[实用新型]微振强震双功用防屈曲支撑

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种微振强震双功用防屈曲支撑，属于土木工程结构消能减震(振)技术领域。

背景技术：

众所周知，集中设置的TMD减振系统需要较大型的调频质量、支撑设施和阻尼设施。一些分散设置的TMD减振方案难以同时具有消减水平向和竖向的振动功能，也较难处理减微振和减强震的关系。

现有技术中，防屈曲支撑可增加结构刚度减小侧移、提高结构抗震能力、改善抗震性能。如图1所示，防屈曲支撑的钢芯安装在框架结构的节点之间，在风荷载和多遇地震条件下处于弹性工作状态，为结构提供侧移刚度可减小侧移；在罕遇地震下钢芯不会屈曲失稳，可进入拉(压)屈服状态以消耗地震能量。由于这种构件在反复荷载作用下的力-变形滞回曲线(如图2所示)规则饱满、耗能效率高，且制作及安装简便、免维护、可更换，近年来在日本、美国和台湾地区等得到了广泛应用，在中国大陆也有少量高层建筑使用了这一技术。

但是，上述普遍使用的防屈曲支撑在减小结构侧移、吸收强震能量保护主体结构的同时，也为结构增加了刚度并附带了一定的重量。这一方面需要主体结构承受由此产生的重力和地震惯性力，另一方面，由于钢芯在屈服前呈弹性工作状态，在正常使用条件下无法消减风荷载、室内设备、室外环境等引起的结构振动，也无法消减由于多遇烈度地震产生的惯性力及结构震动。对于使用要求(如小侧移、微振动等)较高、振源较强但有减振需求，或在中等程度(例如设防烈度)地震下需要确保建筑功能性，同时，在罕遇烈度下需要保证优异的抗震性能的情况下，单一使用防屈曲支撑技术就难以做到两者兼顾了。

实用新型内容：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有在多遇烈度地震及正常使用条件下调频减震(振)、在罕遇烈度地震下屈服耗能双重功能的带有调频质量的防屈曲支撑，即调频质量防屈曲支撑，具有制作容易、安装方便、经济耐用、免维护、可更换的特点。

一种微振强震双功用防屈曲支撑，包括连接于结构重要节点之间的钢芯6、外包于钢芯工作段的外套钢管7及内填混凝土9以及钢芯表面粘贴的柔性材料8；其特征在于：还包括回弹元件4，所述回弹元件4用弹簧制成，固定于节点板连接件与外套钢管之间，或支座连接件与外套钢管之间。

根据权利要求1所述的微振强震双功用防屈曲支撑，其特征在于：所述的弹簧用螺旋弹簧时，螺旋弹簧采用圆形或正多边形弹簧。

根据权利要求1所述的微振强震双功用防屈曲支撑，其特征在于：所述的弹簧用钢板弹簧时，钢板弹簧设计成S形或折角形，在钢芯两侧对称布置。

其中，回弹元件的一端用螺栓连接方式与节点连接件连接，另一端用螺栓连接方式与外套钢管和内填混凝土连接。回弹元件的参数(如图8所示)根据设计要求确定。阻尼材料粘贴在钢芯表面，采用聚四氟乙烯及硅胶。防屈曲消能减震部分的钢芯可用Q235或Q345热轧钢板、热轧角钢制作。可采用机械切削法或端部加强法形成消能工作段。钢芯与节点板的连接可采用双螺栓锚接(如图4所示)或焊-锚连接方式(如图5所示)等。

本实用新型的技术原理如下：

第一，在正常使用阶段(包括多遇烈度地震下)采用分散TMD(调频质量阻尼器)减振方案减小结构振动，可在较宽的振动频带内减振，提高建筑物的功能性。分散TMD振动系统的自振频率可通过回弹元件的参数进行调整，以符合主体结构减振设计要求。

第二，在罕遇烈度(或设防烈度，按设计要求选定)地震下，防屈曲支撑的钢芯将进入屈服耗能阶段，保护主体结构，使主体结构保持在弹性状态或只有少量梁构件进入塑性状态(按设计要求选定)。防屈曲支撑钢芯的屈服力、弹性刚度和极限变形能力可通过钢材种类、钢芯截面积、工作段长度及产品试验参数的选取进行调整。

第三，将两种功能集中于一套设施，功能并不互相削弱。作为质量块的外套钢管及内填混凝土在钢芯上移动，不影响防止钢芯屈曲的功能。这是因为在正常使用条件下移动位移量是由回弹元件的刚度来限制的，设计时可保证振动位移幅值不超出钢芯预设范围。当外界出现振动干扰时，质量块可在重力平衡位置附近进行振动，起到减振效果。而在罕遇烈度(或设防烈度)地震下，钢芯屈服成为耗能减震的主体。此时，钢芯因受压屈服引起的截面横向膨胀将锁定质量块在钢芯表面的滑动，仅靠钢芯材料屈服消能减震，外套钢管和内填混凝土可防止钢芯发生受压屈曲；而当钢芯受拉屈服时，不需要外套钢管和内填混凝土的防屈曲功能，TMD运动与否并不影响钢芯的受拉屈服耗能。