情况下，传统屈曲约束支撑仅使用芯板的轴向刚度，未使用外部约束构件的轴向刚度，因此提高结构抗侧刚度较小。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑。在正常使用状态和多遇地震情况下，可以合理利用屈曲约束支撑外部约束构件的轴向刚度，提高屈曲约束支撑的整体轴向刚度，有助于提升结构抗侧刚度;在中震和罕遇地震情况下，外部约束构件轴向刚度不作为屈曲约束支撑整体刚度的一部分，屈曲约束支撑刚度发生变化后，可提升结构的减震效果。[0005]为了达到以上的目的，本发明所采用的方案是：一种含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，包括芯板、加劲肋、加劲肋板、填充材料、带凹槽钢板、外部约束构件、铅芯材料、顶升装置，所述芯板外围设置外部约束构件，芯板与外部约束构件之间设置填充材料，填充材料与芯板之间涂有无黏结材料，芯板的两端上下两侧设置加劲肋，加劲肋上部固定加劲肋板，所述带凹槽钢板固定在外部约束构件内部，其位置与加劲肋板的位置相对应，所述加劲肋板和带凹槽钢板紧密接触，在加劲肋板的上表面以及带凹槽钢板的下表面开有位置完全重合的凹槽，两块钢板凹槽之间放置铅芯材料，力口劲肋板、带凹槽钢板以及外部约束构件在同一位置处开孔，顶升装置的一端置于开孔中，另一端置于芯板上。[0006]所述顶升装置包括滑轮槽、滑轮、连杆、柱体，所述滑轮槽固定在芯板表面，所述滑轮置于滑轮槽中，能够沿滑槽滑动，所述滑轮通过连杆与柱体连接，柱体置于加劲肋板、带凹槽钢板以及外部约束构件在同一位置处的开孔中。[0007]所述外部约束构件为方钢管或圆钢管。所述芯板采用低屈服钢芯板。_8」与现有技术相比，本发明具有如下的优点：本f明装置刚度可变，初始受力时，屈曲约束支撑芯板与约束结构同时提供轴向刚度，大大提高了结构的抗侧刚度；中震和罕遇地震时，芯板与约束结构脱开，刚度变小，使整体结构吸收地震能量减小，进而达到提高结构减震效果的目的。本发明抗震概念设计清晰、结构构造简单、所用材料成本低廉，施工方便，便于更换。附图说明[0009]图1为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑的芯板整体示意图。[0010]图2为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑的含铅芯材料时芯板整体示意图。[0011]图3为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑的外部约束构件整体示意图。[0012]图4为图2和图3结合整体示意图。[0013]图5为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑的顶升装置示意图。[0014]图6为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑的滑轮槽整体示意图。[0015]图7为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑的滑轮槽俯视图。[0016]图8为图5和图6的整体示意图。[0017]图9为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑整体示意图。[0018]图10为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑端部详图。[0019]图11为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑俯视图。[0020]图12为本发明含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑侧视图。[0021]图13为图11的c-c剖视图。[0022]图14为图11的D-D剖视图。具体实施方式[0023]下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步说明。[0024]如图1至图14所示，一种含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，包括芯板丨、加劲肋2、加劲肋板3、填充材料4、带凹槽钢板5、外部约束构件6、铅芯材料7、顶升装置，所述芯板1外围设置外部约束构件6,芯板1与外部约束构件6之间设置填充材料4,填充材料4与芯板1之间涂有无黏结材料，使得填充材料与芯板之间无黏结。芯板1的两端上下两侧设置加劲肋2,加劲肋2上部固定加劲肋板3,所述带凹槽钢板5固定在外部约束构件6内部，其位置与加劲肋板3的位置相对应，所述加劲肋板3和带凹槽钢板5紧密接触，在加劲肋板3的上表面以及带凹槽钢板5的下表面开有位置完全重合的凹槽，两块钢板凹槽之间放置铅芯材料7,加劲肋板3、带凹槽钢板5以及外部约束构件6在同一位置处开孔，顶升装置的一端置于开孔中，另一端置于芯板1上。[0025]如图5至图8所示，所述顶升装置包括滑轮槽8、滑轮9、连杆10、柱体11，所述滑轮槽8固定在芯板1表面，所述滑轮9置于滑轮槽8中，能够沿滑槽滑动，所述滑轮9通过连杆10与柱体11连接，柱体11置于加劲肋板3、带凹槽钢板5以及外部约束构件6在同一位置处的开孔中。[0026]所述外部约束构件6为方钢管或圆钢管。所述芯板1采用低屈服钢芯板。[0027]本发明的原理如下：在正常使用状态和多遇地震情况下，通过顶升装置中柱体的连接将芯板、加劲肋、加劲肋板及外部约束构件形成一个整体，共同受力，外部约束构件的轴向刚度也作为屈曲约束支撑整体刚度的一部分，可以合理利用屈曲约束支撑外部约束构件的轴向刚度，提高屈曲约束支撑的整体轴向刚度，进而提高结构抗侧刚度。[0028]在中震和罕遇地震情况下，芯板往复拉升行程增大，随之滑轮槽推动滑轮斜向上运动，滑轮高度增大，随之顶升装置整体向上运动，到达设定高度后，顶升装置因重力而发生脱落，柱体不再与加劲肋板接触，外部约束构件和芯板、加劲肋及加劲肋板不再共同受力，外部约束构件轴向刚度不作为屈曲约束支撑整体刚度的一部分，屈曲约束支撑刚度发生变化后，可提升结构的减震效果。[0029]本发明中，通过芯板拉压往复行程距离计算出外部荷载输入的大小，合理设置滑轮槽坡角从而控制刚度变化的时刻。屈曲约束支撑整体刚度发生突变时，芯板拉压变形过快、过大，影响屈曲约束支撑耗能性能，在加劲肋板和外部约束构件内部带凹槽钢板之间设置铅芯材料来耗散部分地震输入的能量，减缓芯板瞬间拉压变形。

权利要求：^二种含t芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，包括芯板⑴、加劲肋⑵、加麵板⑶、填^材料4、市凹槽钢板5、外部约束构件6、铅芯材料?）、顶升装置，其特征在于:所述心、板1外围设置外部约束构件6，芯板1与外部约束构件6之间设置填充材料4，填充材料⑷与芯板⑴之间涂有无黏结材料，芯板⑴的两端上下两侧设置加劲肋⑵，加劲肋2上部固定加劲肋板3，所述带凹槽钢板5固定在外部约束构件6内部，其位置与加劲肋板3的位置相对应，所述加劲肋板3和带凹槽钢板5紧密接触，在加劲肋板3的上表面以及带凹槽钢板5的下表面开有位置完全重合的凹槽，两块钢板凹槽之间放置铅芯材料7，加劲肋板3、带凹槽钢板5以及外部约束构件6在同一位置处开孔，顶升装置的一端置于开孔中，另一端置于芯板1上。'2.根据权利要求1所述的含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，其特征在于:所述顶升装置包括滑轮槽8、滑轮9、连杆10、柱体n，所述滑轮槽⑻固定在芯板1表面，所述滑轮9置于滑轮槽8中，能够沿滑槽滑动，所述滑轮9通过连杆（10与柱体（1丨）连接，柱体11置于加劲肋板3、带凹槽钢板5以及外部约束构件6在同一位置处的开孔中。3.根据权利要求1所述的含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，其特征在于:所述外部约束构件6为方钢管或圆钢管。4.根据权利要求1所述的含铅芯材料的可变刚度屈曲约束支撑，其特征在于:所述芯板1采用低屈服钢芯板。

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