CN102797306A - 一种粘塑性消能减震支撑 - Google Patents

Abstract

一种粘塑性消能减震支撑，属建筑结构消能减震技术领域，包括形状相同沿长度方向均呈起伏波形的第一预弯曲钢板条和第二预弯曲钢板条，第一预弯曲钢板条的波谷与第二预弯曲钢板条的波峰相接，在第一预弯曲钢板条和第二预弯曲钢板条外沿二者长度方向套有套管，套管与预弯曲钢板条之间设置支撑块，套管与预弯曲钢板条之间及两条预弯曲钢板条之间填充粘弹性体，支撑在拉伸压缩时，粘弹性体变形消耗输入结构的地震能量，支撑在大变形时，预弯曲钢板条屈服，也消耗地震能量，两条预弯曲钢板条对称，受压时产生的侧向力互相抵消，减小了对套管刚度的需求，这种支撑充分利用了粘弹性的耗能能力，耗能能力强，而且有一定的拉压刚度。

Description

一种粘塑性消能减震支撑

技术领域

本发明涉及一种建筑结构构件，具体涉及一种粘塑性消能减震支撑。 

背景技术

结构消能减震是指在建筑结构中加入阻尼器，以消耗输入建筑结构的地震能量，从而减小结构的地震响应。这些阻尼器分为位移相关型阻尼器、速度相关型阻尼器和位移-速度相关型复合型阻尼器。位移型阻尼器, 包括摩擦阻尼器和软钢阻尼器,这些阻尼器通过摩擦或屈服滞回耗能地震能量。速度型耗能阻尼器,包括黏弹性阻尼器,黏性液体阻尼器，它们通过黏弹性材料的变形或黏性液体的流动来消耗能量。 

位移-速度相关型阻尼器，也称混合型阻尼器，综合了位移型阻尼器和速度型阻尼器的特点，即有很好的耗能能力，又有一定的刚度。如1999年11月2日，日本专利（特开平11-303448）公开了一种有耗能功能的支撑，安装在框架之间，它的核心（钢板条）外有套管，套管与核心间填充粘弹性材料，在套管与核心之间、沿核心轴向的适当位置设置用于调整核心屈曲强度的加劲板。它的不足：（1）支撑在受拉时,粘弹性发生很小的剪切变形，耗能能力相对差;(2)核心受压弯曲时，核心会使套管受弯曲作用，套管需较大的抗弯刚度;(3)核心弯曲形时，套管在出框架平面外方向上发生微小摆动，影响支撑的可靠性;(4)核心受压时，加劲板与核心之间有较大摩擦，影响支撑的可靠性。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种粘塑性消能减震支撑，在受拉时也有很好的耗能能力，更好地利用粘弹性体的消能能力， 支撑对套管的抗弯刚度要求减小，套管的横载面积变小，支撑变形时性能更加可靠。 

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为： 

一种粘塑性消能减震支撑，其特征在于，包括形状相同沿长度方向均呈起伏波形第一预弯曲钢板条11和第二预弯曲钢板条12，第一预弯曲钢板条11的波谷与第二预弯曲钢板条12的波峰相接，在预弯曲钢板条11和预弯曲钢板条12外沿二者长度方向套有套管2，套管2的两端出口位置对应第一预弯曲钢板条11的波谷和第二预弯曲钢板条12的波峰相接处，在该处设置有端部支撑块32。 

所述第一预弯曲钢板条（11）与套管（2）内壁之间，第二预弯曲钢板条（12）与套管（2）内壁之间，均填充有第一粘弹性体（41），所述第一预弯曲钢板条（11）与第二预弯曲钢板条（12）之间填充第二粘弹性体（42）。 

所述第一预弯曲钢板条（11）的波峰两侧1/2位置与向上对应的套管（2）内壁之间填充有第一粘弹性体（41），所述第二预弯曲钢板条（12）的波谷两侧1/2位置位置与向下对应的套管（2）内壁之间填充有第一粘弹性体（41）, 所述第一预弯曲钢板条（11）的波峰两侧1/2位置与第二预弯曲钢板条（12）的波谷两侧1/2位置之间填充第二粘弹性体（42）。 

