專利名稱：帶備用索的屈曲約束支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，涉及一種用于減小工程結(jié)構(gòu)地震災(zāi)害影響的屈曲約束支撐。
背景技術(shù)：
屈曲約束支撐是一種兼具普通支撐和金屬阻尼器雙重功能的新型支撐，由于其性能穩(wěn)定、制作方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛的研究和應(yīng)用。但是作為一種金屬阻尼器，屈曲約束支撐仍存在一些有待改進(jìn)的問題。一方面，由于屈曲約束支撐利用核心金屬板拉壓屈服耗散地震能量，支撐本身會(huì)產(chǎn)生累積的殘余變形，從而對(duì)結(jié)構(gòu)震后修復(fù)費(fèi)用產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)殡S著結(jié)構(gòu)層間殘余變形角的增大，建筑的維修成本會(huì)大幅度增大，甚至大于重建費(fèi)用，因此減小屈曲約束支撐的震后殘余變形是有待改進(jìn)的問題之一。為此，本發(fā)明可以通過張拉備用索來提供自復(fù)位能力。在這方面，已有的技術(shù)實(shí)例如已公開專利CN101824922 B中所述的自復(fù)位屈曲約束支撐。但其自復(fù)位屈曲約束支撐傳力部件為方形套管，而方形套管尺寸為規(guī)定值，兩個(gè)方型套管尺寸決定了核心金屬板的厚度及核心金屬板與方形套管的間隙，而研究表明約束部件(如約束套管)與金屬板的間隙是影響屈曲約束支撐性能的關(guān)鍵因素，而本發(fā)明提出的外組合約束傳力部件可以根據(jù)內(nèi)約束傳力部件來選擇合適的組合件，通過控制組合件的尺寸來形成對(duì)核心金屬板的精確約束，可顯著提高自復(fù)位屈曲約束支撐的性能。此外，已公開專利CN101824922 B的自復(fù)位屈曲約束支撐一端的連接件只能從內(nèi)方形套管上延伸出來，使相應(yīng)的端板必須開孔，削弱了端板的整體剛度，且延伸出來的連接件因空間限制尺寸受限定，抗彎剛度小，形成支撐薄弱截面，導(dǎo)致自復(fù)位屈曲約束支撐的連接容易先于支撐本身破壞。而本發(fā)明提出的連接件避免了對(duì)端板的削弱以及可能的連接破壞。

另一方面，在經(jīng)歷強(qiáng)烈地震時(shí)，屈曲約束支撐一旦進(jìn)入屈服狀態(tài)，支撐的剛度就會(huì)驟降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形成明顯的薄弱層，或者由于屈曲約束支撐損傷累積斷裂而退出工作，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形成薄弱層，從而使結(jié)構(gòu)存在較高的倒塌風(fēng)險(xiǎn)，因此提高屈曲約束支撐屈服或斷裂后的安全度，也是一個(gè)重大的問題。為此，本發(fā)明可以將備用索作為剛度的儲(chǔ)備，通過設(shè)置備用索的長(zhǎng)度來使得當(dāng)支撐軸向變形大于指定值時(shí)備用索參與受力，形成二次保護(hù)，從而避免結(jié)構(gòu)薄弱層變形過大，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌破壞。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)屈曲約束支撐在地震作用下出現(xiàn)過量殘余變形從而增加震后修復(fù)成本，或者在大震作用下支撐屈服后剛度過低或斷裂退出工作而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱層甚至倒塌的問題，提供了一種帶備用索的屈曲約束支撐。