一种防屈曲支撑装置

1.本实用新型涉及工程结构减震控制技术领域，特别是涉及一种防屈曲支撑装置。


背景技术：

2.地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的主要原因。地震发生时，地面振动引起结构的地震反应。对于基础固接于地面的建筑结构物，其反应沿着高度从下到上逐层放大。由于结构物某部位的地震反应(加速度、速度或位移)过大，使主体承重结构严重破坏甚至倒塌；或虽然主体结构未破坏，但建筑饰面、装修或其它非结构配件等毁坏而导致严重损失；或室内昂贵仪器、设备破坏导致严重的损失或次生灾害。为了避免上述灾害的发生，人们必须对结构体系的地震反应进行控制，并消除结构体系的“放大器”作用。其中，防屈曲支撑是一种常用的被动耗能装置，其基本原理是利用核心金属材料的塑性变形来耗散能量，金属材料在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，且防屈曲支撑的构造形式简单，造价低廉，力学模型明确，得到了广泛的应用。
3.现有的防屈曲支撑多采用一种类型的内芯进行耗能，小震和中震下保持弹性状态，不耗能，大震下内芯发生多波屈曲耗能，无法同时满足小震、中震和大震作用下的抗震需求，抗震效果不够理想。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种防屈曲支撑装置，以解决上述现有技术存在的问题，整体稳定性高，且具有较好的抗震效果。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.本实用新型提供了一种防屈曲支撑装置，包括两个端板、至少一个第一屈服强度内芯、至少一个第二屈服强度内芯、内支撑件和外支撑件，各所述第一屈服强度内芯的两端分别与两个所述端板固定连接，各所述第二屈服强度内芯的两端分别与两个所述端板固定连接，所述内支撑件套设在所述外支撑件内，各所述第一屈服强度内芯和各所述第二屈服强度内芯均设置于所述内支撑件和所述外支撑件之间，所述内支撑件能够为各所述第一屈服强度内芯靠近所述内支撑件的侧面和各所述第二屈服强度内芯靠近所述内支撑件的侧面提供支撑，所述外支撑件能够为各所述第一屈服强度内芯靠近所述外支撑件的侧面和各所述第二屈服强度内芯靠近所述外支撑件的侧面提供支撑，各所述第一屈服强度内芯的屈服强度小于各所述第二屈服强度内芯的屈服强度。
7.优选的，所述第一屈服强度内芯和所述第二屈服强度内芯均为多个，多个所述第一屈服强度内芯和多个所述第二屈服强度内芯围绕所述内支撑件长度方向的直线设置。
8.优选的，本实用新型提供的防屈曲支撑装置还包括第一连接件，所述第一屈服强度内芯、所述第二屈服强度内芯和所述第一连接件均为两个，两个所述第一屈服强度内芯相对设置，两个所述第二屈服强度内芯相对设置，各所述第一屈服强度内芯、所述内支撑件
和所述外支撑件通过各所述第一连接件固定连接，各所述第一连接件设置于各所述第一屈服强度内芯的中间位置。
9.优选的，本实用新型提供的防屈曲支撑装置还包括至少两个第二连接件，各所述第二屈服强度内芯的两端、所述内支撑件的两端和所述外支撑件的两端均设有腰型孔，各所述第二连接件能够通过穿过两个所述第二屈服强度内芯的腰型孔、所述内支撑件的腰型孔和所述外支撑件的腰型孔将两个所述第二屈服强度内芯、所述内支撑件和所述外支撑件连接，各所述第二连接件能够限制所述外支撑件沿垂直于所述第二屈服强度内芯长度方向的运动，且各所述第二连接件能够与所述外支撑件的外壁产生沿所述腰型孔的长度方向的相对滑动。
10.优选的，本实用新型提供的防屈曲支撑装置还包括第三连接件，所述第一屈服强度内芯、所述第二屈服强度内芯和所述第三连接件均为两个，两个所述第一屈服强度内芯相对设置，两个所述第二屈服强度内芯相对设置，各所述第二屈服强度内芯、所述内支撑件和所述外支撑件通过各所述第三连接件固定连接，各所述第三连接件设置于各所述第二屈服强度内芯的中间位置。
