CN105780959B - 一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法 - Google Patents

一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105780959B
CN105780959B CN201610257877.8A CN201610257877A CN105780959B CN 105780959 B CN105780959 B CN 105780959B CN 201610257877 A CN201610257877 A CN 201610257877A CN 105780959 B CN105780959 B CN 105780959B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cross
steel core
buckling support
section
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610257877.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105780959A (zh
Inventor
余玉洁
陈志华
王霄翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201610257877.8A priority Critical patent/CN105780959B/zh
Publication of CN105780959A publication Critical patent/CN105780959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105780959B publication Critical patent/CN105780959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

本发明公开了一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯和外包钢管，在所述外包钢管与所述十字型钢芯之间填充有混凝土结构或砂浆结构，所述十字型钢芯通长截面相等，并将所述十字型钢芯的中间部分热处理为低强段，在所述十字型钢芯与所述外包钢管相对的表面上设置有滑动层。本发明还公开了上述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑的制作方法。本发明的方法能够使现有高强热轧钢材具备低屈服点钢内芯性能，满足防屈曲支撑的需要，本发明的防屈曲支撑采用这种具备低屈服点钢内芯性能的现有高强热轧钢材能够避免因使用变截面内芯所导致的问题。

Description

一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种建筑结构中的防屈曲支撑及其制作方法，特别是涉及一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑及其制作方法。
背景技术
在建筑结构的设计中，支撑是一种有效的抗侧力构件，能够大大提高结构的抗侧刚度。传统的普通支撑存在受压屈曲的问题。在地震作用时，支撑过早屈曲失效会使结构承载力下降或发生破坏。针对传统普通支撑存在的问题，出现了防屈曲支撑这一新型支撑形式，其主要包括三个部分：核心屈服耗能单元、外部屈曲约束单元和滑动机制单元。外部屈曲约束单元为核心屈服耗能单元提供侧向约束，避免核心屈服耗能单元在受压时发生整体或局部屈曲，使核心屈服耗能单元拉压性能相似，在大震时均能达到屈服耗能，且滞回曲线饱满。
虽然防屈曲支撑具有高效的性能，近年来已经在多项工程中得到了应用，但是所采用的防屈曲支撑多为从国外进口，其制造方法、性能参数等均不详，极大地制约了我国防屈曲支撑技术的应用和发展。
防屈曲支撑要求芯材的屈服和非弹性变形能够发生于被约束区段实现定点或定区域的屈服，目前国内外的防屈曲支撑大都采用变截面内芯构造来实现这一要求，即端部连接段采用较大截面或进行加强设计，以使得中心耗能段能先于其余部位进入屈服，且在约束单元中需要预留变截面的纵向变形空间。但在防屈曲支撑的研究和使用中仍然会出现过渡段、加劲肋焊接端以及切削段脆性断裂、屈曲位置随机且易产生局部屈曲和预留空间不当或初始缺陷导致约束单元受力等问题，使设计的期望性态与实际性态不符，且对于低屈服防屈曲支撑如采用切削加工成型将造成相当一部分的内芯材料浪费，这些问题也阻碍着防屈曲支撑的发展。因此，目前迫切需要立足于国产钢材类型，研发出能够使得常用高强热轧钢材具备低屈服点钢内芯性能的制作处理方式，开发适合我国国情的新型防屈曲支撑形式。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑及其制作方法，该方法能够使现有高强热轧钢材具备低屈服点钢内芯的性能，满足防屈曲支撑的需要，该防屈曲支撑采用这种具备低屈服点钢内芯性能的现有高强热轧钢材能够避免因使用变截面内芯所导致的问题。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯和外包钢管，在所述外包钢管与所述十字型钢芯之间填充有混凝土结构或砂浆结构，所述十字型钢芯通长截面相等，并将所述十字型钢芯的中间部分热处理为低强段，在所述十字型钢芯与所述外包钢管相对的表面上设置有滑动层。
