CN102877568B - 双内核防屈曲支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种用于耗能减震的双内核防屈曲支撑结构。两块一字型钢板贴合在一起作为核心耗能元件，在一字型钢板的两端分别安装两块与一字型钢板垂直的翼缘钢板，一字型钢板和翼缘钢板的横截面构成“工”字形；在翼缘钢板与一字型钢板连接的一侧填充多孔泡沫材料，一字型钢板和翼缘钢板由外包钢管包裹，翼缘钢板的一部分伸出外包钢管；在外包钢管内填充混凝土。本发明利用具有良好塑性变形能力的钢材尤其是软钢实现耗能，并利用其轴向变形实现较大的滞回耗能，其结构新颖合理，易于加工，使用方便灵活，适用性强，可以有效提高建筑结构的抗震性能，具有广阔的市场推广应用前景。

Description

双内核防屈曲支撑结构
技术领域
本发明属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种建筑结构工程用耗能构件，尤其是一种用于减震耗能的双内核防屈曲支撑结构。
背景技术
当今建筑结构的发展越来越趋向于高大化，由钢构件、组合构件或钢筋混凝土构件组成的框架结构是建筑物中经常被采用的结构形式。为使建筑结构具有较强的抵抗地震等外力破坏的能力，经常需要在框架结构中增设耗能构件。
常见的耗能构件有粘滞型阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦型阻尼器、磁流变阻尼器、防屈曲支撑等。其中防屈曲支撑因其安全性与经济性较好且易于更换，在工程中应用较多。目前防屈曲支撑一般多为单一内核的支撑形式，其中一字型内核的防屈曲支撑，其屈服荷载往往受限，若采用屈服点较高的钢材，则耗能性能会产生不同程度的削弱；十字型内核的防屈曲支撑，其内核往往需要焊接成型，焊缝处的残余应力对内核的疲劳性能影响较大。因此，当需要实现较大的屈服荷载，又需要获得较好的疲劳性能与耗能性能时，支撑的内核往往很难进行设计，这极大地限制了防屈曲支撑的推广应用。
发明内容
本发明是为提供一种结构简单、可以实现较大屈服荷载的双内核防屈曲支撑结构，用以解决现有技术中防屈曲支撑的缺陷以及其他存在的问题。
本发明包括如下内容：
两块一字型钢板贴合在一起作为核心耗能元件，每块一字型钢板的均为两端宽、中间细的棒槌形状；在一字型钢板的两端分别安装两块与一字型钢板垂直的翼缘钢板，一字型钢板和翼缘钢板的横截面构成“工”字形；在翼缘钢板与一字型钢板连接的一侧填充多孔泡沫材料，以方便钢管内混凝土的浇筑并提供内核轴向变形的空间；一字型钢板和翼缘钢板由外包钢管包裹，翼缘钢板的一部分伸出外包钢管；在外包钢管内填充混凝土。
所述一字型钢板为具有良好塑性变形能力的钢板。
所述一字型钢板具有相同的尺寸，且均为独立耗能元件，各一字型钢板之间无连接关系。
所述一字型钢板的中部位置、在宽度方向两侧分别设有小块凸起，以方便内核定位并阻止内外核之间的错动。
所述一字型钢板和翼缘钢板之间通过角焊连接。
所述翼缘钢板的端部设置多个通孔或螺纹孔。
本发明有益效果如下：
1）可实现较大屈服荷载：本发明中利用两块一字型钢板作为耗能元件，并在端部扩大成工字型截面，当承受轴力时，两块钢板能够共同作用，实现较大的屈服荷载，并进行耗能。
2）结构简单，方便加工：本发明以一字型钢板作为耗能元件，无需焊接成型；在端部工字型截面的翼缘前方填充多孔泡沫材料，方便外核钢管内的混凝土浇筑。
试验证明，本发明能够利用钢材良好的塑性变形能力实现耗能，其结构新颖合理，易于加工，使用方便，可以有效提高建筑结构的抗震性能，具有广阔的市场推广和应用前景。
附图说明
图1为本发明双内核防屈曲支撑结构的结构示意图；
图2为图1的E向视图。
图3为图1所示双内核防屈曲支撑结构的内核形状示意图。
图4为图1所示双内核防屈曲支撑结构的A-A剖面图。
图5为图1所示双内核防屈曲支撑结构的B-B剖面图。
图6为图1所示双内核防屈曲支撑结构的C-C剖面图。
图7为双内核防屈曲支撑结构的应用示意图实施例一。
图8为双内核防屈曲支撑结构的应用示意图实施例二。
图中标号：
1-一字型钢板；2-翼缘钢板；3-外包钢管；4-混凝土；5-多孔泡沫材料；6-通孔；7-小块凸起；9-预埋板件；10-双内核防屈曲支撑结构；11-框架梁；12-框架柱；13-预埋板件。
具体实施方式
本发明提供了一种双内核防屈曲支撑结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例一
如图1、图2所示，包括一字型钢板内核1、翼缘钢板2、外包钢管3和混凝土4。核心耗能元件为并排设置的两块一字型钢板1，每块一字型钢板1的均为两端宽、中间细的棒槌形状；一字型钢板1在端部分别与翼缘钢板2焊接成型，一字型钢板1和翼缘钢板2的横截面构成“工”字形，目的是削弱焊接处残余应力对内核耗能段性能的影响；在翼缘钢板2与一字型钢板1连接的一侧前端填充一定长度的多孔泡沫材料5，使得浇筑混凝土时预留给内核轴向运动的空间。在翼缘钢板2上可以设置用于与结构相连的连接结构，本例中为通孔6。
一字型钢板1和翼缘钢板2由外包钢管3包裹，翼缘钢板2的一部分伸出外包钢管3；在外包钢管3内填充混凝土4。
如图3所示，本发明双内核防屈曲支撑的内核中部在宽度方向两侧分别设有小块凸起7，防止支撑内核在轴向运动时，内核钢板与外核钢管混凝土之间发生滑移。
如图4、图5、图6中本发明双内核防屈曲支撑的剖面图所示，内核在中部为两块一字型钢板叠合而成，在端部扩大为工字型钢，内核的耗能段均由外核钢管混凝土包围，端部仅由工字钢与结构构件相连。
如图7所示，本例中利用预埋板件9来实现双内核防屈曲支撑结构10与框架结构的连接，预埋板件9预埋在框架梁11与框架柱12中。在预埋板件9上设置用于连接的通孔，并与翼缘钢板2上的通孔6通过连接板以及高强螺栓进行连接。此外，为了方便与其他结构连接，翼缘钢板2上除本例中所述设置用于连接的通孔外，也可以设置螺纹孔、带有连接孔的耳板等其他用于连接的结构。
实施例二
参见图8，与实施例一不同之处在于，在一跨中设置两根双内核防屈曲支撑结构10。此时需要在框架梁11中部设置预埋板件13，必要时，预埋板件13上需要添设加劲肋以确保连接强度与刚度。