技術(shù)方案本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種帶備用索的屈曲約束支撐，包括耗能內(nèi)芯板、第一連接件、第二連接件、端板以及傳力部件，其特征在于:所述傳力部件包括內(nèi)約束傳力部件和外組合約束傳力部件，所述耗能內(nèi)芯板由一個(gè)內(nèi)芯板和兩個(gè)端部連接板構(gòu)成,每個(gè)端部連接板一個(gè)側(cè)面順著長(zhǎng)邊方向固接于內(nèi)芯板一端的表面，所述耗能內(nèi)芯板的一端固定在內(nèi)約束傳力部件的上下側(cè)面，所述第一連接件與所述的耗能內(nèi)芯板固定在內(nèi)約束傳力部件上的一端固定，所述的第二連接件與所述的外組合約束傳力部件的一端固定；所述的外組合約束傳力部件套設(shè)在所述的內(nèi)約束傳力部件的外側(cè)，在外組合約束傳力部件與內(nèi)約束傳力部件之間形成所述內(nèi)芯板的[w用I]該約束空間與內(nèi)芯板之間形成有l(wèi)-2mm的間隙，所述的內(nèi)芯板的另一端固定與所述第二連接件固定；在所述內(nèi)約束傳力部件內(nèi)還設(shè)置有至少一根備用索，該備用索通過設(shè)置在外組合約束傳力部件兩端的端板固定,每個(gè)端板同時(shí)接觸內(nèi)約束傳力部件和外組合約束傳力部件。所述外組合約束傳力部件由兩個(gè)槽鋼、四個(gè)填充板以及兩個(gè)蓋板構(gòu)成，每個(gè)填充板位于兩個(gè)槽鋼和兩個(gè)蓋板的中間，每?jī)蓚€(gè)填充板位于兩個(gè)槽鋼的上下表面，每?jī)蓚€(gè)填充板的外部是一個(gè)蓋板，填充板和蓋板與耗能內(nèi)芯板之間形成所述的間隙，同時(shí)約束耗能內(nèi)芯板的平面內(nèi)和平面外屈曲。所述中間約束傳力部件由螺栓拼裝而成。所述外組合約束傳力部件一端的上下側(cè)面開有矩形豁口，每個(gè)端部連接板伸出外組合約束傳力部件上與其相鄰的矩形豁口 ；每個(gè)蓋板的兩端也開有一個(gè)所述的矩形豁口。所述的第一連接件與所述的耗能內(nèi)芯板采用螺栓固定連接；所述的第二連接件也與所述的耗能內(nèi)芯板采用螺栓固定連接。本發(fā)明支撐由兩個(gè)耗能內(nèi)芯板、內(nèi)約束傳力部件、外組合約束傳力部件、至少一根備用索、端板、第一連接件、第二連接件構(gòu)成，所述耗能內(nèi)芯板由一個(gè)內(nèi)芯板和兩個(gè)端部連接板構(gòu)成，每個(gè)端部連接板一個(gè)側(cè)面順著長(zhǎng)邊方向固接于內(nèi)芯板一端的表面，內(nèi)約束傳力部件位于兩個(gè)耗能內(nèi)芯板內(nèi)側(cè)，外組合約束傳力部件一端的上下側(cè)面開有矩形豁口，每個(gè)端部連接板伸出外組合約束傳力部件上與其相鄰的矩形豁口，第一連接件和第二連接件位于外組合約束傳力部件外部的兩端，第一連接件與兩個(gè)耗能內(nèi)芯板的一端栓接，兩個(gè)耗能內(nèi)芯板在和第一連接件栓接的一端與內(nèi)約束傳力部件一端的上下外表面固接，第二連接件與兩個(gè)耗能內(nèi)芯板的另一端栓接，第二連接件與外組合約束傳力部件的一端固接。備用索位于內(nèi)約束傳力部件的內(nèi)部，每根備用索兩端連接一個(gè)端板，每個(gè)端板同時(shí)接觸內(nèi)約束傳力部件和外組合約束傳力部件。有益效果
本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明采用兩個(gè)槽鋼、四個(gè)填充板以及兩個(gè)蓋板構(gòu)成的外組合約束傳力部件，并將該外組合約束傳力部件套在內(nèi)約束傳力部件的外部，在外組合約束傳力部件與內(nèi)約束傳力部件之間形成所述內(nèi)芯板的約束空間，該約束空間與內(nèi)芯板之間形成有l(wèi)_2mm的間隙，夕卜組合約束傳力部件與內(nèi)約束傳力部件不僅起到傳遞構(gòu)件內(nèi)力的作用，同時(shí)能夠精確約束耗能內(nèi)芯板的平面內(nèi)和平面外屈曲，可顯著提高自復(fù)位屈曲約束支撐的性能。