所述十字型钢芯的长度大于所述外包钢管的长度，所述外包钢管的长度大于所述十字型钢芯的中间部分的长度。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：上述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑制作方法，采用以下步骤：一)对通长截面相等十字型钢芯的中间部分进行热处理，使其中间部分的屈服强度和极限强度降低；二)对十字型钢芯与外包钢管相对应的长度段涂刷滑动层材料；三)将十字型钢芯放入外包钢管中并进行中心定位，使两者的中心线在同一条直线上，然后浇筑混凝土或砂浆，对混凝土或砂浆进行养护，待混凝土或砂浆的强度达到设计要求后即完成了局部低强的十字型防屈曲支撑的制作。
所述步骤一)的热处理工艺为：在室温条件下以加热速率Vh将十字型钢芯的中间部分加热到极限温度Tc，然后保温th，之后以冷却速率Vc使十字型钢芯的中间部分的温度从Tc下降至T0，最后使十字型钢芯的中间部分从T0自然冷却至室温，热处理工艺中各个参数的取值范围如下：5℃/min≤Vh≤20℃/min，700℃≤Tc≤1200℃，T0≤550℃，10min≤th≤60min，0.1℃/min≤Vc≤5℃/min。
热处理工艺中各个参数的取值范围如下：5℃/min≤Vh≤15℃/min，850℃≤Tc≤1200℃，T0＝500℃，15min≤th≤30min，0.3℃/min≤Vc≤1℃/min。
本发明具有的优点和积极效果是：1)采用热处理的方法使十字型钢芯中间部分的强度降低，以满足防屈曲支撑的需要，进而使核心钢芯在整个钢芯截面保持一致的情况下，不需要进行特殊的切削加工，且避免了外部约束单元为适应内芯截面变化所预留的变截面空隙设置，整体支撑制作方便；2)采用本发明制作的防屈曲支撑具有非常饱满的滞回曲线，具有良好的屈服耗能能力；3)本发明通过局部定区域削弱材料强度，其端部仍然保持较高的材料强度，因此避免了端部连接段需要加强处理的要求，也避免了因为对钢芯进行切削而造成使用中出现的切削段和过渡段脆性断裂的问题；4)可以实现人为控制钢芯的屈服位置，使其位于约束单元范围内，避免屈曲位置随机产生的问题。
附图说明
图1为本发明一种局部低强十字型防屈曲支撑结构示意图；
图2为图1的断面图；
图3为本发明所采用的十字型钢芯示意图；
图4为本发明一种局部低强十字型防屈曲支撑制作方法步骤一)的示意图；
图5为图4的断面图；
图6为本发明一种局部低强十字型防屈曲支撑制作方法步骤一)热处理工艺温度变化曲线示意图。
图中：1、十字型钢芯，2、外包钢管，3、混凝土或砂浆，4、滑动层，5、未处理段，6、低强段，7、陶瓷加热器，8、温度控制箱，9、保温毯，10、绝缘线缆。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图5，一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯1和外包钢管2，在所述外包钢管2与所述十字型钢芯1之间填充有混凝土或砂浆，所述十字型钢芯1通长截面相等，并将所述十字型钢芯1的中间部分热处理为低强段6，在所述十字型钢芯1与所述外包钢管2相对的表面上设置有滑动层4。
请参阅图1～图6，上述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑制作方法，采用以下步骤：
一)对通长截面相等十字型钢芯1的中间部分进行热处理，使其中间部分的屈服强度和极限强度降低。
二)对十字型钢芯1与外包钢管2相对应的长度段L0涂刷滑动层材料，形成滑动层4。
三)将十字型钢芯1放入外包钢管2中并进行中心定位，使两者的中心线在同一条直线上，然后浇筑混凝土或砂浆3，对混凝土或砂浆3进行养护，待混凝土或砂浆3的强度达到设计要求后即完成了局部低强的十字型防屈曲支撑的制作。
请参见图1～图3，在采用上述方法进行防屈曲支撑制作时，首先根据实际工程结构中的需要计算确定十字型钢芯1和外包钢管2的截面尺寸，并确定十字型钢芯1的长度L1和外包钢管2的长度L0，根据屈曲位置要求确定低强段6的位置和长度L2，一般情况下应满足且L2＜L0＜L1。
然后对十字型钢芯1中间部分-低强段6进行热处理，热处理工艺为：在室温条件下以加热速率Vh将十字型钢芯的中间部分加热到极限温度Tc，然后保温th，之后以冷却速率Vc使十字型钢芯的中间部分的温度从Tc下降至T0，最后使十字型钢芯的中间部分从T0自然冷却至室温，热处理工艺中各个参数的取值范围如下：5℃/min≤Vh≤20℃/min，700℃≤Tc≤1200℃，T0≤550℃，10min≤th≤60min，0.1℃/min≤Vc≤5℃/min。作为优选，热处理工艺中各个参数的最优取值范围如下：5℃/min≤Vh≤15℃/min，850℃≤Tc≤1200℃，T0＝500℃，15min≤th≤30min，0.3℃/min≤Vc≤1℃/min。采用所述的最优取值范围进行热处理工艺可以获得最为理想的效果。
