CN103981967A - 装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑 - Google Patents

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张爱林
封晓龙
刘学春
叶全喜
林娜
孙勇
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Abstract

装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑，该支撑由内部耗能芯片、外围框架约束构件两部分组成。所述内部耗能芯片为一字型单片钢板。为使耗能芯片易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形。耗能芯片一端为两块与之垂直的连接板：耗能芯片上连接板、耗能芯片下连接板。在工厂将所述内部耗能芯片、外围框架约束构件两部分组装连接在一起。在现场将所述装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑用高强螺栓与框架相连接。当水平力作用于结构时，所述装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。

Description

装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑
技术领域
本发明涉及一种新型的支撑结构形式，特别是建筑领域应用的一种装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑。
背景技术
传统支撑因其刚度大，在强震作用下拉应力通常超过弹性极限而屈服，产生不可恢复的残余变形；受压时则容易受发生压屈曲。在地震反复作用下，其耗能效果不大，也难以较好的保护主体结构不受破坏。
防屈曲支撑构件作为应用于多、高层结构中的抗侧力耗能装置，在中震或大震作用下，防屈曲支撑构件在拉、压时均能实现全截面充分屈服而不出现支撑构件的整体或局部屈曲破坏，使原来通过主体结构梁端塑性铰的耗能方式转变为只在防屈曲支撑部件上集中耗能，从而较好地保护了主体结构。但是传统防屈曲支撑在强震作用下产生的残余变形仍不可恢复，并且传统防屈曲支撑还具有混凝土外围约束构件所导致的加工精度控制困难、湿作业工作量大等诸多问题。
最近几年，国内外学者对装配式钢结构自复位防屈曲支撑的研究还很少，并未真正实现钢结构自复位防屈曲支撑的工业化快速、集成生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有上述缺陷，提供一种新型装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑，该发明能够实现主体钢结构和支撑构件的快速、合理安装。并且在小震下具有很强的承载力、通过提高其初始受压承载力，减小甚至消除其在大震下的残余变形，具有很强的耗能能力。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑包括内部耗能芯片、外围框架约束构件两部分。其特征在于：所述内部耗能芯片为一字型单片钢板。为使耗能芯片易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形。耗能芯片一端为两块与之垂直的连接板：耗能芯片上连接板、耗能芯片下连接板。最上面一块连接板带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起。上、下面两连接板由双排短加劲肋连接在一起。短加劲肋与两板均垂直。耗能芯片另一端直接与外围框架约束构件底部连接板焊接在一起。
所述外围框架约束构件为上下两翼缘板，中间双排横向加劲肋焊接在一起，双排横向加劲肋间留有一个耗能芯片的宽度。外围框架约束构件从上端起沿全长布置横向加劲肋。横向加劲肋的间距由计算确定。弹簧套在支撑柱上，支撑柱的两端分别与两端的连接板相连。弹簧只在受挤压板挤压时起作用。弹簧两端分别与连接板和挤压板固定，弹簧在受压、拉时均能起到自复位作用。外围框架约束构件底部连接板与相邻的横向加劲肋间用短加劲肋相连。
在工厂将所述内部耗能芯片、外围框架约束构件两部分组装连接在一起。在现场将所述装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑用高强螺栓与框架相连接。当水平力作用于结构时，所述装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。
有益效果
本发明采用施工阶段能够实现快速装配式并能够有效抵抗水平侧移的装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑。这种构件形式不仅能够有效地实现钢结构构件加工的工业化而且能够极大地提高施工速度并大幅度降低用钢量。
附图说明
图1本发明构件侧向图
图2本发明构件平面图
图3本发明构件内部耗能内芯图
图4本发明外部框架约束构件图
其中，1-装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑；2-内部耗能内芯；3-外部框架约束构件；4-弹簧；5-上连接板；6-下连接板；7-横向加劲肋；9-外部框架约束构件翼缘板；10-上下连接板加劲肋；11-支撑柱；12-连接板；13-挤压板
具体实现方式
下面结合附图具体说明所述结构体系的实现方式。
如图1-2所示，本发明为一种装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑，由内部耗能内芯2、外围钢管约束构件3两部分构成。内部耗能内芯2插入外围钢管约束构件3的中间空隙中。为使内部耗能内芯2轴向变形耗能，使得内部耗能内芯2比外围框架约束构件3长一个距离D。自复位支撑构件2两端构造完全相同。
如图3所示：所述内部耗能芯片为一字型单片钢板。为使内部耗能内芯2易于进入塑性耗能，内部耗能内芯中部内凹呈圆弧形。内部耗能内芯2一端为两块与之垂直的连接板12：内部耗能内芯2上连接板5、内部耗能内芯下连接板6，与内部耗能内芯垂直焊接连接。最上面一块连接板5带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起。上、下两连接板由短加劲肋10焊接连接在一起。短加劲肋10与两板均垂直。内部耗能内芯2两端构造完全相同。
如图4所示：所述外部框架约束构件翼缘板9为上、下两块翼缘板，中间用双排横向加劲肋7焊接在一起，双排横向加劲肋7间留有一个内部耗能内芯2的宽度，可以使内部耗能内芯插入。外围钢管约束构件3从上端起沿全长布置横向加劲肋7。横向加劲肋7间具有间距，横向加劲肋7与上下翼缘板均为焊接连接。弹簧4套在支撑柱11上，支撑柱11的两端分别与两端的连接板12相连，弹簧4两端分别与连接板12和挤压板13固定，弹簧4在受压、拉时均能起到自复位作用。外围框架约束构件3底部连接板与相邻的横向加劲肋7间用短加劲肋焊接相连。

Claims (1)

1.一种装配式钢结构框架单板自复位防屈曲支撑，其特征在于：该支撑由内部耗能内芯（2）、外围钢管约束构件（3）两部分构成；内部耗能内芯（2）插入外围钢管约束构件（3）的中间空隙中；为使内部耗能内芯（2）轴向变形耗能，使得内部耗能内芯（2）比外围框架约束构件（3）长一个距离D；自复位支撑构件（2）两端构造完全相同；
所述内部耗能芯片为一字型单片钢板；为使内部耗能内芯（2）易于进入塑性耗能，内部耗能内芯中部内凹呈圆弧形；内部耗能内芯（2）一端为两块与之垂直的连接板（12）：内部耗能内芯（2）上连接板（5）、内部耗能内芯下连接板（6），与内部耗能内芯垂直焊接连接；最上面一块连接板（5）带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起；上、下两连接板由短加劲肋（10）焊接连接在一起；短加劲肋（10）与两板均垂直；内部耗能内芯（2）两端构造完全相同；
所述外部框架约束构件翼缘板（9）为上、下两块翼缘板，中间用双排横向加劲肋（7）焊接在一起，双排横向加劲肋（7）间留有一个内部耗能内芯（2）的宽度，可以使内部耗能内芯插入；外围钢管约束构件（3）从上端起沿全长布置横向加劲肋（7）；横向加劲肋（7）间具有间距，横向加劲肋（7）与上下翼缘板均为焊接连接；弹簧（4）套在支撑柱（11）上，支撑柱（11）的两端分别与两端的连接板（12）相连，弹簧（4）两端分别与连接板（12）和挤压板（13）固定，弹簧（4）在受压、拉时均能起到自复位作用；外围框架约束构件（3）底部连接板与相邻的横向加劲肋（7）间用短加劲肋焊接相连。
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