所述的第一预弯曲钢板条11在套管2内有至少三个波峰，相应地，第二预弯曲钢板条12在套管2内有与第一预弯曲钢板条11波峰数相等的波谷，则套管2内在所述第一预弯曲钢板条11的波谷与第二预弯曲钢板条12的波峰的一个以上的相接处设置有支撑至套管2内壁的中间支撑块31； 

或所述的第一预弯曲钢板条11在套管2内有至少两个波峰，相应地，第二预弯曲钢板条12在套管2内有与第一预弯曲钢板条11波峰数相等的波谷，则套管2内在所述第一预弯曲钢板条11的波谷与第二预弯曲钢板条12的波峰的一个以上的相接处设置有支撑至套管2内壁的中间支撑块31； 

或所述的第一预弯曲钢板条11在套管2内有一个波峰，第二预弯曲钢板 条12在套管2内有一个波谷，则套管2内没有中间支撑块31。 

所述第一预弯曲钢板条11与第二预弯曲钢板条12的宽度是变化的，相邻的中间支撑块31间钢板条的宽度形成一个或两个颈形。  

所述第一预弯曲钢板条11与第二预弯曲钢板条12的宽度是不变的。 

所述端部支撑块32用螺栓5固定在钢板条上。 

所述中间支撑块31用螺栓5固定在钢板条上。 

所述粘弹性体为高阻尼橡胶。 

所述套管2的截面为矩形。 

与现有技术相比，本发明提出的一种粘塑性消能减震支撑，在受拉时，其中的粘弹性发生很大的变形，充分地利用粘弹性的耗能能力。两条对称的预弯曲钢板条受压弯曲时对套管产生的侧向力大小相等、方向相反，相互抵消，不引起套管的弯曲，从而减小了支撑对套管的抗弯刚度要求。支撑在变形时，更加可靠。 

附图说明

图1(a)为本发明第一实施例的侧面图。 

图1(b)为本发明第一实施例的第一面图。 

图1(c)为本发明第一实施例的纵剖面图。 

图1(d)为图1(c)中B-B向视图。 

图1(e)为图1(c)中C-C向视图。 

图2(a)为本发明第一实施例预弯曲钢板条部分的轴侧图。 

图2(b)为本发明第一实施例预弯曲钢板条部分的前视图。 

图2(c)为本发明第一实施例预弯曲钢板条部分的第一视图。 

图3(a)为本发明第二较佳实施例的侧面图。 

图3(b)为本发明第二较佳实施例的纵剖面图。 

图3(c)为图3(b)中的B-B向视图。 

图3(d)为图3(b)中的C-C向视图。 

图4(a)为本发明第三较佳实施例的侧面图。 

图4(b)为本发明第三较佳实施例的纵剖面图。 

图4(c)为图4(b)中的B-B向视图。 

图4(d)为图4(b)中的C-C向视图。 

图5(a)为本发明第四较佳实施例预弯曲钢板条部分的轴侧图。 

图5(b)为本发明第四较佳实施例预弯曲钢板条部分的前视图。 

图5(c)为本发明第四较佳实施例预弯曲钢板条部分的第一视图。 

图6(a)为本发明第五较佳实施例预弯曲钢板条部分的轴侧图。 

图6(b)为本发明第五较佳实施例预弯曲钢板条部分的前视图。 

图6(c)为本发明第五较佳实施例预弯曲钢板条部分的第一视图。 

图7(a)为本发明第六较佳实施例的侧面图。 

图7(b)为本发明第六较佳实施例的纵剖面图。 

图7(c)为图7(b)中的B-B向视图。 

图7(d)为图7(b)中的C-C向视图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。 

本发明提出的一种粘塑性消能减震支撑，可以安装在建筑物的框架之间，既增加建筑的抗侧刚度又增加建筑物的消能减震能力。  

如图1(a)-(e)所示，一种粘塑性消能减震支撑，包括形状相同沿长度方向均呈起伏波形的第一预弯曲钢板条11和第二预弯曲钢板条12，第一预弯曲钢板条11波谷的与第二预弯曲钢板条12的波峰相接，接触处的钢板条是平直的，用螺栓5固定。在第一预弯曲钢板条11和第二预弯曲钢板条12外沿二者长度方向套有截面为矩形的套管2。第一预弯曲钢板条11的波谷与第二预弯曲钢板条12的波峰相接处设置有支撑至套管2内壁的中间支撑块31。套管2的出口位置对应第一预弯曲钢板条11的波谷和第二预弯曲钢板条12的波峰相接处，在该处设置有端部支撑块32。 