11.优选的，本实用新型提供的防屈曲支撑装置还包括至少两个第四连接件，各所述第一屈服强度内芯的两端、所述内支撑件的两端和所述外支撑件的两端均设有腰型孔，各所述第四连接件能够通过穿过两个所述第一屈服强度内芯的腰型孔、所述内支撑件的腰型孔和所述外支撑件的腰型孔将两个所述第一屈服强度内芯、所述内支撑件和所述外支撑件连接，各所述第四连接件能够限制所述外支撑件沿垂直于所述第一屈服强度内芯长度方向的运动，且各所述第四连接件能够与所述外支撑件的外壁产生沿所述腰型孔的长度方向的相对滑动。
12.优选的，各所述第一屈服强度内芯设有多个第一通孔，各所述第二屈服强度内芯设有多个第二通孔，多个所述第一通孔沿所述第一屈服强度内芯的长度方向线性排列，多个所述第二通孔沿所述第二屈服强度内芯的长度方向线性排列。
13.优选的，所述内支撑件设有第三通孔和第四通孔，所述外支撑件设有第五通孔和第六通孔，所述第三通孔、所述第四通孔、所述第五通孔和所述第六通孔均为多个，各所述第三通孔和各所述第五通孔均与所述第一通孔相对设置，各所述第四通孔和各所述第六通孔均与所述第二通孔相对设置，通过所述第五通孔和所述第六通孔能够观测所述第一通孔和所述第二通孔的孔壁的表面情况。
14.优选的，所述内支撑件和所述外支撑件均为筒状，所述内支撑件的四个外侧壁均设有凹槽，两个所述第一屈服强度内芯和两个所述第二屈服强度内芯分别设置于四个凹槽内，所述内支撑件的外壁与所述外支撑件的内壁接触。
15.优选的，各所述第一屈服强度内芯的屈服强度为280mpa-310mpa，各所述第二屈服强度内芯的屈服强度为580mpa-600mpa。
16.优选的，各所述第一屈服强度内芯的材质为奥氏体不锈钢，各所述第二屈服强度内芯的材质为双相型不锈钢。
17.优选的，各所述第一屈服强度内芯和各所述第二屈服强度内芯的两端均设有至少一个加强筋，且所述加强筋设置于各所述第一屈服强度内芯和各所述第二屈服强度内芯远离所述内支撑件的一侧。
18.优选的，各所述第一屈服强度内芯与所述内支撑件和所述外支撑件之间均设有无粘结材料层，且各所述第二屈服强度内芯与所述内支撑件和所述外支撑件之间均设有所述无粘结材料层。
19.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
20.本实用新型提供的防屈曲支撑装置，设置有第一屈服强度内芯和第二屈服强度内芯，对应不同等级的震动分别进入屈服状态，即当震动程度较小时，第一屈服强度内芯先进入屈服状态来耗能减震，当震动程度较大时，第二屈服强度内芯进入屈服状态来耗能减震，实现了多级屈服耗能，具有较好的抗震效果。第一屈服强度内芯和第二屈服强度内芯的两个侧面分别由内支撑件和外支撑件进行支撑，具有更好的整体稳定性；同时，相对于现有的防屈曲支撑装置在第一屈服强度内芯和第二屈服强度内芯之间浇注混凝土并由混凝土直接为第一屈服强度内芯和第二屈服强度内芯提供支撑的方式，本技术中的第一屈服强度内芯和第二屈服强度内芯进行塑性变形时，内支撑件对第一屈服强度内芯和第二屈服强度内芯的阻力较小，抗震效果较好。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为实施例1提供的防屈曲支撑装置的结构示意图(正视)；
23.图2为图1中a-a的剖视图；
24.图3为图1中b-b的剖视图；
25.图4为实施例1提供的第二屈服强度内芯的结构示意图；
26.图5为实施例1提供的第一屈服强度内芯的结构示意图；
27.图6为实施例1提供的防屈曲支撑装置的结构示意图(俯视)；
28.图7为实施例2提供的防屈曲支撑装置的结构示意图(正视)；
29.图8为实施例2提供的防屈曲支撑装置的结构示意图(俯视)；