请参见图4～图6，本实施例应用上述热处理工艺的具体实现方式：对需要进行热处理的十字型钢芯1中间部分粘贴陶瓷加热器7，在陶瓷加热器7的外部包裹保温毯9，陶瓷加热器7与温度控制箱8连接，通过温度控制箱8控制陶瓷加热器7的温度，对十字型钢芯1中间部分进行热处理。
综上所述，采用上述方法制作的局部低强的十字型防屈曲支撑，包括十字型钢芯1和外包钢管2，十字型钢芯1和外包钢管2之间填充混凝土或砂浆3，十字型钢芯1表面设置有滑动层4。外包钢管2的长度为L0，十字型钢芯1的长度为L1。十字型钢芯1长为L2的中间部分也即低强段6进行超高温热处理。十字型钢芯1进行热处理时，采用陶瓷加热器7包裹低强段6，并使用保温毯9包裹在陶瓷加热器7外部，防止加热过程中热量的散失，并有助于控制加热和降温过程中低强段6的温度。将陶瓷加热器7通过绝缘线缆10与温度控制箱8相连，使用温度控制箱8来控制陶瓷加热器7按照图6中的温度变化曲线对低强段6进行热处理。热处理工艺中，首先在室温条件下以加热速率Vh将高温热处理段6加热到极限温度Tc，控制陶瓷加热器7以极限温度Tc持温th，然后控制陶瓷加热器7以冷却速率Vc从Tc下降至T0，随后关闭温度控制箱8和陶瓷加热器7，使得试件在保温毯9中从T0自然冷却至室温。采用超高温热处理后的低强段6钢材屈服强度和极限强度会降低，而未处理段5钢材强度不变，通过改变材料性能的方式实现了十字型钢强度的局部削弱，进行屈服耗能。
将上述支撑安装在工程结构中的相应位置处，在地震作用时，此局部低强的十字型防屈曲支撑通过十字型钢芯1的低强段6率先发生屈服进行耗能，且具有较好的耗能能力，能够有效减少地震带来的侧向力对结构其他结构构件造成的破坏，保证整体结构的安全。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯和外包钢管，在所述外包钢管与所述十字型钢芯之间填充有混凝土或砂浆，其特征在于，所述十字型钢芯通长截面相等，并将所述十字型钢芯的中间部分热处理为低强段，在所述十字型钢芯与所述外包钢管相对的表面上设置有滑动层。
2.根据权利要求1所述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，其特征在于，所述十字型钢芯的长度大于所述外包钢管的长度，所述外包钢管的长度大于所述十字型钢芯的中间部分的长度。
3.如权利要求1所述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑的制作方法，其特征在于，采用以下步骤：
一)对通长截面相等十字型钢芯的中间部分进行热处理，使其中间部分的屈服强度和极限强度降低；
二)对十字型钢芯与外包钢管相对应的长度段涂刷滑动层材料；
三)将十字型钢芯放入外包钢管中并进行中心定位，使两者的中心线在同一条直线上，然后浇筑混凝土或砂浆，对混凝土或砂浆进行养护，待混凝土或砂浆的强度达到设计要求后即完成了局部低强的十字型防屈曲支撑的制作。
4.根据权利要求3所述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑制作方法，其特征在于，所述步骤一)的热处理工艺为：在室温条件下以加热速率Vh将十字型钢芯的中间部分加热到极限温度Tc，然后保温th，之后以冷却速率Vc使十字型钢芯的中间部分的温度从Tc下降至T0，最后使十字型钢芯的中间部分从T0自然冷却至室温，热处理工艺中各个参数的取值范围如下：5℃/min≤Vh≤20℃/min，700℃≤Tc≤1200℃，T0≤550℃，10min≤th≤60min，0.1℃/min≤Vc≤5℃/min。
5.根据权利要求4所述的局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑制作方法，其特征在于，热处理工艺中各个参数的取值范围如下：5℃/min≤Vh≤15℃/min，850℃≤Tc≤1200℃，T0＝500℃，15min≤th≤30min，0.3℃/min≤Vc≤1℃/min。
CN201610257877.8A 2016-04-21 2016-04-21 一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法 Active CN105780959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610257877.8A CN105780959B (zh) 2016-04-21 2016-04-21 一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610257877.8A CN105780959B (zh) 2016-04-21 2016-04-21 一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105780959A CN105780959A (zh) 2016-07-20
CN105780959B true CN105780959B (zh) 2017-11-21