第一预弯曲钢板条（11）的波峰两侧1/2位置与向上对应的套管（2）内壁之间填充有第一粘弹性体（41），所述第二预弯曲钢板条（12）的波谷两侧1/2位置位置与向下对应的套管（2）内壁之间填充有第一粘弹性体（41）, 所述第一预弯曲钢板条（11）的波峰两侧1/2位置与第二预弯曲钢板条（12）的波谷两侧1/2位置之间填充第二粘弹性体（42）。之所以将粘弹性体没有填满套管与核心间的所有空隙，而只填充在两支撑块中间部分，是为了在节省材料的同时充分发挥粘弹性的效率。 

如图2(a)-(c)所示，第一预弯曲钢板条11在套管2内有两个波峰，第二预弯曲钢板条12在套管2内有两个波谷，钢板条宽度小于套管的宽度，且沿其长度方向是不变。钢板条的宽度小于套管2的宽度，是为了防止钢板条在拉压作用第二发生横向变形时与套管2内壁刮磨。钢板条11或12的宽度沿长度方向不变化，是考虑到制造上的方便，钢板条11或12的宽度也可以是变化的，主要是考虑到由于支撑块间的钢板条11或12宽度形成一个或两个颈形，可以使钢板条在大变时有较多的塑性变形区来消地震能量。 

端部支撑块31或中间支撑块32通过螺栓5固定在预弯曲钢板条，其中中间支撑块32还与套管通过螺栓固定。套管选择方钢管,或两个槽钢焊接而成，或四块板焊接而成，套管采用矩形截面在制造上是方便的。粘弹性是高阻尼橡胶或其他高阻尼材料。 

该支撑在小变形时，粘弹性体变形消耗输入结构的地震能量，其中，支撑受拉时，两条预弯曲钢板条横向收缩，两条预弯曲钢板条间的第二粘弹性体42受压变形，套管2与预弯曲钢板条间的第一粘弹性体41受拉力、剪力而变形；支撑受压时，两条预弯曲钢板条横向膨胀，两条预弯曲钢板条间的第二粘弹性体42受拉受形,套管2与弯曲核板条间的第一粘弹性体41受压力、剪力而变形。在大变形时，预弯曲钢板条在拉力或压力作用下屈服，也消耗地震能量。 

该减震支撑发生压缩变形时，每条预弯曲钢板条作用于套管2的侧向力 大小相等、方向相反，两条预弯曲钢板条产生的侧向力相互抵消，不引起套管2弯曲，从而减小对套管2的刚度需求。支撑在较大压缩变形时，套管2通过粘弹性体给预弯曲钢板条提供很大的侧向力，防止了支撑的刚度过度减小。 

该支撑设置一对中间支撑块32，以减小两对支撑块间板条长度，从而防止预弯曲钢板条出现局部屈曲，并使支撑有一定的拉压刚度。该支撑在变形时，结构仍对称，支撑不出框架平面外做微小摆动，加劲块与套管间摩擦力小，支撑更好可靠。 

本发明的第二较佳实施例，该实施例与第一实施例的区别是采用了5对支撑块，如图3(a)-(d)所示，第一预弯曲钢板条有4个波峰，第二预弯弯曲板条有4个波谷，目的是缩短两个支撑块间钢板条的长度，以保证预弯曲钢板条不发生局部屈曲，支撑有一定的刚度。 

本发明的第三较佳实施例，该实施例与第一实施例的区别是采用两对支撑块, 如图4(a)-(d)所示。当支撑内的预弯曲钢板条不会发生局部屈曲，且支撑有一定的刚度时，可采用这种形式。其中一个端部支撑块与套管固定。 

