錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，包括耗能內(nèi)芯構(gòu)件、第一組加固板、第二組加固板和等截面屈曲約束部件；所述第一組加固板固接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件的兩個(gè)末端的翼緣外表面；所述等截面屈曲約束部件設(shè)置在耗能內(nèi)芯構(gòu)件的中間段的外圍；所述第二組加固板固接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣和腹板之間。本發(fā)明無需切割耗能內(nèi)芯板就能確保在較大外力作用下耗能內(nèi)芯構(gòu)件中部先屈服，端部處于彈性階段，避免了耗能內(nèi)芯構(gòu)件切割導(dǎo)致的損傷；僅約束了耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板的邊緣區(qū)域，在保證有效約束耗能內(nèi)芯構(gòu)件的整體和局部屈曲的同時(shí)，避免了屈曲約束部件與兩組加固板的沖突，使得屈曲約束部件沿構(gòu)件長度方向截面相同，顯著降低了加工難度。
【專利說明】錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，涉及用于減小工程結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的一種屈曲約束支撐。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)90年代以前，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震方法是通過主體結(jié)構(gòu)局部屈服耗散地震能量，如梁鉸機(jī)制等，這種抗震耗能方式導(dǎo)致結(jié)構(gòu)主體破壞，嚴(yán)重增加了震后修復(fù)難度和成本，不利于結(jié)構(gòu)的震后修復(fù)。自日本阪神地震與美國北嶺地震后，屈曲約束支撐作為一種性能優(yōu)越的消能減震構(gòu)件，在日本、美國等多震的發(fā)達(dá)國家得到了快速的推廣應(yīng)用，在我國的研究也處于發(fā)展階段。屈曲約束支撐在核心部件外包裹約束部件來限制核心部件的彎曲變形，通過核心部件拉壓屈服耗散地震能量，在小震作用下相當(dāng)于普通的中心支撐，給結(jié)構(gòu)提供足夠的側(cè)向剛度，在中等和較大地震作用下相當(dāng)于金屬阻尼器而耗散能量，如此既提高了結(jié)構(gòu)的延性又充分發(fā)揮了支撐的耗能作用，使主體結(jié)構(gòu)在地震作用下不會(huì)破壞或者破壞較小，是一種較為理想的抗震耗能方式。
[0003]目前，屈曲約束支撐的截面種類按照外圍約束材料以及組合情況可以分為三類:鋼筋混凝土外圍約束截面，鋼與混凝土組合外圍約束截面和全鋼外圍約束截面。采用鋼筋混凝土外圍約束截面或鋼與混凝土組合外圍約束截面，其存在的問題有:(1)構(gòu)件制作精度要求高，導(dǎo)致制作費(fèi)用增加，特別在澆注混凝土?xí)r，很難保證內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件之間的預(yù)留間隙滿足精度方面的要求；(2)澆注混凝土等濕作業(yè)給制作與施工帶來了影響，其精度控制難度大；(3)涂裝在內(nèi)核構(gòu)件表面的隔離材料多采用環(huán)氧樹脂，品種單一，其耐久性差，易于從內(nèi)核表面脫離。
[0004]此外，部分屈曲約束支撐實(shí)例，其耗能內(nèi)芯構(gòu)件通常經(jīng)過切割形成屈服段、過渡段和錨固段，如圖1所示，切割工藝和切割精度會(huì)嚴(yán)重影響屈曲約束支撐的性能。
[0005]進(jìn)一步，采用全鋼外圍約束截面的屈曲約束支撐，若其內(nèi)核構(gòu)件采用工字型鋼、T型鋼等型鋼構(gòu)件，如公開專利CN101974947B或CN101718123B，通過外包約束構(gòu)件同時(shí)約束工字形截面的翼緣和腹板，但是由于工字形截面的腹板和翼緣交界處存在倒角，所以實(shí)際的構(gòu)件加工需要對(duì)倒角位置進(jìn)行處理，如對(duì)工字形內(nèi)芯進(jìn)行打磨，或?qū)ν獍s束構(gòu)件進(jìn)行打磨，使得制作屈曲約束支撐的難度增加較多，又容易造成對(duì)內(nèi)核約束部件的初始損傷，影響了屈曲約束支撐的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決鋼筋混凝土外圍約束截面或鋼與混凝土組合外圍約束截面的屈曲約束支撐制作精度要求和制作費(fèi)用高、混凝土等濕作業(yè)施工困難、涂裝在內(nèi)核構(gòu)件表面的隔離材料品種單一和耐久性差，以及耗能內(nèi)芯構(gòu)件需要切割或需要倒角等帶來額外加工并降低屈曲約束支撐性能等問題，提出了一種錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，包括耗能內(nèi)芯構(gòu)件、第一組加固板、第二組加固板和等截面屈曲約束部件；