Family

ID=56399355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610257877.8A Active CN105780959B (zh) 2016-04-21 2016-04-21 一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105780959B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113070599B (zh) * 2021-04-02 2022-05-27 北京首钢建设集团有限公司 一种防屈曲支撑制造施工方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102296719A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 青岛理工大学 自复位防屈曲支撑装置
KR101164413B1 (ko) * 2011-10-31 2012-07-12 (주)대우건설 마찰재를 이용한 중약진 지진용 강성증대형 비좌굴가새
CN103938749A (zh) * 2014-04-01 2014-07-23 北京工业大学 一种具有双屈服点的十字型耗能内芯防屈曲支撑构件
CN104929267A (zh) * 2015-06-25 2015-09-23 上海赛弗工程减震技术有限公司 渐进屈服式防屈曲耗能支撑
CN204876148U (zh) * 2015-07-14 2015-12-16 云南震安减震科技股份有限公司 一种一字型钢板与橡胶叠层组合式屈曲约束支撑
CN105350676A (zh) * 2015-10-09 2016-02-24 上海史狄尔建筑减震科技有限公司 一种屈曲约束支撑制作方法
CN205557889U (zh) * 2016-04-21 2016-09-07 天津大学 一种局部低强的十字型防屈曲支撑

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7174680B2 (en) * 2002-05-29 2007-02-13 Sme Steel Contractors, Inc. Bearing brace apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102296719A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 青岛理工大学 自复位防屈曲支撑装置
KR101164413B1 (ko) * 2011-10-31 2012-07-12 (주)대우건설 마찰재를 이용한 중약진 지진용 강성증대형 비좌굴가새
CN103938749A (zh) * 2014-04-01 2014-07-23 北京工业大学 一种具有双屈服点的十字型耗能内芯防屈曲支撑构件
CN104929267A (zh) * 2015-06-25 2015-09-23 上海赛弗工程减震技术有限公司 渐进屈服式防屈曲耗能支撑
CN204876148U (zh) * 2015-07-14 2015-12-16 云南震安减震科技股份有限公司 一种一字型钢板与橡胶叠层组合式屈曲约束支撑
CN105350676A (zh) * 2015-10-09 2016-02-24 上海史狄尔建筑减震科技有限公司 一种屈曲约束支撑制作方法
CN205557889U (zh) * 2016-04-21 2016-09-07 天津大学 一种局部低强的十字型防屈曲支撑

Also Published As

Publication number Publication date
CN105780959A (zh) 2016-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Behavior of hybrid FRP-concrete-steel double-skin tubular columns subjected to cyclic axial compression
CN103422620B (zh) 一种预制中空型钢混凝土柱及其拼接结构和拼接方法
CN104806022B (zh) 一种曲线型形状记忆合金筋预应力混凝土施工工艺
CN105780959B (zh) 一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法
CN205557889U (zh) 一种局部低强的十字型防屈曲支撑
CN112462818A (zh) 高拱坝低热水泥混凝土最高温度区间的控制方法
CN109653437A (zh) 一种采用钢管主动约束的高强圆钢管混凝土柱的制备方法
CN206859440U (zh) 一种复合保温板外保温结构
CN203080935U (zh) 预热钢管防止钢管砼结构钢管壁与砼产生剥离损伤的装置
CN204676778U (zh) 一种固化期可控的缓粘结预应力筋
CN202787241U (zh) 混凝土管桩
CN205894459U (zh) 一种带肋的预制混凝土三明治外挂墙板
CN206784660U (zh) 带t形加劲肋的多腔体外包钢板混凝土组合剪力墙
CN105756210A (zh) 一种预制叠合保温外墙及其可拆卸连接结构与施工方法
CN207332114U (zh) 一种带夹层的钢管约束矩形钢管混凝土构件
CN204001810U (zh) 一种外包钢围套加固火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点装置
CN110105085A (zh) 碾压混凝土大坝施工期通水冷却方法
CN104790533B (zh) 一种低温环境下装配式结构预留孔浆锚搭接施工方法
CN106759856A (zh) 一种保温墙板的t型连接结构
CN205348449U (zh) 一种新型墙体结构
CN208650326U (zh) 一种带预埋管线盒的3d打印自保温轻质墙体
CN102864374A (zh) 一种低屈强比贝氏体组织高强度建筑用箍筋及生产工艺
CN209907842U (zh) 一种楼面混凝土或砂浆抗裂构造
CN202938648U (zh) 回转窑内衬用的预制砖
CN206722113U (zh) 热固型保温板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 300350 District, Jinnan District, Tianjin Haihe Education Park, 135 beautiful road, Beiyang campus of Tianjin University

Patentee after: Tianjin University

Address before: 300072 Tianjin City, Nankai District Wei Jin Road No. 92, Tianjin University

Patentee before: Tianjin University

CP02 Change in the address of a patent holder