CN103924703A - 一种剪切型防屈曲耗能支撑 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拉压刚度相近、安装制作简便、造价低廉的剪切型防屈曲耗能支撑，包括内核钢板、外层钢板和螺栓，所述外层钢板有两个，分别放置在所述内核钢板的两侧，所述内核钢板两端都设置有安装连接段和钢板连接段，中部设置有耗能段，所述耗能段两端设置有开口槽，其两端的开口槽之间设置有规则排列的变形孔，所述钢板连接段上设置有内核螺栓孔，所述外层钢板上设置有与所述内核螺栓孔配合的外层螺栓孔，所述螺栓通过所述内核螺栓孔和所述外层螺栓孔连接所述内核钢板和所述外层钢板。通过内核钢板的耗能段上设置有规则排列的变形孔，耗散能量，拉压刚度相近。内核钢板两端的安装连接段和钢板连接段，可以方便制作和安装。

Description

一种剪切型防屈曲耗能支撑

技术领域

本发明涉及一种建筑结构构件，尤其是一种剪切型防屈曲耗能支撑。

背景技术

防屈曲支撑可为框架或排架结构提供很大的抗侧刚度和承载力，广泛应用于各种建筑结构中。防屈曲支撑常见的截面形式有一字形、十字形、T形、双T型等，现有的防屈曲支撑存在支撑端部构造复杂、容易在端部发生局部破坏；承载力和刚度不易控制；受拉和受压刚度或承载力相差较大；内核单元全截面屈服后，在较长的屈服段内支撑的抗拉或抗压刚度几乎为零，可能引发连接结构的加速运动等问题。多数耗能支撑造价昂贵或构造复杂，安装制作工艺也比较繁琐，因此，防屈曲支撑仍是一种有待改善的建筑结构构件。

中国发明专利CN101984194A公开了一种平行耗能软钢板约束型防屈曲支撑及其制作方法，通过将平行耗能钢板集束中的每块钢板等间距焊接于内部钢板上，在将外层钢管的钢板焊接于平行耗能钢板上，最后将外层钢管封闭，组成平行耗能软钢板约束型防屈曲支撑。但是该防屈曲支撑安装制作工艺复杂，成本较高，虽然在外层钢板和内部钢板之间填充有发泡剂，但焊接处仍容易受潮腐蚀，且一旦在地震中被破坏，需要将整个防屈曲支撑换掉，极不方便。

中国实用新型专利CN202416619U公开了一种建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置，由耗能钢管、内约束钢管、外约束钢管、连接钢板组成，耗能钢管管壁外侧按一定见个成波纹状。该防屈曲支撑结构复杂，安装制作也不够方便，且被破坏之后同样存在需要将整个防屈曲支撑换掉的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种拉压刚度相近、安装制作简便、造价低廉的剪切型防屈曲耗能支撑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种剪切型防屈曲耗能支撑，包括内核钢板、外层钢板和螺栓，所述外层钢板有两个，分别放置在所述内核钢板的两侧，所述内核钢板两端都设置有安装连接段和钢板连接段，中部设置有耗能段，所述耗能段两端设置有开口槽，其两端的开口槽之间设置有规则排列的变形孔，所述钢板连接段上设置有内核螺栓孔，所述外层钢板上设置有与所述内核螺栓孔配合的外层螺栓孔，所述螺栓通过所述内核螺栓孔和所述外层螺栓孔连接所述内核钢板和所述外层钢板。