30.图中：100、防屈曲支撑装置；1、端板；2、第一屈服强度内芯；3、第二屈服强度内芯；4、内支撑件；5、外支撑件；6、第一连接件；7、第二连接件；8、腰型孔；9、第一通孔；10、第二通孔；11、第三通孔；12、第四通孔；13、第五通孔；14、第六通孔；15、凹槽；16、加强筋；17、无粘结材料层；18、第三连接件；19、第四连接件；20、弹性区域；21、塑性区域。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.本实用新型的目的是提供一种防屈曲支撑装置，以解决上述现有技术存在的问题，整体稳定性高，且具有较好的抗震效果。
33.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
34.实施例1
35.如图1-6所示，本实施例提供了一种防屈曲支撑装置100，包括两个端板1、至少一个第一屈服强度内芯2、至少一个第二屈服强度内芯3、内支撑件4和外支撑件5，各第一屈服强度内芯2的两端分别与两个端板1固定连接，优选为焊接，各第二屈服强度内芯3的两端分别与两个端板1固定连接，优选为焊接，保证第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的端部变形一致，内支撑件4套设在外支撑件5内，各第一屈服强度内芯2和各第二屈服强度内芯3均设置于内支撑件4和外支撑件5之间，内支撑件4能够为各第一屈服强度内芯2靠近内支撑件4的侧面和各第二屈服强度内芯3靠近内支撑件4的侧面提供支撑，外支撑件5能够为各第一屈服强度内芯2靠近外支撑件5的侧面和各第二屈服强度内芯3靠近外支撑件5的侧面提供支撑，各第一屈服强度内芯2的屈服强度小于各第二屈服强度内芯3的屈服强度。本实施例提供的防屈曲支撑装置100，设置有第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3，对应不同等级的震动分别进入屈服状态，即当震动程度较小时，第一屈服强度内芯2先进入屈服状态来耗能减震，当震动程度较大时，第二屈服强度内芯3进入屈服状态来耗能减震，实现了多级屈服耗能，具有较好的抗震效果。第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的两个侧面分别由内支撑件4和外支撑件5进行支撑，能够减小或避免第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3产生侧向鼓曲变形，具有更好的整体稳定性；同时，相对于现有的防屈曲支撑装置100在第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3之间浇注混凝土并由混凝土直接为第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3提供支撑的方式，本实施例中的第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3进行塑性变形时，内支撑件4对第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的阻力较小，抗震效果较好。优选的，第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3为一字型或工字型。第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的两端可以焊接连接，也可以不进行连接。
36.各第一屈服强度内芯2和各第二屈服强度内芯3的两端均设有至少一个加强筋16，加强筋16优选为两个，且加强筋16设置于各第一屈服强度内芯2和各第二屈服强度内芯3远离内支撑件4的一侧，保证防屈曲支撑装置100的整体稳定性，防止在变形过程中发生扭转或弯扭变形，确保第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3主要发生轴向拉压变形。