2.本發(fā)明采用螺栓拼裝式的外組合約束傳力部件，便于構(gòu)件拼裝和震后構(gòu)件檢查和部件更換，且可以實(shí)現(xiàn)通過每個(gè)耗能內(nèi)芯板的兩個(gè)端部連接板來連接支撐和結(jié)構(gòu)，避免了對(duì)端板的削弱以及可能的連接破壞。3.本發(fā)明在內(nèi)約束傳力部件的內(nèi)部設(shè)置有至少一根備用索，并通過端板固定，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，靈活應(yīng)用本發(fā)明的屈曲約束支撐，實(shí)現(xiàn)不同的功能。一方面，針對(duì)地震作用下需要控制殘余變形的結(jié)構(gòu)，通過預(yù)先張拉支撐內(nèi)部的備用索，為支撐提供自復(fù)位壓力，可以明顯減小構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的殘余變形；另一方面，針對(duì)較大地震抗倒塌設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置備用索的長(zhǎng)度待支撐在大震下變形超出一定范圍后備用索進(jìn)入張拉狀態(tài)從而參與受力，為結(jié)構(gòu)提供較大的后續(xù)剛度，可以防止結(jié)構(gòu)薄弱層的出現(xiàn)和倒塌。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不同設(shè)計(jì)功能的靈活應(yīng)用。


圖1是耗能內(nèi)芯板制作示意 圖2是耗能內(nèi)芯板與內(nèi)約束傳力部件組裝示意圖，
圖3是圖2的A-A剖視圖，
圖4是圖2的B-B剖視圖，
圖5是圖2的C-C剖視 圖6是外組合約束傳力部件的單獨(dú)組裝示意圖，
圖7是圖6的D-D剖視圖，
圖8是圖6的E-E剖視圖； 圖9是外組合約束傳力部件與內(nèi)部部件的組裝示意 圖10是備用索和端板組裝、第一連接件、第二連接件組裝至構(gòu)件組裝完成示意圖，
圖11是圖10的F-F剖視圖，
圖12是圖10的G-G剖視圖，
圖13是圖10的H-H剖視 圖14是圖12的I部放大示意 圖15是構(gòu)件安裝完成后左端端面示意圖，
圖16是構(gòu)件安裝完成后右端端面示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:如圖f 16所示，本實(shí)施方式的帶備用索的螺栓拼裝式雙核屈曲約束支撐由兩個(gè)耗能內(nèi)芯板2、內(nèi)約束傳力部件1、外組合約束傳力部件3、多根備用索4、端板5、第一連接件6、第二連接件7構(gòu)成，所述耗能內(nèi)芯板2由一個(gè)內(nèi)芯板2-1和兩個(gè)端部連接板
2-2構(gòu)成，每個(gè)端部連接板2-2 —個(gè)側(cè)面順著長(zhǎng)邊方向通過焊縫焊接于內(nèi)芯板2-1 —端的表面，內(nèi)約束傳力部件I位于兩個(gè)耗能內(nèi)芯板2內(nèi)側(cè)，外組合約束傳力部件3 —端的上下側(cè)面開有矩形豁口 3-3-1，每個(gè)端部連接板2-2伸出外組合約束傳力部件上與其相鄰的矩形豁口 3-3-1，第一連接件6和第二連接件7位于外組合約束傳力部件3外部的兩端，第一連接件6與兩個(gè)耗能內(nèi)芯板2的一端通過高強(qiáng)螺栓連接，兩個(gè)耗能內(nèi)芯板2在和第一連接件6栓接的一端與內(nèi)約束傳力部件I一端的上下外表面在耗能內(nèi)芯板的側(cè)邊通過焊縫焊接，第二連接件7與兩個(gè)耗能內(nèi)芯板2的另一端通過高強(qiáng)螺栓連接，第二連接件7與外組合約束傳力部件3的一端在第二連接件的側(cè)邊通過焊縫焊接，多根備用索4位于內(nèi)約束傳力部件I的內(nèi)部，每根備用索4兩端連接一個(gè)端板5，每個(gè)端板5同時(shí)接觸內(nèi)約束傳力部件I和外組合約束傳力部件3。