CN107893564A - 一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑及装配方法 - Google Patents

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王雁
卢晓明
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    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Abstract

本发明提供一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑及装配方法，结构简单，设计合理，自重较轻，加工简便，质量容易控制。包括核心受力部件、约束部件和限位装置；所述核心受力部件包括两个第一槽钢和十字形加强段；两个第一槽钢背对背拼接固定呈工字形，且两端焊接十字形加强段形成芯材；所述约束部件包括两个第二槽钢，两个第二槽钢肢尖相对沿纵向通长焊接固定形成套筒，套筒外面包裹有玄武岩纤维布；所述限位装置包括芯材中部焊接限位块，套筒上对应限位块开槽，限位块嵌套在套筒的槽内焊接固定且外面对齐，芯材与套筒呈间隙设置。

Description

一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑及装配方法
技术领域
本发明涉及建筑减震装置，具体为一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑及装配方法。
背景技术
防屈曲支撑是一种常见的耗能减震构件，能够在地震时先于主体结构屈服，耗散地震能量，保护主体结构。
传统防屈曲支撑存在以下问题：
(1)焊接较多。芯材部位的焊接会产生多余的焊接应力，影响芯材的耗能效果，而套筒部位的焊接会使约束作用减弱，容易在焊接部位发生破坏；
(2)耐火性和耐腐蚀性较差。一般成品的纯钢型防屈曲支撑需要进行额外的防火和防腐蚀处理，增加了额外的成本和工序；
(3)加工复杂。一般纯钢型防屈曲支撑芯材采用十字形和工字型截面，由于没有成品型钢，一般需要现场加工，生产效率较低。
玄武岩纤维单向布抗拉强度可以达到1000余兆帕，是普通钢材的3倍以上，密度则只有其1/4左右，在700℃条件下强度不改变，耐热性和耐腐蚀性极好。
已公开发明专利(专利号CN103541457A)提出的新型装配式防屈曲支撑利用玄武岩纤维包裹，可以避免焊接连接造成的对约束单元的损伤，以及螺栓连接构造工艺复杂的问题，同时可以避免额外的防腐及耐火处理，被证明是一种有效的装配方式。然而仍存在以下问题：
(1)采用灌浆式的约束机制。内部填充混凝土，自重较大，混凝土浇筑养护时间长，加工工艺复杂、加工时间长。
(2)没有解决传统防屈曲支撑芯材耗能部分焊接较多的问题；
(3)没有解决传统防屈曲支撑芯材现场加工的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑及装配方法，结构简单，设计合理，自重较轻，加工简便，质量容易控制。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，包括核心受力部件、约束部件和限位装置；
所述核心受力部件包括两个第一槽钢和十字形加强段；两个第一槽钢背对背拼接固定呈工字形，且两端焊接十字形加强段形成芯材；
所述约束部件包括两个第二槽钢，两个第二槽钢肢尖相对沿纵向通长焊接固定形成套筒，套筒外面包裹有玄武岩纤维布；
所述限位装置包括芯材中部焊接限位块，套筒上对应限位块开槽，限位块嵌套在套筒的槽内焊接固定且外面对齐，芯材与套筒由限位块限位呈间隙设置。
优选的，两个第一槽钢背对背拼接成的工字形，在两端非屈服段沿纵向焊接固定，在中间的屈服段不焊接。
优选的，第一槽钢采用热轧的普通槽钢。
优选的，第二槽钢采用轻型槽钢。
优选的，限位块设置在芯材中部，分别与两个第一槽钢焊接固定；套筒的槽分别由两个第二槽钢上槽口拼接组成。
优选的，十字形加强段包括一块第一连接板和两块第二连接板；第一连接板的连接端与第一槽钢的腹板端部固定，自由端端与第二连接板的自由端对齐；两块第二连接板垂直对称焊接在第一连接板的两侧，且与夹持的两个第一槽钢的腹板焊接固定。
进一步的，十字形加强段的自由端长宽大于套管对应方向的尺寸。
优选的，第一槽钢的拼接缝隙和第二槽钢的拼接缝隙位于同一平面上。
一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑的装配方法，包括如下步骤，
第一步，将两个第一槽钢背对背拼接为工字形，在两端非屈服段沿纵向焊接，在中间的屈服段不焊接；
第二步，将第一连接板焊接在拼接后的第一槽钢的两端，再在第一连接板两侧垂直对应焊接第二连接板形成十字形加强段；将限位块焊接在拼接后的第一槽钢的中部，组成芯材；
第三步，在两个第二槽钢中部对应挖槽口，将第二槽钢肢尖相对，沿纵向通长进行焊接，组成中部开槽的套筒；再将限位块与套筒的槽拼接，使外面对齐，然后焊接；
第四步，在套筒外粘贴包裹玄武岩纤维布，与套筒一起作为约束单元，装配完成玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑。
优选的，第三步中，两个第二槽钢相对从芯材两侧扣合在芯材外部。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑是一种装配式纯钢防屈曲支撑，相对于钢管混凝土防屈曲支撑，其自重较轻，加工简便，质量容易控制。包裹玄武岩纤维，一方面弥补套筒焊接缺陷，使套筒不易在焊缝处破坏；另一方面，玄武岩纤维与套筒，共同形成约束机制。钢套筒提供刚度和强度，玄武岩纤维提供额外的强度,这样钢套筒厚度可以减少，节约钢材，减轻自重，还可以提供更高的约束力。包裹玄武岩纤维还可以一定程度上保护钢材，防止锈蚀。芯材和套筒采用型钢，取材方便，减少加工简化了生产工艺，质量容易得到保证。外包钢套筒采用两个轻型槽钢拼接，代替传统钢套筒，为了安装方便，便于限位装置的实施，便于芯材与套筒的间隙控制。
