CN103741830B - 错位交叉板屈曲约束支撑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种错位交叉板屈曲约束支撑，包括耗能内芯构件、第一组加固板、第二组加固板和等截面屈曲约束部件；所述第一组加固板固接于耗能内芯构件的两个末端的翼缘外表面；所述等截面屈曲约束部件设置在耗能内芯构件的中间段的外围；所述第二组加固板固接于耗能内芯构件翼缘和腹板之间。本发明无需切割耗能内芯板就能确保在较大外力作用下耗能内芯构件中部先屈服，端部处于弹性阶段，避免了耗能内芯构件切割导致的损伤；仅约束了耗能内芯构件翼缘或腹板的边缘区域，在保证有效约束耗能内芯构件的整体和局部屈曲的同时，避免了屈曲约束部件与两组加固板的冲突，使得屈曲约束部件沿构件长度方向截面相同，显著降低了加工难度。
Description
技术领域
本发明属于土木工程领域，涉及用于减小工程结构地震响应的一种屈曲约束支撑。
背景技术
20世纪90年代以前，传统的结构抗震方法是通过主体结构局部屈服耗散地震能量，如梁铰机制等，这种抗震耗能方式导致结构主体破坏，严重增加了震后修复难度和成本，不利于结构的震后修复。自日本阪神地震与美国北岭地震后，屈曲约束支撑作为一种性能优越的消能减震构件，在日本、美国等多震的发达国家得到了快速的推广应用，在我国的研究也处于发展阶段。屈曲约束支撑在核心部件外包裹约束部件来限制核心部件的弯曲变形，通过核心部件拉压屈服耗散地震能量，在小震作用下相当于普通的中心支撑，给结构提供足够的侧向刚度，在中等和较大地震作用下相当于金属阻尼器而耗散能量，如此既提高了结构的延性又充分发挥了支撑的耗能作用，使主体结构在地震作用下不会破坏或者破坏较小，是一种较为理想的抗震耗能方式。
目前，屈曲约束支撑的截面种类按照外围约束材料以及组合情况可以分为三类：钢筋混凝土外围约束截面，钢与混凝土组合外围约束截面和全钢外围约束截面。采用钢筋混凝土外围约束截面或钢与混凝土组合外围约束截面，其存在的问题有：（1）构件制作精度要求高，导致制作费用增加，特别在浇注混凝土时，很难保证内核构件与外围约束构件之间的预留间隙满足精度方面的要求；(2)浇注混凝土等湿作业给制作与施工带来了影响，其精度控制难度大；(3)涂装在内核构件表面的隔离材料多采用环氧树脂，品种单一，其耐久性差，易于从内核表面脱离。
此外，部分屈曲约束支撑实例，其耗能内芯构件通常经过切割形成屈服段、过渡段和锚固段，如图1所示，切割工艺和切割精度会严重影响屈曲约束支撑的性能。
进一步，采用全钢外围约束截面的屈曲约束支撑，若其内核构件采用工字型钢、T型钢等型钢构件，如公开专利CN101974947B或CN101718123B，通过外包约束构件同时约束工字形截面的翼缘和腹板，但是由于工字形截面的腹板和翼缘交界处存在倒角，所以实际的构件加工需要对倒角位置进行处理，如对工字形内芯进行打磨，或对外包约束构件进行打磨，使得制作屈曲约束支撑的难度增加较多，又容易造成对内核约束部件的初始损伤，影响了屈曲约束支撑的性能。
发明内容
本发明为了解决钢筋混凝土外围约束截面或钢与混凝土组合外围约束截面的屈曲约束支撑制作精度要求和制作费用高、混凝土等湿作业施工困难、涂装在内核构件表面的隔离材料品种单一和耐久性差，以及耗能内芯构件需要切割或需要倒角等带来额外加工并降低屈曲约束支撑性能等问题，提出了一种错位交叉板屈曲约束支撑。
本发明采用的技术方案为：一种错位交叉板屈曲约束支撑，包括耗能内芯构件、第一组加固板、第二组加固板和等截面屈曲约束部件；
所述第一组加固板固接于耗能内芯构件的两个末端的翼缘外表面；
所述等截面屈曲约束部件设置在耗能内芯构件的中间段的外围，等截面屈曲约束部件包括围束部件和加劲板条，加劲板条固接于围束部件内侧，加劲板条与耗能内芯构件翼缘或腹板紧靠，并留有间隙，间隙通常为0.5mm～3mm；
所述第二组加固板固接于耗能内芯构件翼缘和腹板之间，第二组加固板沿耗能内芯构件长度方向的位置位于第一组加固板与等截面屈曲约束部件之间，其一端位置与第一组加固板位置交错，另一端位置与等截面屈曲约束部件位置交错。
作为优选，所述耗能内芯构件是工字形构件或T形构件。
作为优选，所述耗能内芯构件的加劲板条与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4～1/2宽的约束区域贴合，加劲板条的宽度也是翼缘或腹板外伸长度的1/4～1/2。