作为本发明的一种改进，所述开口槽为斜槽，同一个所述耗能段两端的开口槽开口方向相反。

作为本发明的进一步，所述内核钢板有两个或两个以上，通过正放和倒置交替的方式放置在两侧的所述外层钢板之间。

作为本发明的另一种改进，还包括U形卡件，所述U形卡件卡接在两侧的所述外层钢板上。

作为本发明的进一步改进，所述U形卡件通过螺栓、铆钉或点焊方式固定在所述外层钢板上。所述U形卡件最好有多个，沿着所述外层钢板的长度方向按设定间距设置。

作为一种优选，所述变形孔为圆孔、椭圆孔、方孔或异型孔。

作为一种优选，所述内核钢板材料为不锈钢。

作为一种优选，所述内核螺栓孔和所述外层螺栓孔为长圆形孔结构。

采用上述技术方案后，由于内核钢板的耗能段上设置有开口槽和规则排列的变形孔，当内核钢板受到拉力或压力作用后，首先在开口槽与变形孔或变形孔之间的内核钢板最小截面处形成一定高度的剪切屈服区，利用材料的剪切屈服来耗散能量，减少结构中的地震作用；随着屈服位移增大，剪切屈服区域逐渐向较宽的部分延伸，防屈曲支撑的连接的承载力和屈服面积随之增大，可以耗散更多的地震能量，避免屈服阶段的结构运动加速，拉压刚度相近。此外，内核钢板两端都设置有安装连接段和钢板连接段，方便制作和安装，整套防屈曲耗能支撑主要由内核钢板、外层钢板和螺栓组成，结构简单、造价低廉。

内核钢板的耗能段两端设置有开口槽，当其为斜槽时，更有利于受力加大时屈服区的扩大延伸，耗散更多的地震能量。当内核钢板有两个或两个以上时，通过正放和倒置交替的方式放置，可以有效消除偏心受力，防止对防屈曲耗能支撑造成破坏。

由于不锈钢具有良好的力学性能，非常适合作为内核钢板的材料，如304型不锈钢，其材料屈服强度约150-200MPa，抗拉强度大于500MPa，伸长率大于40%且耐腐蚀，这些特性都有助于提升内核钢板的耗能能力和使用寿命。

此外，通过增加U形卡件，可以使外层钢板和内核钢板之间的连接更加牢固，通过内核钢板采用不锈钢或软钢材质，使得内核钢板具备较好的屈服强度和延展性，通过将内核螺栓孔和外层螺栓孔设置为长圆形孔结构，使得内核钢板可以在两个外层钢板之间滑动，增加耗能。与摩擦型防屈曲耗能支撑相比，本发明的防屈曲耗能支撑连接刚度大，拉压刚度相近，能量耗散稳定且耗散量大，安装或更换维护方便。

说明书附图

图1为本发明剪切型防屈曲耗能支撑组装后的结构示意图；

图2为本发明剪切型防屈曲耗能支撑的分解示意图；

图3为本发明剪切型防屈曲耗能支撑的内核钢板结构示意图。

图中标示对应如下：

1-内核钢板，             11-安装连接段，

111-安装孔，             12-钢板连接段，

121-内核连接孔，         13-耗能段，

131-开口槽，             132-变形孔，

133-连接板条，           2-外层钢板，

21-外层连接孔，          3-螺栓，

4-U形卡件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

本发明提供的剪切型防屈曲耗能支撑如图1和图2所示，包括内核钢板1、外层钢板2、螺栓3和U形卡件4，外层钢板2有两个，分别放置在内核钢板1的两侧，如图3所示，内核钢板1两端都设置有安装连接段11和钢板连接段12，安装连接段11和钢板连接段22之间的位置关系可以根据实际需要设置，本实施例中，安装连接段11设置在内核钢板1的两个端部，其后设置钢板连接段12。中部设置有耗能段13，耗能段13两端设置有开口方向相反的开口槽131，开口槽131的形状可以根据实际需要设置，在本实施例中，开口槽131为斜槽。耗能段13两端的开口槽131之间设置有规则排列的变形孔132，变形孔132的形状和具体的排列规则可以根据实际需要设定，在本实施例中，变形孔132为异型孔，沿着内核钢板1的长度方向成“一”字形排列。相邻俩变形孔132之间以及开口槽131与变形孔132之间自然形成有连接板条133，通过调整连接板条133的宽度可以改变防屈曲耗能支撑的整体连接刚度和变形量。安装连接段11上设置有安装孔111，钢板连接段12上设置有内核螺栓孔121，外层钢板2上设置有与内核螺栓孔121配合的外层螺栓孔21，螺栓3通过内核螺栓孔121和外层螺栓孔21连接内核钢板1和外层钢板2。内核螺栓孔121和外层螺栓孔21的可以是普通的圆形孔结构，但最好是长圆形孔结构，以便内核钢板1可以在两个外层钢板2之间滑动，增加耗能能力。本实施例中，内核螺栓孔121和外层螺栓孔21为长圆孔结构。

