CN106150172B - 一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，该屈曲约束支撑包括剪切型芯材、可视化约束板件和填充板件，所述的填充板件设有两块，且分别设置在剪切型芯材的左右两边，所述的可视化约束板件设有两块，且分别设置在剪切型芯材和填充板件的上下两边，并且通过螺栓与填充板件固定连接，所述的剪切型芯材通过防滑键与可视化约束板件固定，并且其上设有多个剪切单元。与现有技术相比，本发明具有全钢制、自重低、剪切受力稳定、拉压承载力相同、可视化、更直观、减小梁柱负担、不使用粘结材料等优点。

Description

一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁等结构的抗震设计以及加固改造领域，尤其是涉及一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑。
背景技术
现有的屈曲约束支撑的约束构件大多为砂浆填充的钢管，该类型的支撑因砂浆的浇筑质量难以控制而常常性能不稳定，且其自重大，不利于工程施工安装，并且会引起结构过大的附加地震力。此外，现有的屈曲约束支撑大多数是通过受轴向力而产生轴向变形吸收能量，在拉压力作用下结构的荷载不对称，造成设计过程中需要考虑抗压承载力过大造成对节点承载能力和变形能力的要求过高。现有的支撑最大变形量一般低于3％且破坏经常发生于芯材的截面突变处或节点处便可以说明这一缺陷。这样的支撑一般无法满足高烈度区建筑或桥梁结构的抗震设计要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全钢制、自重低、剪切受力稳定、拉压承载力相同、可视化、更直观、减小梁柱负担、不使用粘结材料的全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，该屈曲约束支撑包括剪切型芯材、可视化约束板件和填充板件，所述的填充板件设有两块，且分别设置在剪切型芯材的左右两边，所述的可视化约束板件设有两块，且分别设置在剪切型芯材和填充板件的上下两边，并且通过螺栓与填充板件固定连接，所述的剪切型芯材通过防滑键与可视化约束板件固定，并且其上设有多个剪切单元。
所述的剪切型芯材为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，所述的剪切单元分别设置在纵向对称轴的两侧，并且在矩形钢板的中心处还设有一与防滑键配合的芯材防滑孔。
在纵向对称轴一侧的剪切单元由第一型组合孔和第二型组合孔沿轴向依次交替排布成型。
所述的第一型组合孔与第二型组合孔均由矩形孔和两个椭圆形孔组合成型，所述的第一型组合孔的两个椭圆形孔分别通过矩形孔与矩形钢板的外缘连通，所述的第二型组合孔的两个椭圆形孔通过矩形孔相互连通。
所述的可视化约束板件为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，所述的可视化约束板件上设有与芯材防滑孔位置相同的约束防滑孔以及与多个剪切单元位置配合的可视孔。
所述的剪切型芯材的左右两端还分别设有端部加劲肋，所述的可视化约束板件的左右两端设有与端部加劲肋配合的矩形凹槽。
所述的端部加劲肋与矩形凹槽之间的距离大于等于剪切型芯材支撑长度的5％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、全钢制、自重低：本发明的屈曲约束支撑主要组件完全由钢材制成，相较于其他填充混凝土的结构而言大大降低了支撑的自重。
二、剪切受力稳定：本发明通过在芯材上设计特殊的开孔使材料的轴向变形转变为剪切变形，与拉压型屈曲约束支撑相比，一方面是本发明的剪切耗能非常稳定，而拉压型屈曲约束支撑由于受压失稳而导致芯材和约束构件之间产生较大的摩擦力，从而影响了稳定性，另一方面，剪切型屈曲约束支撑由于主要受剪力，受力比较稳定，所需要的侧向约束也相对较小，从而可以大大减小约束板件的刚度和尺寸。此外，与普通的开孔屈曲约束支撑相比，本发明的开孔设计使得材料受纯剪切作用；而普通的开孔屈曲约束支撑则主要产生轴向拉压变形，只会在最终阶段发生一定的剪切变形，其受压时经常会发生因摩擦造成的力的抖动。
三、拉压承载力相同：本发明在受拉和受压时，皆通过剪切变形孔使支撑的轴向变形转变为剪切变形，与拉压型屈曲约束支撑在受拉的承载力小于受压承载力不同，其拉压承载力皆由剪切变形孔的受剪承载力决定，因此其拉压承载力相同。
四、可视化、更直观：本发明的约束板件部分开孔，与现有屈曲约束支撑不同，其内部的芯材实现了可视化，从而可以确定内部芯材的损伤状况，为支撑的更换等提供了依据。
五、减小梁柱负担，剪切型屈曲约束支撑刚度和承载力偏低，从而可以减小对连接梁柱构件造成较大的负担。
六、不使用粘结材料，由于剪切型屈曲约束支撑芯材失稳后所需侧向支撑力较小，因而芯材和约束板件之间的摩擦也较小，故也可以考虑不使用无粘结材料。
附图说明
图1为本发明的组件结构示意图。
图2为本发明的装配主视图。
图3为本发明的装配左视图。
其中，1、剪切型芯材，11、剪切单元，12、芯材防滑孔，2、填充板件，3、可视化约束板件，31、约束防滑孔，32、可视孔，33、矩形凹槽，4、防滑键，5、螺栓，6、端部加劲肋。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
以图1-3所示的剪切型屈曲约束支撑为例，对该专利进行说明。
一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，该屈曲约束支撑包括剪切型芯材1、可视化约束板件3和填充板件2，填充板件2设有两块，且分别设置在剪切型芯材1的左右两边，可视化约束板件3设有两块，且分别设置在剪切型芯材1和填充板件2的上下两边，并且通过螺栓5与填充板件2固定连接，剪切型芯材1通过防滑键4与可视化约束板件3固定，并且其上设有多个剪切单元11。
剪切型芯材1为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，剪切单元11分别设置在纵向对称轴的两侧，并且在矩形钢板的中心处还设有一与防滑键4配合的芯材防滑孔12，在纵向对称轴一侧的剪切单元11由第一型组合孔和第二型组合孔沿轴向依次交替排布成型，第一型组合孔与第二型组合孔均由矩形孔和两个椭圆形孔组合成型，第一型组合孔的两个椭圆形孔分别通过矩形孔与矩形钢板的外缘连通，第二型组合孔的两个椭圆形孔通过矩形孔相互连通。
可视化约束板件3为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，可视化约束板件3上设有与芯材防滑孔12位置相同的约束防滑孔31以及与多个剪切单元11位置配合的可视孔32。
剪切型芯材1的左右两端还分别设有端部加劲肋6，可视化约束板件3的左右两端设有与端部加劲肋6配合的矩形凹槽33，端部加劲肋6与矩形凹槽33之间的距离为剪切型芯材1支撑长度的5％。
本发明通过在剪切型芯材1上设计多个剪切单元11，剪切型芯材1由填充板件2在左右两侧支撑，通过螺栓将填充板件2和可视化约束板件3相连接，剪切型芯材1被包裹在填充板件2和可视化约束板件3中来限定剪切型芯材1的平面内和平面外变形，同时剪切型芯材1上可以设有多个串联的剪切单元11，从而达到提高支撑在地震等滞回加载下变形能力和累积塑性耗能能力的效果。
组装过程如下：先将剪切型芯材1和填充板件2置于同一平面，填充板件2支撑芯材的左右两侧，然后使约束板件覆盖在芯材的上下侧，同时通过螺栓与填充板件2连接，最终形成整体。

