[发明专利]一种可替换部件型耗能支撑、自复位支撑及其使用方法

说明书

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种利用切口厚壁钢管耗能的可替换部件型新型耗能支撑、新型自复位支撑及各自的安装使用方法，应用于建筑与桥梁结构的减震控制领域。提供一种构造简单、高延性、装配式、可重复利用、性能稳定、高承载力、核心部件可替换的新型耗能支撑，包括第一连接件、第一外套管、导向轴和第二连接件、第一切口厚壁钢管、封板、限位螺母、第一切口厚壁钢管连接法兰、第三止退螺母、第一连接螺栓和第五连接螺栓；第一外套管一端连接第一连接件，第一外套管另一端连接封板以克服现有自复位支撑的缺陷。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种利用切口厚壁钢管耗能的可替换部件型新型耗能支撑、新型自复位支撑及各自的安装使用方法，应用于建筑与桥梁结构的减震控制领域。

背景技术

如何提高建筑物的抗震性能就成为工程抗震界科研人员一直以来的研究热点。目前的有效措施之一是利用耗能型支撑替代传统支撑，消耗地震输入给建筑物的能量，从而减轻地震给建筑物带来的破坏。在所有耗能支撑当中，当前应用较广的应属日本学者提出的约束屈曲支撑（或称防屈曲支撑，简称BRB），这种支撑受压时发生屈服而不屈曲，具有很好的耗能能力，从而充当结构“保险丝”的角色，有效避免结构在大震中发生严重损伤。BRB自引入国内以来，我国学者对其进行了大量研究，发展了许多新的构造形式，也有了实际工程应用。然而当前的产品仍然存在一些缺陷，如构件端部易屈曲、荷载作用下拉压不平衡、灌浆型BRB中混凝土和砂浆在反复荷载作用下容易开裂、支撑性能对制作误差比较敏感、内芯受拉破坏后支撑会立刻失效退出工作（仅一道防线）、支撑延性有限（已有的试验数据表明，大部分BRB无法满足50年内2%超越概率地震输入下约束屈曲支撑框架的最大延性需求）以及支撑无法循环利用以致震后整体更换或产品抽样检验时造成巨大浪费。此外，BRB主要是利用金属的塑性变形进行耗能，因此会使建筑物在震后产生一定的残余变形，当残余变形较大时，建筑物有可能丧失其使用功能，进而会影响人们的正常生活与生产。鉴于此，一种新的抗震设计理念——可恢复功能结构被学者们所提出，这种结构的特点是震后不需要修复或不影响使用的情况下局部修复便可恢复其使用功能，因此得到工程抗震界的广泛研究。可恢复功能结构的实现途径之一是采用新的自复位耗能支撑来替代传统支撑，通过自复位耗能支撑的复位功能实现整体结构的震后复位。这种方式对传统的结构体系改变最小，因而更容易推广应用。当前的自复位耗能支撑很大一部分是在传统BRB的基础上通过增加预应力钢筋、预应力钢绞线或形状记忆合金等复位材料来实现的，而传统BRB本身具有上述缺陷且构造并不简单，增加复位功能后使得构造相当复杂，制作与装配难度较大。另一方面，预应力钢筋及预应力钢绞线的弹性变形较小，限制了自复位支撑的变形能力，而形状记忆合金虽然具有较好的弹性变形能力，但是其的性能受温度影响明显，变形后需要通过加热才能使其恢复到变形前的状态，而且价格相对较高，增加了支撑制造成本。其他采用摩擦或粘滞流体进行耗能的自复位耗能支撑，虽然耗能机理明确，但基于摩擦耗能的支撑，摩擦面会在往复荷载作用下逐渐变得光滑，摩擦系数会随摩擦次数的增加而发生变化，致使摩擦力減小，进而降低了长期使用时的可靠性，基于粘滞流体耗能的支撑，存在密封困难以及容易出现漏液等问题。

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供一种构造简单、高延性、装配式、可重复利用、性能稳定、高承载力、核心部件可替换的新型耗能支撑，作为现有约束屈曲支撑（BRB）较优的替代产品，并在此基础上增加碟形弹簧组进行复位，形成基于切口厚壁钢管耗能的新型自复位耗能支撑，以克服现有自复位支撑的上述缺陷。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种可替换部件型耗能支撑，包括第一连接件、第一外套管、导向轴和第二连接件、第一切口厚壁钢管、封板、限位螺母、第一切口厚壁钢管连接法兰、第三止退螺母、第一连接螺栓和第五连接螺栓；第一外套管一端连接第一连接件；