本发明的第四较佳实施例，与第一实施例的区别是，两支撑块间的板条宽度是弯化的，形成一个颈形, 如图5(a)-(c)所示。 

本发明的第五较佳实施例，与第四实施例的区别是，两支撑块间的板条形成两个颈形, 如图6(a)-(c)所示。 

第四和第五较佳实施例中，预弯曲钢板条形成颈形，目的是支撑在大变形时预弯曲钢板条有更大的塑性变形区,以消耗输入结构的地震能量。 

本发明的第六较佳实施例，与第一实施例的区别是，粘弹性体填满套管与预弯曲钢板条间的全部空隙，如图7(a)-(d)所示。本实施例的套管、核心和支撑块先组合好，粘弹性体热融后填满套管与核心间的全部空隙在制造上是方便的。 

Claims (10)

1.一种粘塑性消能减震支撑，其特征在于，包括形状相同沿长度方向均呈起伏波形第一预弯曲钢板条（11）和第二预弯曲钢板条（12），第一预弯曲钢板条（11）的波谷与第二预弯曲钢板条（12）的波峰相接，在预弯曲钢板条（11）和预弯曲钢板条（12）外沿二者长度方向套有套管（2），套管（2）的两端出口位置对应第一预弯曲钢板条（11）的波谷和第二预弯曲钢板条（12）的波峰相接处，在该处设置有端部支撑块（32）。

2.根据权利要求1所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述第一预弯曲钢板条（11）与套管（2）内壁之间，第二预弯曲钢板条（12）与套管（2）内壁之间，均填充有第一粘弹性体（41），所述第一预弯曲钢板条（11）与第二预弯曲钢板条（12）之间填充第二粘弹性体（42）。

3.根据权利要求1所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述第一预弯曲钢板条（11）的波峰两侧1/2位置与向上对应的套管（2）内壁之间填充有第一粘弹性体（41），所述第二预弯曲钢板条（12）的波谷两侧1/2位置位置与向下对应的套管（2）内壁之间填充有第一粘弹性体（41），所述第一预弯曲钢板条（11）的波峰两侧1/2位置与第二预弯曲钢板条（12）的波谷两侧1/2位置之间填充第二粘弹性体（42）。

4.根据权利要求2或3所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，

所述的第一预弯曲钢板条（11）在套管（2）内有至少三个波峰，相应地，第二预弯曲钢板条（12）在套管（2）内有与第一预弯曲钢板条（11）波峰数相等的波谷，则套管（2）内在所述第一预弯曲钢板条（11）的波谷与第二预弯曲钢板条（12）的波峰的一个以上的相接处设置有支撑至套管（2）内壁的中间支撑块（31）；

或所述的第一预弯曲钢板条（11）在套管（2）内有至少两个波峰，相应地，第二预弯曲钢板条（12）在套管（2）内有与第一预弯曲钢板条（11）波峰数相等的波谷，则套管（2）内在所述第一预弯曲钢板条（11）的波谷与第二预弯曲钢板条（12）的波峰的一个以上的相接处设置有支撑至套管（2）内壁的中间支撑块（31）；

或所述的第一预弯曲钢板条（11）在套管（2）内有一个波峰，第二预弯曲钢板条（12）在套管（2）内有一个波谷，则套管（2）内没有中间支撑块（31）。

5.根据权利要求4所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述第一预弯曲钢板条（11）与第二预弯曲钢板条（12）的宽度是变化的，相邻的中间支撑块（31）间钢板条的宽度形成一个或两个颈形。

6.根据权利要求4所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述第一预弯曲钢板条（11）与第二预弯曲钢板条（12）的宽度是不变的。

7.根据权利要求1所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述端部支撑块（32）用螺栓（5）固定在钢板条上。

8.根据权利要求4所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述中间支撑块（31）用螺栓（5）固定在钢板条上。

9.根据权利要求1所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述粘弹性体为高阻尼橡胶。

10.根据权利要求1所述的粘塑性消能减震支撑，其特征在于，所述套管（2）的截面为矩形。

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