37.各第一屈服强度内芯2与内支撑件4和外支撑件5之间均设有无粘结材料层17，且各第二屈服强度内芯3与内支撑件4和外支撑件5之间均设有无粘结材料层17，无粘结材料层17可以为聚四氟乙烯板、丁基橡胶等。无粘结材料层17用于减小各第一屈服强度内芯2与内支撑件4和外支撑件5之间、各第二屈服强度内芯3与内支撑件4和外支撑件5之间的摩擦力，确保防屈曲支撑装置100拉压性能的对称。
38.第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3均为多个，多个第一屈服强度内芯2和多个第二屈服强度内芯3围绕内支撑件4长度方向的直线设置。相较于一字型或十字型的防屈曲支撑装置100，本实施例提供的防屈曲支撑装置100回转半径更大，具有更好的整体稳定性。
39.本实施例提供的防屈曲支撑装置100还包括第一连接件6，优选为螺栓，第一屈服强度内芯2、第二屈服强度内芯3和第一连接件6均为两个，两个第一屈服强度内芯2相对设
置，两个第二屈服强度内芯3相对设置，各第一屈服强度内芯2、内支撑件4和外支撑件5通过各第一连接件6固定连接，各第一连接件6设置于各第一屈服强度内芯2的中间位置。通过将第一连接件6设置于各第一屈服强度内芯2的中间位置，能够有效地减小对第一连接件6对各第一屈服强度内芯2和各第二屈服强度内芯3在塑性变形过程中的阻碍作用，从而提高抗震效果和结构的稳定性。
40.本实施例提供的防屈曲支撑装置100还包括至少两个第二连接件7，优选为螺栓，各第二屈服强度内芯3的两端、内支撑件4的两端和外支撑件5的两端均设有腰型孔8，各第二连接件7能够通过穿过两个第二屈服强度内芯3的腰型孔8、内支撑件4的腰型孔8和外支撑件5的腰型孔8将两个第二屈服强度内芯3、内支撑件4和外支撑件5连接，各第二连接件7能够限制外支撑件5沿垂直于第一屈服强度内芯2长度方向的运动，由于无粘结材料层17在受到一定的挤压破坏后，各第一屈服强度内芯2和各第二屈服强度内芯3与内支撑件4和外支撑件5之间产生间隙，第二连接件7用于防止由于间隙导致的内支撑件4和外支撑件5的偏移，使内支撑件4和外支撑件5与各第二屈服强度内芯3之间能够维持平行。且各第二连接件7能够与外支撑件5的外壁产生沿腰型孔8的长度方向的相对滑动，当第二屈服强度内芯3产生塑性变形并与第二连接件7接触时，第二连接件7能够沿第二屈服强度内芯3的变形方向滑动，避免由于第二连接件7对第二屈服强度内芯3的变形产生限制作用而导致的受力均匀；防止由于第二屈服强度内芯3发生扭转或偏斜而与内支撑件4、外支撑件5发生挤压，导致第二屈服强度内芯3与内支撑件4、外支撑件5之间产生额外的摩擦力而降低减震效果。
41.各第一屈服强度内芯2设有多个第一通孔9，各第二屈服强度内芯3设有多个第二通孔10，多个第一通孔9沿第一屈服强度内芯2的长度方向线性排列，多个第二通孔10沿第二屈服强度内芯3的长度方向线性排列。第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的两端为端部增强段，第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的中间段为其核心段，核心段和端部增强段之间为过渡段。使得塑性变形主要集中在开孔处，避免了端部过渡段和焊接部位的破坏。调节第一通孔9和第二通孔10的开孔大小可以改变防屈曲支撑装置100的力学本构模型，可以根据耗能组件要求调节不同载荷下的刚度大小。优选的，第一通孔9和第二通孔10均为长圆孔，圆孔相较于方形孔能够有效减小应力集中。