作为优选，所述等截面屈曲约束部件的围束部件由两块钢板和两个槽形钢组成，两块钢板相对放置，两个槽形钢翼缘朝外相对放置，所述两块钢板和两个槽形钢通过螺栓拼接成一体。
作为优选，所述等截面屈曲约束部件的围束部件由四块钢板固接成一个矩形钢管。
作为优选，所述第二组加固板是钢平板或角钢。
作为优选，所述耗能内芯构件是T形构件，第二组加固板是钢平板，第二组加固板的两端焊接于耗能内芯构件翼缘或腹板靠近根部1/2处内。
作为优选，所述耗能内芯构件是工字形构件，第二组加固板是钢平板，第二组加固板平行耗能内芯构件腹板设置，且第二组加固板的两端与耗能内芯构件翼缘靠近根部1/2处内焊接。
本发明等截面屈曲约束部件的加劲板条位于耗能内芯构件翼缘或腹板外伸端部的约束区域的侧边，固接于屈曲约束部件的围束部件相应位置内侧，与围束部件一起，或两根加劲板条一起限制翼缘或腹板的平面外变形。
本发明具有以下有益效果：
1.两组长度方向交叉且空间错位的加固板，焊接在耗能内芯构件末端和末端附近翼缘或腹板靠近根部1/2处内，增大了耗能内芯构件端部的受力截面，确保了在较大外力作用下耗能内芯构件中部先于端部屈服，而端部始终保持在弹性阶段，避免了耗能内芯构件切割带来了损伤，提高了屈曲约束支撑性能，同时降低了支撑的造价。
2.由于两组加固板长度方向交叉且空间错位，第二组加固板固接于耗能内芯构件翼缘或腹板靠近根部1/2以内，外围屈曲约束部件仅约束了翼缘或腹板靠近边缘1/2以内，所以外围屈曲约束部件可以做成简单的等截面形式，其长度的相对起点和终点可以与第一组加固板留有一定的距离，极大简化了构件的加工难度，提高了产能。
3.本发明只需要对耗能内芯构件翼缘或腹板端部的约束区域进行约束，该约束区域或加劲板条的宽度仅是翼缘或腹板外伸长度的1/4～1/2，避免了屈曲约束部件与两组加固板的冲突，又能达到约束耗能内芯构件的整体和局部屈曲的效果，而且对屈曲约束部件和耗能内芯构件倒角处没有任何精度要求，避免了耗能内芯构件的损伤，降低了构件加工难度。
4.采用全钢外围约束截面，避免了混凝土湿作业，所有钢构件均可以在工厂制作，加工精度更容易控制。
5.耗能内芯构件可以根据承载力需要灵活选择截面形式和截面大小，补充了现有屈曲约束支撑构件的种类和外围约束的截面形式，可以用于大承载力的屈曲约束支撑。
6.上述屈曲约束支撑的加工方法也可以直接利用原有支撑构件进行屈曲约束支撑化，且仍可以采用原有的连接形式，避免了材料浪费。
附图说明
图1是常用屈曲约束支撑耗能内芯构件的形式；
图2是本发明实施例1两组加固板组装到耗能内芯构件端部的方法示意图；
图3是本发明实施例1两组加固板组装到耗能内芯构件端部后的示意图；
图4是图3的A-A剖视图；
图5是图3的B-B剖视图；
图6是图3的C-C剖视图；
图7是本发明实施例1结构分解示意图；
图8是本发明实施例1结构示意图；
图9是图8的G-G剖视图；
图10是图8的H-H剖视图；
图11是本发明实施例2两组加固板组装到耗能内芯构件端部的方法示意图；
图12是本发明实施例2两组加固板组装到耗能内芯构件端部后的示意图；
图13是图12的D-D剖视图；
图14是图12的E-E剖视图；
图15是图12的F-F剖视图；
图16是本发明实施例2横截面示意图；
图17是本发明实施例3第二组加固板为角钢时横截面示意图；
图18是本发明实施例4屈曲约束部件为另一种拼装形式时横截面示意图；
图19是本发明实施例5屈曲约束部件为焊接时横截面示意图；
具体实施方式
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1