[0008]所述第一組加固板固接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件的兩個(gè)末端的翼緣外表面；
[0009]所述等截面屈曲約束部件設(shè)置在耗能內(nèi)芯構(gòu)件的中間段的外圍，等截面屈曲約束部件包括圍束部件和加勁板條，加勁板條固接于圍束部件內(nèi)側(cè)，加勁板條與耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板緊靠，并留有間隙，間隙通常為0.5mm?3mm ;
[0010]所述第二組加固板固接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣和腹板之間，第二組加固板沿耗能內(nèi)芯構(gòu)件長度方向的位置位于第一組加固板與等截面屈曲約束部件之間，其一端位置與第一組加固板位置交錯(cuò)，另一端位置與等截面屈曲約束部件位置交錯(cuò)。
[0011]作為優(yōu)選，所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件是工字形構(gòu)件或T形構(gòu)件。
[0012]作為優(yōu)選，所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件的加勁板條與耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板端部外伸長度1/4?1/2寬的約束區(qū)域貼合，加勁板條的寬度也是翼緣或腹板外伸長度的1/4?1/2。
[0013]作為優(yōu)選，所述等截面屈曲約束部件的圍束部件由兩塊鋼板和兩個(gè)槽形鋼組成，兩塊鋼板相對(duì)放置，兩個(gè)槽形鋼翼緣朝外相對(duì)放置，所述兩塊鋼板和兩個(gè)槽形鋼通過螺栓拼接成一體。
[0014]作為優(yōu)選，所述等截面屈曲約束部件的圍束部件由四塊鋼板固接成一個(gè)矩形鋼管。
[0015]作為優(yōu)選，所述第二組加固板是鋼平板或角鋼。
[0016]作為優(yōu)選，所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件是T形構(gòu)件，第二組加固板是鋼平板，第二組加固板的兩端焊接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板靠近根部1/2處內(nèi)。
[0017]作為優(yōu)選，所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件是工字形構(gòu)件，第二組加固板是鋼平板，第二組加固板平行耗能內(nèi)芯構(gòu)件腹板設(shè)置，且第二組加固板的兩端與耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣靠近根部1/2處內(nèi)焊接。
[0018]本發(fā)明等截面屈曲約束部件的加勁板條位于耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板外伸端部的約束區(qū)域的側(cè)邊，固接于屈曲約束部件的圍束部件相應(yīng)位置內(nèi)側(cè)，與圍束部件一起，或兩根加勁板條一起限制翼緣或腹板的平面外變形。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1.兩組長度方向交叉且空間錯(cuò)位的加固板，焊接在耗能內(nèi)芯構(gòu)件末端和末端附近翼緣或腹板靠近根部1/2處內(nèi)，增大了耗能內(nèi)芯構(gòu)件端部的受力截面，確保了在較大外力作用下耗能內(nèi)芯構(gòu)件中部先于端部屈服，而端部始終保持在彈性階段，避免了耗能內(nèi)芯構(gòu)件切割帶來了損傷，提高了屈曲約束支撐性能，同時(shí)降低了支撐的造價(jià)。
[0021]2.由于兩組加固板長度方向交叉且空間錯(cuò)位，第二組加固板固接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板靠近根部1/2以內(nèi)，外圍屈曲約束部件僅約束了翼緣或腹板靠近邊緣1/2以內(nèi)，所以外圍屈曲約束部件可以做成簡單的等截面形式，其長度的相對(duì)起點(diǎn)和終點(diǎn)可以與第一組加固板留有一定的距離，極大簡化了構(gòu)件的加工難度，提高了產(chǎn)能。
