1.本发明涉及支撑件技术领域，具体涉及一种三级屈服防屈曲耗能支撑件。
背景技术：
2.目前大多数普通brb(屈曲约束支撑)的屈服位移较大，在地震作用下，使得内芯耗能段不易先于主体屈服，达到提前消耗地震能量的目的。在此条件下，通过改变内芯形式能否使brb在小震作用下即可先于主体结构屈服率先消耗地震输入能量是值得研究的。但目前绝大多数具有提前屈服功能的brb为二级屈服防屈曲支撑，在实际应用仍存在诸多不足之处。目前二级屈服brb在设计第一级屈服段时，只设置2段具有相同横截面积削弱比例、相同截面削弱方式的第一级屈服段，同时第一级屈服段长度占内芯耗能段总长度比例过大或过少，同样易导致第二级屈服段的耗能能力没有充分发挥时第一级屈服段就已经破坏，且相比于未削弱的原支撑，耗能上限下降。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三级屈服防屈曲耗能支撑件。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种三级屈服防屈曲耗能支撑件，包括耗能内芯和外约束件，所述耗能内芯安装在所述外约束件内，所述耗能内芯设有位于所述耗能内芯的两端的连接段、位于所述耗能内芯的中部的第二级屈服段和连接于所述连接段与所述第二级屈服段之间的第一级屈服段，所述第二级屈服段和所述第一级屈服段均设有削弱区，所述第二级屈服段的削弱区的横截面的削弱比例小于第一级屈服段的削弱区的横截面的削弱比例。
6.优选的是，所述第一级屈服段沿所述耗能内芯的长度方向设有多个竖向贯穿所述第一级屈服段的通孔。
7.优选的是，多个所述通孔在所述第一级屈服段上呈等距离分布。
8.优选的是，所述第二级屈服段的两侧向内成梯形状的第二缺口。
9.优选的是，所述连接段与所述第一级屈服段之间向内形成过渡段。
10.优选的是，所述连接段的顶部和底部沿所述耗能内芯的长度方向设有加强筋，所述外约束件的两端设有第一缺口，所述加强筋的前端伸入所述第一缺口内。
11.优选的是，所述加强筋的厚度大于所述耗能内芯的厚度。
12.优选的是，所述加强筋的长度大于所述连接段的长度与所述过渡段的长度之和。
13.优选的是，所述外约束件与所述耗能内芯之间的间隙填充有橡胶。
14.优选的是，所述外约束件包括两个槽钢和两个垫板，两个所述槽钢固定安装在所述耗能内芯的上侧和下侧，两个所述垫板安装在两个所述槽钢之间并位于所述耗能内芯的两侧。
15.相对于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的三级屈服防屈曲支撑件在较小的地震作用下第一级屈服段就可以屈服，即能在小震作用下先于主体结构屈服，率先进
入耗能状态，提前耗散地震的输入能量，从而保护主体结构；随着地震作用力的增大，第二级屈服段屈服进入塑性阶段耗能，且当地震力持续增时，第三级屈服段屈服，支撑内芯达全截面屈服状态，整体进入塑性状态耗能，能实现三阶段的依此屈服，能适应不同水平的地震作用，在实现定点屈服的前提下，能够在降低屈服位移的同时使支撑呈三阶段屈服，且随地震作用的增大而逐级屈服、耗能，有效地保护支撑物。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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。
17.图1为本发明的三级屈服防屈曲耗能支撑件的整体结构示意图；
18.图2为本发明的三级屈服防屈曲耗能支撑件的结构分解图；
19.图3为本发明的耗能内芯的结构示意图；
20.图4为本发明的槽钢的结构示意图；
21.图5为本发明的垫板的结构示意图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
24.实施例1