内核钢板1的数量可以根据实际需要设置，当内核钢板1的数量为两个或两个以上时，最好通过正放和倒置交替的方式放置以消除偏心受力，防止对防屈曲耗能支撑造成破坏，即在防屈曲耗能支撑的同一端，相邻两个内核钢板1上的开口槽131开口方向相反。在本实施例中，内核钢板1有两块。作为一种优选，所述内核钢材质最好为不锈钢或软钢，也可以是其他具备较好的屈服强度和延展性的材料。

U形卡件4沿着外层钢板2的长度方向按一定间距卡接在两侧的外层钢板2上，具体的间距可以根据实际需要设定，每一处卡接位置都设置有两个U形卡件4，分别从两个方向卡住外层钢板2，卡接后，同一卡接位置的两个U形卡件4成“O”字形。U形卡件4可以通过螺栓、铆钉或点焊方式固定在外层钢板2上，在本实施例中，U形卡件4通过焊接的方式固定在外层钢板2上。

施工时，先按图2所示的位置关系，将内核钢板1和外层钢板2通过螺栓3和U形卡件4组装在一起，然后通过防屈曲耗能支撑两端的安装连接段11上的安装孔111将防屈曲耗能支撑安装到建筑上，安装位置为结构中遭遇地震或水平作用时可能发生较大伸长或缩短的位置，如同层同跨框架的柱脚节点位置与另一柱顶部的节点位置等，同时应注意安装平面尽可能在框架的变形平面内，以避免框架梁、柱等主体受力结构受扭。

地震时，内核钢板1受到拉力或压力作用后，首先在连接板条133最小截面处形成一定高度的剪切屈服区，利用材料的剪切屈服来耗散能量，减少建筑结构中的地震作用；随着屈服位移增大，剪切屈服区域逐渐向连接板条133两边较宽的位置延伸，防屈曲支撑的连接的承载力和屈服面积随之增大，可以耗散更多的地震能量，避免屈服阶段的结构运动加速。当内核钢板1承受压力时，外层钢板2不直接承压，但可以防止内核钢板的平面外屈曲，为内核钢板1提供面外支撑。一旦遭遇较大地震作用导致内核钢板1发生破坏，仅需将内核钢板1更换即可重新使用，更新费用极低。

上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，如将在外层钢板2上卡接的U形卡件4变更为在外层钢板2上焊接一圈钢绳等，这些都属于本实发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种剪切型防屈曲耗能支撑，包括内核钢板、外层钢板和螺栓，所述外层钢板有两个，分别放置在所述内核钢板的两侧，其特征在于，所述内核钢板两端都设置有安装连接段和钢板连接段，中部设置有耗能段，所述耗能段两端设置有开口槽，其两端的开口槽之间设置有规则排列的变形孔，所述钢板连接段上设置有内核螺栓孔，所述外层钢板上设置有与所述内核螺栓孔配合的外层螺栓孔，所述螺栓通过所述内核螺栓孔和所述外层螺栓孔连接所述内核钢板和所述外层钢板。

2.如权利要求1所述的剪切型防屈曲耗能支撑，其特征在于，所述开口槽为斜槽，同一个所述耗能段两端的开口槽开口方向相反。

3.如权利要求2所述的剪切型防屈曲耗能支撑，其特征在于，所述内核钢板有两个或两个以上，通过正放和倒置交替的方式放置在两侧的所述外层钢板之间。

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的剪切型防屈曲耗能支撑，其特征在于，还包括U形卡件，所述U形卡件卡接在两侧的所述外层钢板上。

5.如权利要求4所述的剪切型防屈曲耗能支撑，其特征在于，所述U形卡件通过螺栓、铆钉或点焊方式固定在所述外层钢板上。

6.如权利要求4所述的剪切型防屈曲耗能支撑，其特征在于，所述U形卡件有多个，沿着所述外层钢板的长度方向按设定间距设置。

7.如权利要求1-3中任一权利要求所述的剪切型防屈曲耗能支撑，其特征在于，所述变形孔为圆孔、椭圆孔、方孔或异型孔。

8.如权利要求1-3中任一权利要求所述的剪切型防屈曲耗能支撑，其特征在于，所述内核螺栓孔和所述外层螺栓孔为长圆形孔结构。