进一步的，只在非屈服耗能段焊接，而在芯材屈服耗能段不焊接，焊接量少，简化了生产工艺，保证了成品质量，相对于普通的防屈曲支撑的焊接成型的十字型、工字型截面芯材，力学性能更优越。
本发明玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑安装方便，可以提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的装配第一步的三维结构示意图。
图2a、图2b和图2c分别为本发明的装配第一步完成后的主视图，左视图和俯视图。
图3为本发明的装配第二步的三维结构示意图。
图4为本发明的装配第三步的三维结构示意图。
图5为本发明的装配第三步的组装完成的三维结构示意图。
图6为本发明的本专利三维结构示意图。
图7为图6的A-A断面图。
图8为图6的B-B断面图。
图中：1-普通槽钢；2-第一连接板；3-第二连接板；4-限位块；5-轻型槽钢；6-玄武岩纤维布。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，包括核心受力部件、约束部件和限位装置；本优选实例中，第一槽钢采用热轧的普通槽钢1，第二槽钢采用轻型槽钢2。核心受力部件为两个相同型号的热轧普通槽钢1背对背拼接为工字形，两端焊接十字形加强段；约束部件为轻型槽钢5肢尖相对，沿纵向通长进行焊接，外面包裹玄武岩纤维布6。限位装置为芯材中部焊接限位块4，套筒槽钢上开槽，限位块4与套筒轻型槽钢的槽拼接，使外面对齐，然后焊接。可以确保支撑芯材不会滑脱，同时保证了芯材与套筒的间隙。
其进行装配时，包括如下步骤。
装配第一步，如图1所示，将两个相同型号的热轧普通槽钢1背对背拼接为工字形，如图2所示，在两端非屈服段沿纵向焊接，在中间的屈服段不焊接。
装配第二步，如图3所示，将第一连接板2焊接在拼接后的普通槽钢1的两端。再焊接第二连接板3。将限位块4焊接在拼接后的普通槽钢1的中部，组成芯材。
装配第三步，在轻型槽钢5中部挖槽口，如图4所示。将轻型槽钢5肢尖相对，从两个扣合在芯材外部，沿纵向通长进行焊接，轻型槽钢5组成中部开槽的套筒。再将限位块4与轻型槽钢5的槽拼接，使外面对齐，然后焊接。组装成为图5。
装配第四步，最后在套筒外均匀涂抹树脂胶，粘贴包裹玄武岩纤维布6，与套筒一起作为约束单元。最后组装完成为图6。
所述限位装置通过以下方式实现，限位块4焊接在拼接后的槽钢1的中部，限位块4与轻型槽钢5的槽拼接，使外面对齐，然后焊接。可以确保支撑芯材不会滑脱，同时保证了芯材与套筒的间隙。如图7所示，限位块4与轻型槽钢5形成的套筒外边平齐，保证了芯材与套筒的间隙，起到了定位的效果，如图8所示，避免了内芯与套筒的接触与摩擦，避免了轴向力传递，使受力性能更好。
以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，包括核心受力部件、约束部件和限位装置；
所述核心受力部件包括两个第一槽钢和十字形加强段；两个第一槽钢背对背拼接固定呈工字形，且两端焊接十字形加强段形成芯材；
所述约束部件包括两个第二槽钢，两个第二槽钢肢尖相对沿纵向通长焊接固定形成套筒，套筒外面包裹有玄武岩纤维布(6)；
所述限位装置包括芯材中部焊接的限位块(4)，套筒上对应限位块(4)开槽，限位块(4)嵌套在套筒的槽内焊接固定且外面对齐，芯材与套筒由限位块(4)限位且呈间隙设置。
2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，两个第一槽钢背对背拼接成的工字形，在两端非屈服段沿纵向焊接固定，在中间的屈服段不焊接。
3.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，第一槽钢采用热轧的普通槽钢(1)。
4.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，第二槽钢采用轻型槽钢(2)。
5.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，限位块(4)设置在芯材中部，分别与两个第一槽钢焊接固定；套筒的槽分别由两个第二槽钢上槽口拼接组成。
6.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，十字形加强段包括一块第一连接板(2)和两块第二连接板(3)；第一连接板(2)的连接端与第一槽钢的腹板端部固定，自由端与第二连接板(3)的自由端对齐；两块第二连接板(3)垂直对称焊接在第一连接板(2)的两侧，且与夹持的两个第一槽钢的腹板焊接固定。
7.根据权利要求6所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，十字形加强段的自由端长宽大于套管对应方向的尺寸。
8.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑，其特征在于，第一槽钢的拼接缝隙和第二槽钢的拼接缝隙位于同一平面上。
9.一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑的装配方法，其特征在于，包括如下步骤，
第一步，将两个第一槽钢背对背拼接为工字形，在两端非屈服段沿纵向焊接，在中间的屈服段不焊接；
第二步，将第一连接板(2)焊接在拼接后的第一槽钢的两端，再在第一连接板(2)两侧垂直对应焊接第二连接板(3)形成十字形加强段；将限位块(4)焊接在拼接后的第一槽钢的中部，组成芯材；
第三步，在两个第二槽钢中部对应挖槽口，将第二槽钢肢尖相对，沿纵向通长进行焊接，组成中部开槽的套筒；再将限位块(4)与套筒的槽拼接，使外面对齐，然后焊接；
第四步，在套筒外粘贴包裹玄武岩纤维布(6)，与套筒一起作为约束单元，装配完成玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑。
10.根据权利要求9所述的一种玄武岩纤维包裹的装配式四槽钢防屈曲支撑的装配方法，其特征在于，第三步中，两个第二槽钢相对从芯材两侧扣合在芯材外部。
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