25.如图1至图5所示，本实施例的三级屈服防屈曲耗能支撑件包括耗能内芯1和外约束件2，所述耗能内芯1安装在所述外约束件2内，所述耗能内芯1设有位于所述耗能内芯1的两端的连接段11、位于所述耗能内芯的中部的第二级屈服段12和连接于所述连接段11与所述第二级屈服段12之间的第一级屈服段13，所述第二级屈服段12和所述第一级屈服段13均设有削弱区，所述第二级屈服段12的削弱区的横截面的削弱比例小于第一级屈服段13的削弱区的横截面的削弱比例，连接段11则为没有削弱的第三级屈服段。工作时，在较小的地震作用下第一级屈服段13就可以屈服，即能在小震作用下先于主体结构屈服，率先进入耗能状态，提前耗散地震的输入能量，从而保护主体结构；随着地震作用力的增大，第二级屈服段12屈服进入塑性阶段耗能，且当地震力持续增时，第三级屈服段11屈服，支撑内芯达全截面屈服状态，整体进入塑性状态耗能。本实施例的三级屈服防屈曲支撑件能实现三阶段的依此屈服，能适应不同水平的地震作用，在实现定点屈服的前提下，能够在降低屈服位移的同时使支撑呈三阶段屈服，且随地震作用的增大而逐级屈服、耗能，有效地保护支撑物。
26.在本实施例中，所述第一级屈服段13沿所述耗能内芯的长度方向设有多个竖向贯穿所述第一屈服段13的通孔14，多个所述通孔14在所述第一级屈服段13上呈等距离分布，所述第二级屈服段12的两侧向内成梯形状的第二缺口15。耗能内芯1的第一、二级屈服段分别采用单列胶囊式短孔、梯形削切的削弱方式可以让第一级屈服段13在截面削弱比例比第
二级屈服段12大的情况下，缩小其与第二级屈服段12之间截面抗弯刚度的差距，使得支撑整体的刚度变化较缓，有利于满足支撑局部稳定性的设计要求；同时，让三级屈服防屈曲支撑发生三级屈服之后，第一、二级屈服段的屈服后刚度相差不大，保证支撑在全截面屈服之后具有较好的变形耗能能力。此外，第一级屈服段13和第二级屈服段12也可以采用其他削弱形式，只要能使所述第二级屈服段的削弱区的横截面的削弱比例小于第一级屈服段的削弱区的横截面的削弱比例。
27.在本实施例中，所述连接段11与所述第一级屈服段13之间向内形成过渡段16，防止连接段11与第一级屈服段13之间的截面骤降，保证其抗弯性。所述连接段11的顶部和底部沿所述耗能内芯1的长度方向设有加强筋17，所述外约束件2的两端设有第一缺口21，所述加强筋17的前端伸入所述第一缺口21内，加强筋17与第一缺口21的最内侧之间存在间隙，其宽度为内芯端部加劲肋宽度与支撑间隙之和，第一缺口最内侧到加劲肋最外侧的距离大于规范所要求的防屈曲支撑在拟静力试验中最大的加载位移，能在保证支撑不发生整体、局部失稳的情况下，预留出内芯在耗能过程中的轴向与侧向位移空间。
28.在本实施例中，所述加强筋17的厚度大于所述耗能内芯1的厚度，能增加耗能内芯1的连接段11、过渡段16的抗弯刚度，有效避免支撑两端发生失稳的可能性，使支撑充分发挥自身的耗能能力。所述加强筋17的长度大于所述连接段11的长度与所述过渡段16的长度之和，能将耗能内芯1实际耗能部位集中在两端加劲肋之间的内芯上，当地震作用力较大时，保证内芯两端过渡段与耗能段交界处不发生局部弯曲，从而避免三级屈服防屈曲支持由于端部失稳而丧失耗能能力。
29.在本实施例中，所述外约束件2包括两个槽钢22和两个垫板23，两个所述槽钢22固定安装在所述耗能内芯1的上侧和下侧，两个所述垫板23安装在两个所述槽钢22之间并位于所述耗能内芯1的两侧，该槽钢22和垫板23采用q235b钢材，能提供较大的抗弯刚度，满足防屈曲支撑设计中整体稳定性的要求，保证其在地震作用下不发生整体失稳。所述外约束件2与所述耗能内芯1之间的间隙填充有橡胶，不需要在间隙中额外浇筑混凝土，实现支撑装配式、全钢的特点，各个部位均可以实现工厂预制、大批量生产，且方便各部位的质检；由于外约束不需要额外灌注混凝土，施工现场仅需完成支撑的组装，实现了支撑装配式、全钢的特点，且一定程度上减轻了支撑自重与制作时间。
30.在槽钢21的腹板两侧、两端分别开两列槽钢螺栓孔24和矩形的第一缺口21，在垫板22对应位置同样开两列垫板螺栓孔25，在垫板两端一侧各切割一个三角缺口26，使耗能内芯1侧移时，过渡段16能与垫板22配合，不会发生阻移现象；槽钢21、垫板22和耗能内芯1之间的组装采用高强螺栓3来完成，该高强螺栓3由高强度螺杆31与螺母32组成，将高强螺杆31嵌入槽钢22与垫板23的对应槽钢螺栓孔24与垫板螺栓孔25中，再用螺母32拧紧，即为一个完整的外约束，在外约束组装之前，将耗能内芯1放入其中，即可组成完整的全钢装配板式三级屈服防屈曲耗能支撑，耗能内芯与外约束之间的间隙可选择无黏结材料进行填充。
31.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。