Claims (6)

1.双内核防屈曲支撑结构，其特征在于，两块一字型钢板(1)贴合在一起作为核心耗能元件，每块一字型钢板(1)均为两端宽、中间细的形状；在一字型钢板(1)的两端分别安装两块与一字型钢板(1)垂直的翼缘钢板(2)，一字型钢板(1)和翼缘钢板(2)的横截面构成“工”字形；在翼缘钢板(2)与一字型钢板(1)连接的一侧填充多孔泡沫材料(5)，以方便钢管内混凝土的浇筑并提供内核轴向变形的空间；一字型钢板(1)和翼缘钢板(2)由外包钢管(3)包裹，翼缘钢板(2)的一部分伸出外包钢管(3)；在外包钢管(3)内填充混凝土(4)。
2.根据权利要求1所述的双内核防屈曲支撑结构，其特征在于，所述一字型钢板(1)为具有良好塑性变形能力的钢板。
3.根据权利要求1所述的双内核防屈曲支撑结构，其特征在于，所述一字型钢板(1)具有相同的尺寸，且均为独立耗能元件，各一字型钢板之间无连接关系。
4.根据权利要求1所述的双内核防屈曲支撑结构，其特征在于，所述一字型钢板(1)的中部位置、在宽度方向两侧分别设有小块凸起(7)。
5.根据权利要求1所述的双内核防屈曲支撑结构，其特征在于，所述一字型钢板(1)和翼缘钢板(2)之间通过角焊连接。
6.根据权利要求1所述的双内核防屈曲支撑结构，其特征在于，所述翼缘钢板(2)的端部设置多个通孔或螺纹孔。
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