CN107345426A - 一种x形布置的防屈曲支撑结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑结构抗震技术领域，提供了一种X形布置的防屈曲支撑结构及其连接方法，该结构包括第一防屈曲支撑构件和第二防屈曲支撑构件；两个所述第二防屈曲支撑构件分别与一个所述第一防屈曲支撑构件的中部节点相固定连接，以使一个所述第一防屈曲支撑构件与两个所述第二防屈曲支撑构件形成X形设置。本方案中，两个第二防屈曲支撑构件分别与一个第一防屈曲支撑构件的中部节点相固定连接，以使一个第一防屈曲支撑构件与两个第二防屈曲支撑构件形成X形设置，具有侧向刚度大、节省建筑使用空间以及震后具备复位功能的优点。

Description

一种X形布置的防屈曲支撑结构及其连接方法

技术领域

本发明涉及建筑构件抗震技术领域，尤其是涉及一种X形布置 的防屈曲支撑结构及其连接方法。

背景技术

耗能减震是目前减少建筑主体结构地震反应并防止其大震倒塌 的最有效手段之一。而防屈曲支撑目前正在作为一种新兴的耗能减 震构件被应用于土木建筑结构，其在小震时为结构提供抗侧刚度， 而在中大震时进入屈服耗散地震能量。为给结构提供足够的刚度， 通常需在每一层的多榀框架中设置单斜布置的防屈曲支撑件1(如 图1)，进而可能影响建筑的门窗洞设置，减少建筑内可开窗户和门 的开间数量。虽然此问题可通过人字形支撑布置形式(如图2)间 接解决，但支撑水平夹角的增加又会降低支撑对结构的刚度贡献和耗能效果，不利于整体结构抗震性能的提升。此外，同一梁柱开间 内所设置的防屈曲支撑核心单元11(如图3)一般采用中低屈服点 钢材，以在中大震时进入屈服耗能，但震后却存在较大的残余变形， 不利于主体结构的震后修复。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种X形布置的防屈曲支撑结构， 以解决传统单斜布置的防屈曲支撑占据过多的建筑开间，人字形布 置的防屈曲支撑刚度和耗能效率低，以及防屈曲支撑屈服后存在残 余变形大的技术问题。本发明的另一个目的在于提供一种X形布置 的防屈曲支撑结构的连接方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

本发明第一方面提供一种X形布置的防屈曲支撑结构，包括第 一防屈曲支撑构件和第二防屈曲支撑构件；

两个所述第二防屈曲支撑构件分别与一个所述第一防屈曲支撑 构件的中部节点相固定连接，以使一个所述第一防屈曲支撑构件与 两个所述第二防屈曲支撑构件形成X形设置。

在上述技术方案中，进一步的，所述第一防屈曲支撑构件包括 第一支撑芯板、两个连接板、四个第一加劲肋、两个第二加劲肋、 四个第三加劲肋和四根钢管混凝土约束构件；

所述第一支撑芯板的两端部分别与两个所述第一加劲肋相焊接， 所述第一支撑芯板的中部与两个所述连接板相焊接，且两个所述连 接板之间具有间隙，两个第二加劲肋分别位于所述间隙内，并分别 与所述第一支撑芯板和所述连接板相焊接，四个所述第三加劲肋分 别焊接在所述连接板与所述第一支撑芯板上，两个所述第三加劲肋 与一个连接板相焊接和所述第一支撑芯板的一板面相焊接，四根所 述钢管混凝土约束构件分别与所述连接板相焊接，以贴合在所述第 一支撑芯板上。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第一加劲肋呈直角梯 形设置。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述连接板呈等腰梯形构 件设置。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述钢管混凝土约束构件 上设置有与所述第三加劲肋相配合的凹槽。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第二防屈曲支撑构件 包括第二支撑芯板和钢管混凝土限制构件，所述第二支撑芯板与第 一防屈曲支撑构件的中部相焊接。

更进一步的，所述第一支撑芯板采用Q690或以上等级的高强钢 材制成，所述第二支撑芯板采用Q160低屈服点钢材制成。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第二支撑板的一端与 所述第二加劲肋相焊接。

