[发明专利]一种多级控制屈曲阻尼耗能支撑构件

说明书

本发明公开了一种多级控制屈曲阻尼耗能支撑构件，解决了现有防屈曲支撑构件易产生较大的层间相对位移而导致层间结构损坏的技术问题。本发明包括同心设置的钢外环管和钢内环管，钢外环管的外壁两侧设置有相互对应的连接杆件，钢内环管的外壁与钢外环管的内壁通过钢内环管连接钢柱固定连接，钢外环管的内壁与钢内环管的外壁之间设置有活塞机构，活塞机构和钢内环管连接钢柱对应设置且与连接杆件处于同一条轴线上。本发明既有良好的二次滞回耗能性能，又可以起到阻尼器的效果，可以达到多级耗能且防止发生过大层间相对位移的效果，还可以解决传统的防屈曲支撑屈服后刚度下降较快导致的变形过大问题，可广泛应用于结构抗震加固及抗震设计构件等。

技术领域

本发明涉及建筑结构中阻尼耗能支撑技术领域，特别是指一种多级控制屈曲阻尼耗能支撑构件。

背景技术

在建筑结构的设计或抗震加固改造中，支撑构件是一种有效提高结构抗侧刚度中的构件，而现有的支撑构件存在受压屈曲问题。针对传统普通支撑构件存在的受压屈曲问题，出现了防屈曲支撑构件这一新型支撑构件形式。常见的防屈曲支撑构件的核心屈服耗能单元、外部屈曲约束单元和滑动机制单元之间的变形空间加工精度要求较高，制作工艺复杂；核心屈服耗能单元采用低屈服点的钢材，依赖进口，受到制约。虽然这类防屈曲支撑构件具有高效的抗震性能，近年来已经在多项工程中得到了应用，但是所采用的防屈曲支撑构件在屈服时刚度下降较多和产生过大的层间相对位移，使结构因刚度下降过快产生的层间相对位移过大引起构件破坏，特别是大震作用时，这种破坏很明显。

另外，若采用双卡栓（或者双活塞）核心双环的屈曲阻尼器，不仅在安装时内环与外环不易固定，而且在使用时内环与外环会产生相对位移。虽然该类阻尼器的层间相对位移小于传统的防屈曲支撑构件产生的层间相对位移，但是仍然会造成所受压力不在一条直线上，轻则会造成阻尼器构成的支撑构件失效，重则会造成支撑的部件发生损坏。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种多级控制屈曲阻尼耗能支撑构件，解决了现有防屈曲支撑构件易产生较大的层间相对位移而导致层间结构损坏技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种多级控制屈曲阻尼耗能支撑构件，包括同心设置的钢外环管和钢内环管，所述钢外环管的外壁两侧分别设置有相互对应的连接杆件，钢内环管的外壁与钢外环管的内壁通过钢内环管连接钢柱固定连接，钢外环管的内壁与钢内环管的外壁之间设置有与活塞机构，活塞机构和钢内环管连接钢柱对应设置且与连接杆件处于同一条轴线上。本方案中的连接杆件首先将轴力传递给钢外环管，使钢外环管率先屈曲产生一次耗能；当轴力继续增加时，活塞机构之间的缝隙逐渐缩小，当活塞机构的行程被挤压或者拉到尽头后，钢外环管与钢内环管或钢内环管的卡槽实现刚性接触，随着轴力的持续增加，钢内环管也逐步达到屈服，便会产生再一次的耗能。在两次屈曲耗能的整个过程中，本支撑构件所受的轴力始终在一条直线上，刚度在一级屈服下降后会二级增加，既不会产生过大的层间相对位移，又实现了多级控制屈曲阻尼的耗能支撑。

所述活塞机构包括设置在钢外环管的内壁上的筒状卡槽，钢内环管的外壁上设置有与筒状卡槽相配合的卡栓，通过卡栓和筒状卡槽的配合，可以对轴向受力进行可靠地引导，进一步避免了过大层间相对位移的发生。

所述活塞机构包括设置在钢外环管的内壁上的卡栓，钢内环管的外壁上设置有与卡栓相配合的筒状卡槽，卡栓和筒状卡槽的位置互换，能够实现同样的效果。

所述筒状卡槽的外直径与钢内环管的长度之比为0.8～1，筒状卡槽与钢内环管特定尺寸的比例，可以防止连接处出现屈服，使得钢外环管屈服后增加的轴力能够可靠地传递到内环，快速增加刚度，减小变形的效果。

进一步地，所述钢内环管中设置有多孔填充板，多孔填充板可以保证二次屈曲耗能时的稳定性，解决了传统防屈曲支撑屈服后刚度下降较快导致的变形过大的问题。