實(shí)施例二:如圖6所示，本實(shí)施方式的每個(gè)填充板3-2的形狀與每個(gè)耗能內(nèi)芯板2的側(cè)邊形狀相對(duì)應(yīng)，每個(gè)填充板3-2位于兩個(gè)槽鋼3-1和兩個(gè)蓋板3-3的中間，每?jī)蓚€(gè)填充板3-2位于兩個(gè)槽鋼3-1的上下表面，每?jī)蓚€(gè)填充板3-2的外部是一個(gè)蓋板3-3，填充板
3-2和蓋板3-3與耗能內(nèi)芯板2的間隙約為l_2mm，這個(gè)間隙正好形成內(nèi)芯板2的約束空間8，見圖14，這個(gè)約束空間8同時(shí)約束耗能內(nèi)芯板2的平面內(nèi)和平面外屈曲，無需專門設(shè)置約束部件約束耗能內(nèi)芯板2的屈曲。其他組成及連接方式與實(shí)施例一相同。實(shí)施例三:如圖1、2、9、10所示，本實(shí)施例是本發(fā)明屈曲約束支撐的組裝具體步驟，如下:
1.內(nèi)芯板兩端與端部連接板焊接，組成帶有連接板的耗能內(nèi)芯板；耗能內(nèi)芯板的一端與內(nèi)約束部件的上下側(cè)面在耗能內(nèi)芯板的側(cè)邊處焊接，如此實(shí)現(xiàn)了耗能內(nèi)芯板與內(nèi)約束部件的整體連接。 2.將兩個(gè)槽鋼置于內(nèi)約束傳力部件的左右兩側(cè)，間距l(xiāng)_2mm，四塊填充板分別放置在每個(gè)槽鋼的翼緣上邊，然后把蓋板放置在同一平面內(nèi)的兩個(gè)填充板上，使耗能內(nèi)芯板上的端部連接板通過蓋板上的矩形豁口，再通過高強(qiáng)螺栓把兩個(gè)槽鋼、四個(gè)填充板、兩個(gè)蓋板連接成一個(gè)整體即為外組合約束傳力部件；外組合約束傳力部件和內(nèi)約束傳力部件與耗能內(nèi)芯板的間隙為l_2mm，同時(shí)約束耗能內(nèi)芯板的平面內(nèi)和平面外屈曲。3.將多根備用索穿過內(nèi)約束傳力部件和端板，若針對(duì)地震作用下需要控制殘余變形的結(jié)構(gòu)，需要將備用索在一端的端板處錨固，另一端的端板處進(jìn)行張拉后再錨固，為支撐提供自復(fù)位壓力以減小構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的殘余變形；若針對(duì)較大地震抗倒塌設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，無需張拉備用索，使支撐一端的端板和備用索之間預(yù)先留出一些間隙，然后在兩端端板處錨固備用索，待支撐在大震下變形超出一定范圍后備用索進(jìn)入張拉狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)提供較大的后續(xù)剛度，可以防止結(jié)構(gòu)薄弱層的出現(xiàn)和倒塌。這樣，完成整個(gè)帶備用索的螺栓拼裝式雙核屈曲約束支撐的組裝。
權(quán)利要求
1.一種帶備用索的屈曲約束支撐，包括耗能內(nèi)芯板(2)、第一連接件(6)、第二連接件(7)、端板(5)以及傳力部件，其特征在于:所述傳力部件包括內(nèi)約束傳力部件(I)和外組合約束傳力部件(3)，所述耗能內(nèi)芯板(2)由一個(gè)內(nèi)芯板(2-1)和兩個(gè)端部連接板(2-2)構(gòu)成，每個(gè)端部連接板(2-2) —個(gè)側(cè)面順著長(zhǎng)邊方向固接于內(nèi)芯板(2-1)—端的表面，所述耗能內(nèi)芯板(2)的一端固定在內(nèi)約束傳力部件(I)的上下側(cè)面，所述第一連接件(5)與所述的耗能內(nèi)芯板(2)固定在內(nèi)約束傳力部件(I)上的一端固定，所述的第二連接件(6)與所述的外組合約束傳力部件(3)的一端和固定；所述的外組合約束傳力部件(3)套設(shè)在所述的內(nèi)約束傳力部件(I)的外側(cè)，在外組合約束傳力部件(3)與內(nèi)約束傳力部件(I)之間形成所述內(nèi)芯板(2 )的約束空間(8 )，該約束空間(8 )與內(nèi)芯板(2 )之間形成有l(wèi)_2mm的間隙，所述的內(nèi)芯板(2)的另一端固定與所述的第二連接件(6)固定；在所述內(nèi)約束傳力部件(I)內(nèi)還設(shè)置有至少一根備用索(4)，該備用索(4)通過設(shè)置在外組合約束傳力部件(3)兩端的端板(5)固定，每個(gè)端板(5 )同時(shí)接觸內(nèi)約束傳力部件(I)和外組合約束傳力部件(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶備用索的屈曲約束支撐，其特征在于:所述外組合約束傳力部件(3)由兩個(gè)槽鋼(3-1)、四個(gè)填充板(3-2)以及兩個(gè)蓋板(3-3)構(gòu)成，每個(gè)填充板(3-2)位于兩個(gè)槽鋼(3-1)和兩個(gè)蓋板(3-3)的中間，每?jī)蓚€(gè)填充板(3-2)位于兩個(gè)槽鋼(3-1)的上下表面，每?jī)蓚€(gè)填充板(3-2)的外部是一個(gè)蓋板(3-3)，填充板(3-2)和蓋板(3-3)與耗能內(nèi)芯板(2)之間形成所述的間隙，同時(shí)約束耗能內(nèi)芯板(2)的平面內(nèi)和平面外屈曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自復(fù)位屈曲約束支撐，其特征在于:所述中間約束傳力部件(3)由螺栓拼裝而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶備用索的屈曲約束支撐，其特征在于:所述外組合約束傳力部件(3)兩端的上下側(cè)面開有矩形豁口(3-3-1)，每個(gè)端部連接板(2-2)伸出外組合約束傳力部件(3)上與其相鄰的矩形豁口(3-3-1);每個(gè)蓋板的兩端也開有一個(gè)所述的矩形豁口(3-3-1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶備用索的屈曲約束支撐，其特征在于:所述的第一連接件與所述的耗能內(nèi)芯板采用螺栓固定連接；所述的第二連接件也與所述的耗能內(nèi)芯板采用螺栓固定連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶備用索的屈曲約束支撐，包括耗能內(nèi)芯板、第一連接件、第二連接件、端板以及傳力部件，傳力部件包括內(nèi)約束傳力部件和外組合約束傳力部件；內(nèi)芯板的一端固定在內(nèi)約束傳力部件的上下外表面，內(nèi)芯板的另一端與外組合約束傳力部件固定；在內(nèi)約束傳力部件內(nèi)還設(shè)置有至少一根備用索，該備用索通過設(shè)置在外組合約束傳力部件兩端的端板固定，每個(gè)端板同時(shí)接觸內(nèi)約束傳力部件和外組合約束傳力部件。本發(fā)明的約束支撐，一方面，針對(duì)地震作用下需要控制殘余變形的結(jié)構(gòu)，可以為支撐提供自復(fù)位壓力；另一方面，針對(duì)較大地震抗倒塌設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，待支撐在大震下變形超出一定范圍后備用索進(jìn)入張拉狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)提供較大的后續(xù)剛度。
文檔編號(hào)E04B1/98GK103233590SQ20131017454
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者王春林, 曾鵬, 吳京, 葛漢彬, 周臻 申請(qǐng)人:東南大學(xué)