本发明还提供了一种X形布置的防屈曲支撑结构的连接方法， 包括；

步骤S1，所述第一防屈曲支撑构件包括第一支撑芯板、两个连 接板、四个第一加劲肋、两个第二加劲肋、四个第三加劲肋和四根 钢管混凝土约束构件；

所述第一支撑芯板的两端部分别与两个所述第一加劲肋相焊接， 所述第一支撑芯板的中部与两个所述连接板相焊接，且两个所述连 接板之间具有间隙；

步骤S2，两个第二加劲肋分别位于所述间隙内，并分别与所述 第一支撑芯板和所述连接板相焊接，采用角焊缝；

步骤S3,四个所述第三加劲肋分别焊接在所述连接板与所述第 一支撑芯板上，两个所述第三加劲肋与一个连接板相焊接和所述第 一支撑芯板的一板面相焊接，并采用三面围焊的角焊缝；

步骤S4，所述第二防屈曲支撑构件的钢管混凝土限制构件与所 述第二支撑芯板相焊接固定；

步骤S5，所述第二支撑芯板的一端与所述第二加劲肋相焊接；

步骤S6，所述第二支撑芯板与第一防屈曲支撑构件的中部相焊 接。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的X形布置的防屈曲支撑结构，两个第二防屈曲支 撑构件分别与一个第一防屈曲支撑构件的中部节点相固定连接，以 使一个第一防屈曲支撑构件与两个第二防屈曲支撑构件形成X形设 置，具有侧向刚度大、节省建筑使用空间以及震后具备复位功能的 优点。

本发明的优点具体表现在以下几个方面：

1、把传统单斜布置的防屈曲支撑改为X形布置，可以节省一半 的建筑使用空间，便于门窗的设置。

2、与传统的人字形或V字形布置的防屈曲支撑相比，X形布置 的防屈曲支撑的水平夹角更小，具有刚度大、耗能效率高的优点。

3、在X形布置的第一防屈曲支撑构件和第二防屈曲支撑构件中 分别采用高强钢和中低屈服点钢作为支撑芯板，既可令第二防屈曲 支撑在中大震下屈服耗能，又可令第一防屈曲支撑基本保持弹性， 减小震后的整体残余变形，便于震后修复。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本 发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方 案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简 单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方 式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中防屈曲支撑框架的单斜式防屈曲支撑布置示意图；

图2为现有技术中防屈曲支撑框架的人字形防屈曲支撑的布置示意 图；

图3为现有技术中钢管混凝土作为约束构件、低屈服点钢材作为支 撑芯板的防屈曲支撑剖面图；

图4为本发明的一个实施例提供的支撑结构在框架中的结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的撑结构的结构示意图；

图6为图5中A-A向剖视结构示意图；

图7为图5中B-B向剖视结构示意图；

图8为图5中C-C向剖视结构示意图；

图9为图5中D-D向剖视结构示意图；

图10为图5中E-E向剖视结构示意图；

图11为图5中F-F向剖视结构示意图；

图12为本发明的实施例提供的支撑结构的装配结构示意流程图一；

图13为图12中G-G向剖视结构示意图；

图14为本发明的实施例提供的支撑结构的装配结构示意流程图二；

图15为图14中H-H向剖视结构示意图；

图16为本发明的实施例提供的支撑结构的装配结构示意流程图三；

图17为图16中I-I向剖视结构示意图；

图18为本发明的实施例提供的防屈曲支撑构件的装配结构示意流 程图四；

图19为图18中J-J向剖视结构示意图；

图20为图18中K-K向剖视结构示意图；

图21为本发明的实施例提供的框架结构的结构示意图。

附图标记：

1-防屈曲支撑件；11-防屈曲支撑核心单元；2-防屈曲支撑结构；21- 第一防屈曲支撑构件；211-第一支撑芯板；212-连接板；213-第一 加劲肋；214-第二加劲肋；215-第三加劲肋；216-钢管混凝土约束 构件；22-第二防屈曲支撑构件；221-第二支撑芯板；222-钢管混凝 土限制构件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可 以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置 关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明 和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理 解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限 定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是 固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接， 也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可 以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

实施例一

如图4-20所示，本实施例提供的X形布置的防屈曲支撑结构2， 包括第一防屈曲支撑构件21和第二防屈曲支撑构件22；

两个所述第二防屈曲支撑构件22分别与一个所述第一防屈曲 支撑构件21的中部节点相固定连接，以使一个所述第一防屈曲支撑 构件21与两个所述第二防屈曲支撑构件22形成X形设置。