[0022]3.本發(fā)明只需要對(duì)耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板端部的約束區(qū)域進(jìn)行約束，該約束區(qū)域或加勁板條的寬度僅是翼緣或腹板外伸長度的1/4?1/2，避免了屈曲約束部件與兩組加固板的沖突，又能達(dá)到約束耗能內(nèi)芯構(gòu)件的整體和局部屈曲的效果，而且對(duì)屈曲約束部件和耗能內(nèi)芯構(gòu)件倒角處沒有任何精度要求，避免了耗能內(nèi)芯構(gòu)件的損傷，降低了構(gòu)件加工難度。[0023]4.采用全鋼外圍約束截面，避免了混凝土濕作業(yè)，所有鋼構(gòu)件均可以在工廠制作，加工精度更容易控制。
[0024]5.耗能內(nèi)芯構(gòu)件可以根據(jù)承載力需要靈活選擇截面形式和截面大小，補(bǔ)充了現(xiàn)有屈曲約束支撐構(gòu)件的種類和外圍約束的截面形式，可以用于大承載力的屈曲約束支撐。
[0025]6.上述屈曲約束支撐的加工方法也可以直接利用原有支撐構(gòu)件進(jìn)行屈曲約束支撐化，且仍可以采用原有的連接形式，避免了材料浪費(fèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是常用屈曲約束支撐耗能內(nèi)芯構(gòu)件的形式；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1兩組加固板組裝到耗能內(nèi)芯構(gòu)件端部的方法示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1兩組加固板組裝到耗能內(nèi)芯構(gòu)件端部后的示意圖；
[0029]圖4是圖3的A-A剖視圖；
[0030]圖5是圖3的B-B剖視圖；
[0031]圖6是圖3的C-C剖視圖；
[0032]圖7是本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0033]圖8是本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9是圖8的G-G剖視圖；
[0035]圖10是圖8的H-H剖視圖；
[0036]圖11是本發(fā)明實(shí)施例2兩組加固板組裝到耗能內(nèi)芯構(gòu)件端部的方法示意圖；
[0037]圖12是本發(fā)明實(shí)施例2兩組加固板組裝到耗能內(nèi)芯構(gòu)件端部后的示意圖；
[0038]圖13是圖12的D-D剖視圖；
[0039]圖14是圖12的E-E剖視圖；
[0040]圖15是圖12的F-F剖視圖；
[0041]圖16是本發(fā)明實(shí)施例2橫截面示意圖；
[0042]圖17是本發(fā)明實(shí)施例3第二組加固板為角鋼時(shí)橫截面示意圖；
[0043]圖18是本發(fā)明實(shí)施例4屈曲約束部件為另一種拼裝形式時(shí)橫截面示意圖；
[0044]圖19是本發(fā)明實(shí)施例5屈曲約束部件為焊接時(shí)橫截面示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0046]實(shí)施例1
[0047]如圖2?10所示:一種錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，包括耗能內(nèi)芯構(gòu)件1、第一組加固板2、第二組加固板3以及等截面屈曲約束部件4 ;所述第一組加固板2焊接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件I的兩個(gè)末端，第二組加固板3焊接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件I翼緣或腹板靠近根部1/2處內(nèi)，沿耗能內(nèi)芯構(gòu)件I長度方向的固接起點(diǎn)位于第一組加固板2內(nèi)部，終點(diǎn)位于等截面屈曲約束部件4內(nèi)部，且第一組加固板2、第二組加固板3焊接在耗能內(nèi)芯構(gòu)件I橫截面的不同位置上，沿耗能內(nèi)芯構(gòu)件長度方向形成了部分交叉而且空間錯(cuò)位；等截面屈曲約束部件4沿耗能內(nèi)芯構(gòu)件I長度方向截面形式保持不變，相對(duì)起點(diǎn)和終點(diǎn)均與耗能內(nèi)芯構(gòu)件I兩端第一組加固板2留有一定間距，由圍束部件4-1和加勁板條4-2組成:所述圍束部件4-1由兩塊鋼板4_1_1和兩個(gè)槽形鋼4-1-2組成，兩塊鋼板4_1_1相對(duì)放置，兩個(gè)槽形鋼4-1-2翼緣朝外相對(duì)放置，所述兩塊鋼板4-1和兩個(gè)槽形鋼4-2通過螺栓拼接成一體；所述加勁板條4-2固接于圍束部件4-1內(nèi)側(cè)，與耗能內(nèi)芯構(gòu)件I翼緣或腹板端部外伸長度1/4?1/2寬的約束區(qū)域1-1緊靠但留有間隙，加勁板條4-2的寬度也為翼緣或腹板外伸長度的1/4?1/2 倍。