如图2～10所示：一种错位交叉板屈曲约束支撑，包括耗能内芯构件1、第一组加固板2、第二组加固板3以及等截面屈曲约束部件4；所述第一组加固板2焊接于耗能内芯构件1的两个末端，第二组加固板3焊接于耗能内芯构件1翼缘或腹板靠近根部1/2处内，沿耗能内芯构件1长度方向的固接起点位于第一组加固板2内部，终点位于等截面屈曲约束部件4内部，且第一组加固板2、第二组加固板3焊接在耗能内芯构件1横截面的不同位置上，沿耗能内芯构件长度方向形成了部分交叉而且空间错位；等截面屈曲约束部件4沿耗能内芯构件1长度方向截面形式保持不变，相对起点和终点均与耗能内芯构件1两端第一组加固板2留有一定间距，由围束部件4-1和加劲板条4-2组成：所述围束部件4-1由两块钢板4-1-1和两个槽形钢4-1-2组成，两块钢板4-1-1相对放置，两个槽形钢4-1-2翼缘朝外相对放置，所述两块钢板4-1和两个槽形钢4-2通过螺栓拼接成一体；所述加劲板条4-2固接于围束部件4-1内侧，与耗能内芯构件1翼缘或腹板端部外伸长度1/4～1/2宽的约束区域1-1紧靠但留有间隙，加劲板条4-2的宽度也为翼缘或腹板外伸长度的1/4～1/2倍。
实施例2
如图11～16所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于耗能内芯板1为工字形截面，第二组加固板3固定的具体位置有所改变。
实施例3
如图17所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于第二组加固板3为角钢。
实施例4
如图18所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于围束部件4-1的拼装位置，两块钢板4-1-1和两个槽形钢4-1-2安装的相对位置与实施例1不同。
实施例5
如图19所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于等截面屈曲约束部件4的围束部件4-1由四块钢板4-1-3固接成一个矩形钢管。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：包括耗能内芯构件、第一组加固板、第二组加固板和等截面屈曲约束部件；
所述第一组加固板固接于耗能内芯构件的两个末端的翼缘外表面；
所述等截面屈曲约束部件设置在耗能内芯构件的中间段的外围，等截面屈曲约束部件包括围束部件和加劲板条，加劲板条固接于围束部件内侧，加劲板条与耗能内芯构件翼缘或腹板紧靠，并留有间隙；
所述第二组加固板固接于耗能内芯构件翼缘和腹板之间，第二组加固板沿耗能内芯构件长度方向的位置位于第一组加固板与等截面屈曲约束部件之间，其一端位置与第一组加固板位置交错，另一端位置与等截面屈曲约束部件位置交错。
2.根据权利要求1所述的错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：所述耗能内芯构件是工字形构件或T形构件。
3.根据权利要求1所述的错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：所述耗能内芯构件的加劲板条与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4～1/2宽的约束区域贴合，加劲板条的宽度也是翼缘或腹板外伸长度的1/4～1/2。
4.根据权利要求1所述的错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：所述等截面屈曲约束部件的围束部件由两块钢板和两个槽形钢组成，两块钢板相对放置，两个槽形钢翼缘朝外相对放置，所述两块钢板和两个槽形钢通过螺栓拼接成一体。
5.根据权利要求1所述的错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：所述等截面屈曲约束部件的围束部件由四块钢板固接成一个矩形钢管。
6.根据权利要求2所述的错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：所述第二组加固板是钢平板或角钢。
7.根据权利要求6所述的错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：所述耗能内芯构件是T形构件，第二组加固板是钢平板，第二组加固板的两端焊接于耗能内芯构件翼缘或腹板靠近根部1/2处内。
8.根据权利要求6所述的错位交叉板屈曲约束支撑，其特征在于：所述耗能内芯构件是工字形构件，第二组加固板是钢平板，第二组加固板平行耗能内芯构件腹板设置，且第二组加固板的两端与耗能内芯构件翼缘靠近根部1/2处内焊接。
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