在上述实施例的一个可选的实施方式中，如图5-20所示，具体 地，如图12-18所示，所述第一防屈曲支撑构件21包括第一支撑芯 板211、两个连接板212、四个第一加劲肋213、两个第二加劲肋214、 四个第三加劲肋215和四根钢管混凝土约束构件216；

所述第一支撑芯板211的两端部分别与两个所述第一加劲肋 213相焊接，所述第一支撑芯板211的中部与两个所述连接板212 相焊接，且两个所述连接板212之间具有间隙，两个第二加劲肋214 分别位于所述间隙内，并分别与所述第一支撑芯板211和所述连接板212相焊接，四个所述第三加劲肋215分别焊接在所述连接板212 与所述第一支撑芯板211上，两个所述第三加劲肋215与一个连接 板212相焊接和所述第一支撑芯板211的一板面相焊接，四根所述 钢管混凝土约束构件216分别与所述连接板212相焊接，以贴合在 所述第一支撑芯板211上。

其中，第一支撑芯板211采用Q690或以上等级的高强钢材制成， 可以令第一防屈曲支撑构件21基本保持弹性，减小震后的整体残余 变形，便于震后修复。

更具体地，所述第一加劲肋213呈直角梯形设置。

所述连接板212呈等腰梯形构件设置。

在此需要说明的是，第一加劲肋213和连接板212的形状也可 以采取其他的形状，例如矩形。

在上述实施例的基础上，所述钢管混凝土约束构件216上设置 有与所述第三加劲肋215相配合的凹槽。方便连接时插接安装，在 对其焊接处理。

在上述实施例的一个可选的实施方式中，如图18-19所示，所 述第二防屈曲支撑构件22包括第二支撑芯板221和钢管混凝土限制 构件222，所述第二支撑芯板221与第一防屈曲支撑构件21相焊接, 所述钢管混凝土限制构件222与所述第二支撑芯板221相焊接。

具体地，所述第二支撑板的一端与所述第二加劲肋214相焊接。

第二防屈曲支撑构件22的第二支撑芯板221采用Q160等低屈 服点钢材制成，可以使第二防屈曲支撑构件22在中大震下屈服耗能， 减小震后的整体残余变形，便于震后修复。

实施例二

如图21所示，本发明的实施例二提供一种框架结构，包括上述 实施一中任一实施方式所述的防屈曲支撑结构2。

本发明的实施例二提供的框架结构，设置有实施例一提供的防 屈曲支撑结构2，因此具有实施例一提供的防屈曲支撑结构2的全 部有益效果，在此就不一一赘述。

实施例三

本发明的实施例还提供了一种一种X形布置的防屈曲支撑结构 的连接方法，包括；

步骤S1，所述第一防屈曲支撑构件21包括第一支撑芯板211、 两个连接板212、四个第一加劲肋213、两个第二加劲肋214、四个 第三加劲肋215和四根钢管混凝土约束构件216；

所述第一支撑芯板211的两端部分别与两个所述第一加劲肋 213相焊接，所述第一支撑芯板211的中部与两个所述连接板212 相焊接，且两个所述连接板212之间具有间隙；

步骤S2，两个第二加劲肋214分别位于所述间隙内，并分别与 所述第一支撑芯板211和所述连接板212相焊接，采用角焊缝；

步骤S3,四个所述第三加劲肋215分别焊接在所述连接板212 与所述第一支撑芯板211上，两个所述第三加劲肋215与一个连接 板212相焊接和所述第一支撑芯板211的一板面相焊接，并采用三 面围焊的角焊缝；