[0048]實(shí)施例2
[0049]如圖11?16所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于耗能內(nèi)芯板I為工字形截面，第二組加固板3固定的具體位置有所改變。
[0050]實(shí)施例3
[0051]如圖17所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于第二組加固板3為角鋼。
[0052]實(shí)施例4
[0053]如圖18所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于圍束部件4-1的拼裝位置，兩塊鋼板4-1-1和兩個(gè)槽形鋼4-1-2安裝的相對(duì)位置與實(shí)施例1不同。
[0054]實(shí)施例5
[0055]如圖19所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于等截面屈曲約束部件4的圍束部件4-1由四塊鋼板4-1-3固接成一個(gè)矩形鋼管。
[0056]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:包括耗能內(nèi)芯構(gòu)件、第一組加固板、第二組加固板和等截面屈曲約束部件； 所述第一組加固板固接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件的兩個(gè)末端的翼緣外表面； 所述等截面屈曲約束部件設(shè)置在耗能內(nèi)芯構(gòu)件的中間段的外圍，等截面屈曲約束部件包括圍束部件和加勁板條，加勁板條固接于圍束部件內(nèi)側(cè)，加勁板條與耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板緊靠，并留有間隙； 所述第二組加固板固接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣和腹板之間，第二組加固板沿耗能內(nèi)芯構(gòu)件長度方向的位置位于第一組加固板與等截面屈曲約束部件之間，其一端位置與第一組加固板位置交錯(cuò)，另一端位置與等截面屈曲約束部件位置交錯(cuò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件是工字形構(gòu)件或T形構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件的加勁板條與耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板端部外伸長度1/4?1/2寬的約束區(qū)域貼合，加勁板條的寬度也是翼緣或腹板外伸長度的1/4?1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:所述等截面屈曲約束部件的圍束部件由兩塊鋼板和兩個(gè)槽形鋼組成，兩塊鋼板相對(duì)放置，兩個(gè)槽形鋼翼緣朝外相對(duì)放置，所述兩塊鋼板和兩個(gè)槽形鋼通過螺栓拼接成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:所述等截面屈曲約束部件的圍束部件由四塊鋼板固接成一個(gè)矩形鋼管。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:所述第二組加固板是鋼平板或角鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件是T形構(gòu)件，第二組加固板是鋼平板，第二組加固板的兩端焊接于耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣或腹板靠近根部1/2處內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錯(cuò)位交叉板屈曲約束支撐，其特征在于:所述耗能內(nèi)芯構(gòu)件是工字形構(gòu)件，第二組加固板是鋼平板，第二組加固板平行耗能內(nèi)芯構(gòu)件腹板設(shè)置，且第二組加固板的兩端與耗能內(nèi)芯構(gòu)件翼緣靠近根部1/2處內(nèi)焊接。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK103741830SQ201410016264
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】王春林, 孟少平, 曾濱, 葛漢彬, 曾鵬 申請(qǐng)人:東南大學(xué)