42.内支撑件4设有第三通孔11和第四通孔12，外支撑件5设有第五通孔13和第六通孔14，在保证良好支撑的前提下，减小整体装置的重量，可以实现防屈曲支撑装置100的轻型化、高承载力的特性。第三通孔11、第四通孔12、第五通孔13和第六通孔14均为多个，各第三通孔11和各第五通孔13均与第一通孔9相对设置，各第四通孔12和各第六通孔14均与第二通孔10相对设置，通过第五通孔13和第六通孔14能够观测第一通孔9和第二通孔10的孔壁的表面情况，对第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的核心段进行开孔削弱，使塑性变形集中在开孔处两侧的平行段上的塑性区域21附近，其他部位如弹性区域20保持弹性。在地震荷载作用后，能够通过开孔位置，由人眼观测到第一屈服强度内芯2和第二屈服强度内芯3的损伤情况和断裂情况，实现震后对减震装置的的快速评估。优选的，第一通孔9、第二通孔10、第三通孔11、第四通孔12、第五通孔13和第六通孔14均为长圆孔，且形状一致。
43.内支撑件4和外支撑件5均为筒状，优选为矩形筒，内支撑件4的四个外侧壁均设有凹槽15，两个第一屈服强度内芯2和两个第二屈服强度内芯3分别设置于四个凹槽15内，内支撑件4的外壁与外支撑件5的内壁接触。提高了整体结构的稳定性。
44.优选的，各第一屈服强度内芯2的屈服强度为280mpa-310mpa，各第二屈服强度内芯3的屈服强度为580mpa-600mpa。各第一屈服强度内芯2和各第二屈服强度内芯3的屈服强度能够根据实际使用需求进行调整。
45.优选的，各第一屈服强度内芯2的材质为奥氏体不锈钢，各第二屈服强度内芯3的材质为双相型不锈钢。优选的，各第一屈服强度内芯2的材质为奥氏体不锈钢s304，各第二屈服强度内芯3的材质为双相型不锈钢s2205。不锈钢材料具有优良的耐腐蚀性，能够降低后期的维护费用。
46.优选的，本实施例提供的防屈曲支撑装置100整体采用不锈钢进行制作，提升了耐腐蚀性能。
47.实施例2
48.如图7-8所示，本实施例提供的防屈曲支撑装置100还包括第三连接件18，优选为螺栓，第一屈服强度内芯2、第二屈服强度内芯3和第三连接件18均为两个，两个第一屈服强度内芯2相对设置，两个第二屈服强度内芯3相对设置，各第二屈服强度内芯3、内支撑件4和外支撑件5通过各第三连接件18固定连接，各第三连接件18设置于各第二屈服强度内芯3的中间位置。通过将第三连接件18设置于各第二屈服强度内芯3的中间位置，能够有效地减小对第一连接件6对各第二屈服强度内芯3在塑性变形过程中的阻碍作用，从而提高抗震效果和结构的稳定性。
49.本实施例提供的防屈曲支撑装置100还包括至少两个第四连接件19，优选为螺栓，各第一屈服强度内芯2的两端、内支撑件4的两端和外支撑件5的两端均设有腰型孔8，各第四连接件19能够通过穿过两个第一屈服强度内芯2的腰型孔8、内支撑件4的腰型孔8和外支撑件5的腰型孔8将两个第一屈服强度内芯2、内支撑件4和外支撑件5连接，各第四连接件19能够限制外支撑件5沿垂直于第一屈服强度内芯2长度方向的运动，由于无粘结材料层17在受到一定的挤压破坏后，各第一屈服强度内芯2和各第二屈服强度内芯3与内支撑件4和外支撑件5之间产生间隙，第四连接件19用于防止由于间隙导致的内支撑件4和外支撑件5的偏移，使内支撑件4和外支撑件5与各第一屈服强度内芯2之间能够维持平行。且各第四连接件19能够与外支撑件5的外壁产生沿腰型孔8的长度方向的相对滑动，当第一屈服强度内芯2产生塑性变形并与第四连接件19接触时，第四连接件19能够沿第一屈服强度内芯2的变形方向滑动，避免由于第四连接件19对第一屈服强度内芯2的变形产生限制作用而导致的受力均匀；防止由于第一屈服强度内芯2发生扭转或偏斜而与内支撑件4、外支撑件5发生挤压，导致第一屈服强度内芯2与内支撑件4、外支撑件5之间产生额外的摩擦力而降低减震效果。
50.本实施例其他部分结构与实施例1相同。
51.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。