步骤S4，所述第二防屈曲支撑构件22的钢管混凝土限制构件 222与所述第二支撑芯板221相焊接固定；

步骤S5，所述第二支撑芯板221的一端与所述第二加劲肋214 相焊接；

步骤S6，所述第二支撑芯板221与第一防屈曲支撑构件21的 中部相焊接。

利用上述连接方法，使防屈曲支撑结构2的连接操作简单，提 高了装配效率和可靠性。

具体而言，现有技术中为给结构提供足够的刚度，通常需在每 一层的多榀框架中设置单斜布置的防屈曲支撑构件，进而可能影响 建筑的门窗洞设置，减少建筑内可开窗户和门的开间数量。虽然此 问题可通过人字形支撑布置形式间接解决，但支撑水平夹角的增加 又会降低支撑对结构的刚度贡献和耗能效果，不利于整体结构抗震 性能的提升。此外，同一梁柱开间内所设置的防屈曲支撑核心单元 一般采用中低屈服点钢材，以在中大震时进入屈服耗能，但震后却 存在较大的残余变形，不利于主体结构的震后修复。而本发明提供 的防屈曲支撑结构，两个第二防屈曲支撑构件分别与一个第一防屈 曲支撑构件的中部节点相固定连接，以使一个第一防屈曲支撑构件 与两个第二防屈曲支撑构件形成X形设置，具有侧向刚度大、节省 建筑使用空间以及震后具备复位功能的优点。在小震作用下，X形 防屈曲支撑保持弹性，为构件提供抗侧刚度，与普通的防屈曲支撑 功能一致，在中、大震作用下，X形防屈曲支撑构件中的采用中、 低屈服强度钢材的第二支撑芯板能够率先进入屈服耗散地震能量， 采用高强度钢材的第一支撑芯板则基本保持弹性，一直为主体构件提供弹性刚度，进而减小大震后构件的残余变形。地震过后，只需 更换两个第一防屈曲支撑构件，便于震后修复。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记 载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等 同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本 发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解， 尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而 不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的 范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中， 所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技 术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为 本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种X形布置的防屈曲支撑结构，其特征在于，包括第一防屈曲支撑构件和第二防屈曲支撑构件；

两个所述第二防屈曲支撑构件分别与一个所述第一防屈曲支撑构件的中部节点相固定连接，以使一个所述第一防屈曲支撑构件与两个所述第二防屈曲支撑构件形成X形设置。

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，

所述第一防屈曲支撑构件包括第一支撑芯板、两个连接板、四个第一加劲肋、两个第二加劲肋、四个第三加劲肋和四根钢管混凝土约束构件；

所述第一支撑芯板的两端部分别与两个所述第一加劲肋相焊接，所述第一支撑芯板的中部与两个所述连接板相焊接，且两个所述连接板之间具有间隙，两个第二加劲肋分别位于所述间隙内，并分别与所述第一支撑芯板和所述连接板相焊接，四个所述第三加劲肋分别焊接在所述连接板与所述第一支撑芯板上，两个所述第三加劲肋与一个连接板相焊接和所述第一支撑芯板的一板面相焊接，四根所述钢管混凝土约束构件分别与所述连接板相焊接，以贴合在所述第一支撑芯板上。

3.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，

所述第一加劲肋呈直角梯形设置。

4.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，

所述连接板呈等腰梯形结构设置。

5.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，

所述钢管混凝土约束构件上设置有与所述第三加劲肋相配合的凹槽。

6.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，

所述第二防屈曲支撑构件包括第二支撑芯板和钢管混凝土限制构件，所述第二支撑芯板与第一防屈曲支撑构件的中部相焊接。

7.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，

所述第二支撑芯板的一端与所述第二加劲肋相焊接。

8.根据权利要求1所述的框架构件，其特征在于，

所述第一防屈曲支撑构件和所述第二防屈曲支撑构件分别与框架相焊接。

9.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，

所述第一支撑芯板采用Q690或以上等级的高强钢材制成，所述第二支撑芯板采用Q160低屈服点钢材制成。

10.一种X形布置的防屈曲支撑结构的连接方法，其特征在于，包括；

步骤S1，所述第一防屈曲支撑构件包括第一支撑芯板、两个连接板、四个第一加劲肋、两个第二加劲肋、四个第三加劲肋和四根钢管混凝土约束构件；

所述第一支撑芯板的两端部分别与两个所述第一加劲肋相焊接，所述第一支撑芯板的中部与两个所述连接板相焊接，且两个所述连接板之间具有间隙；

步骤S2，两个第二加劲肋分别位于所述间隙内，并分别与所述第一支撑芯板和所述连接板相焊接，采用角焊缝；

步骤S3,四个所述第三加劲肋分别焊接在所述连接板与所述第一支撑芯板上，两个所述第三加劲肋与一个连接板相焊接和所述第一支撑芯板的一板面相焊接，并采用三面围焊的角焊缝；

步骤S4，所述第二防屈曲支撑构件的钢管混凝土限制构件与所述第二支撑芯板相焊接固定；

步骤S5，所述第二支撑芯板的一端与所述第二加劲肋相焊接；

步骤S6，所述第二支撑芯板与第一防屈曲支撑构件的中部相焊接。