Claims (2)

1.一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，该屈曲约束支撑包括剪切型芯材(1)、可视化约束板件(3)和填充板件(2)，所述的填充板件(2)设有两块，且分别设置在剪切型芯材(1)的左右两边，所述的可视化约束板件(3)设有两块，且分别设置在剪切型芯材(1)和填充板件(2)的上下两边，并且通过螺栓(5)与填充板件(2)固定连接，所述的剪切型芯材(1)通过防滑键(4)与可视化约束板件(3)固定，并且其上设有多个剪切单元(11)，所述的剪切型芯材(1)为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，所述的剪切单元(11)分别设置在纵向对称轴的两侧，并且在矩形钢板的中心处还设有一与防滑键(4)配合的芯材防滑孔(12)，在纵向对称轴一侧的剪切单元(11)由第一型组合孔和第二型组合孔沿轴向依次交替排布成型，所述的第一型组合孔与第二型组合孔均由矩形孔和两个椭圆形孔组合成型，所述的第一型组合孔的两个椭圆形孔分别通过矩形孔与矩形钢板的外缘连通，所述的第二型组合孔的两个椭圆形孔通过矩形孔相互连通，所述的剪切型芯材(1)的左右两端还分别设有端部加劲肋(6)，所述的可视化约束板件(3)的左右两端设有与端部加劲肋(6)配合的矩形凹槽(33)，所述的端部加劲肋(6)与矩形凹槽(33)之间的距离大于等于剪切型芯材(1)支撑长度的5％。
2.根据权利要求1所述的一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，所述的可视化约束板件(3)为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，所述的可视化约束板件(3)上设有与芯材防滑孔(12)位置相同的约束防滑孔(31)以及与多个剪切单元(11)位置配合的可视孔(32)。
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