CN108265846A - 一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑 - Google Patents

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李帼昌
张洪恩
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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

本发明公开了一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，属于土木工程技术领域。包括方形铝合金内芯，方形套管及端部接头，方形铝合金内芯外围设有方形套管，两端通过高强螺栓与端部接头套接，端部接头由十字形连接板、钢板及套管焊接组成，所述方形铝合金内芯和方形套管通过销栓穿孔连接。本发明所述的约束支撑减轻了结构自重，可用于空间长度比较大的区域；该支撑用销栓约束耗能内芯与约束套管之间的相对运动，简化了支撑的设计使用；该支撑采用装配式，所用部件较少，构造简单，拆卸和组装方便，震后可对内芯更换，经济效益及社会效益突出。

Description

一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，对于建筑物抗震以及加固等方面非常有效，具体涉及一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑。
背景技术
地震作为一种常见的自然灾害，每一次的发生都给人类带来巨大的灾难与痛苦。传统的结构抗震方法是通过提高结构本身的强度和刚度来抵御地震作用，同时利用结构的延性，即结构本身的塑性变形，来消耗地震输入的能量。这种消极的抗震对策是不可取的。因此，研究经济有效的抗震措施具有十分重要的意义。
防屈曲支撑是一种非常有效的消能减震装置，其不仅在小震下能够给结构提供附加刚度、减小结构变形，而且大震下能够屈服耗散地震能量，从而保护主体结构，起到损伤控制的作用，震后可以对防屈曲支撑构件进行替换，因此便于震后修复。防屈曲支撑的使用还可使梁柱截面减小，降低结构自重。由于其能够提供良好的耗能能力以及制作方便、质量容易保证等优点受到了广泛欢迎并已经被大量应用。
目前屈曲约束支撑大多都是以钢材作为耗能核芯部件，对铝合金作为核芯耗能部件的研究少之又少，铝合金自重轻、耐腐蚀、易加工、取材方便，屈服荷载较低，能较早进入塑性耗能状态，应变硬化现象十分明显，滞回环面积较大，是一种优异的耗能材料。
同时现有内芯装配式约束支撑结构过于复杂导致力学性能差，如部件损坏就要整体更换，更换不易，更换成本高，设备成本高，存在诸多弊端。
发明内容
本发明针对传统屈曲约束支撑的不足，提出了一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其自重轻，构造简单，可现场装配，易于制作和产业化生产，震后可对损害芯材进行更换，且有着较好的耗能减震效果。
本发明采用的技术方案为：提供一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，包括方形铝合金内芯，方形套管及端部接头，所述方形铝合金内芯外围设有方形套管，两端通过高强螺栓与端部接头套接，所述端部接头由十字形连接板、钢板及套管焊接组成，所述方形铝合金内芯和方形套管通过销栓穿孔连接。
优选的，所述套管上相邻两个面的螺栓孔上下错位。
优选的，所述方形铝合金内芯和方形套管的连接销栓设有一个，且位于相对两个面的中心位置。
优选的，所述方形铝合金内芯的耗能区采用开槽处理。
优选的，所述方形铝合金内芯和方形套管之间不使用粘结材料。
优选的，所述十字形连接板、钢板及套管均为高强度钢，对缝焊接在一起。
优选的，所述方形铝合金内芯为铝合金材料，方形套管为高强度钢。
优选的，所述铝合金的型号为A5083或A6061，钢材的型号为Q345或Q235。
优选的，所述方形铝合金内芯、端部接头的螺栓及销栓上均喷涂有SPUA材料或其他绝缘材料。
本发明的有益效果：本发明描述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，采用方形套管约束方形内芯，支撑在受到往复荷载时可以快速进入塑性耗能状态，更大程度的消耗地震能量，而且耗能内芯是由铝合金制作，在一定程度上可以减轻结构自重，可用于空间长度比较大的区域。该支撑用销栓约束耗能内芯与约束套管之间的相对运动，简化了支撑的设计使用。该支撑采用装配式，所用部件较少，构造简单，拆卸和组装方便，震后可对内芯更换，经济效益及社会效益突出。
附图说明
图1为本发明约束支撑的轴侧分解图；
图2为本发明约束支撑的立体示意图；
图3为本发明约束支撑的主视图；
图4为图3中沿A-A线的剖视图；
图5为图3中沿B-B线的剖视图；
其中：1-方形铝合金内芯，2-方形套管，3-端部接头，31-十字形连接板,32-钢板,33-套管,4-销栓。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，包括采用铝合金所制成的方形内芯1，内芯外部的方形套管2，及和方形内芯1两端通过高强螺栓连接的端部接头3，所述端部接头3由十字形连接板31、钢板32及套管33都为高强度钢材，在工厂预先焊接形成一个整体的连接部件，钢板32位于焊接件的中间，一端对缝焊接有十字形连接板31，方便屈曲约束支撑与外部设备机构可以灵活连接；另一端对缝焊接有套管33，和方形内芯1套接，所述方形铝合金内芯1和方形套管2通过销栓4穿孔连接。
上述套管33上相邻两个面的螺栓孔上下错位，同时，相对的两个面上的两个螺栓孔位置对应，相互错开一定的距离，确保套管33上的受拉力均匀。
上述方形铝合金内芯1的耗能区采用开槽处理，以“芯板中部削弱相当于端部加强”为理念，以避免芯板端部首先破坏，使耗能区充分耗能。
上述方形铝合金内芯1为铝合金材料，方形套管2为高强度钢。
上述铝合金的型号为A5083或A6061，钢材的型号为Q345或Q235。
上述方形铝合金内芯1、端部接头3的螺栓及销栓上均喷涂有SPUA材料或其他绝缘材料，以避免钢材与铝合金之间的电位腐蚀。
如图4所示，方形铝合金内芯1和方形套管2不使用粘结材料，由于屈曲约束支撑芯材失稳后所需侧向支撑力较小，因而芯材和约束套管之间的摩擦也较小，故也可以不使用无粘结材料。
如图5所示，方形铝合金内芯1和方形套管2的连接销栓设有一个，且位于相对两个面的中心位置，销栓穿过方形铝合金内芯1和方形套管2的开孔将两个连接在一起，为了防止方形铝合金内芯1在反复荷载下发生较大的纵向移动，因此不需要过多的销栓固定，减少部件的数量。
本发明所述一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其工作时，在受到地震等灾害时，该支撑内芯1可以快速进入塑性耗能状态，防止局部发生屈曲破坏，约束板套管2包裹着内芯1，防止内芯1发生整体屈曲破坏，使得约束套管2只起到约束内芯1横向变形的作用，并不与内芯1共同承受外部传来的荷载。
在受拉过程中，内芯1受拉变形，与普通支撑的力学性能基本一致，且同时通过销栓4配合带动约束套管2发生位移，在受压过程中，内芯1受压变形，带动约束套管2发生位移，由于约束套管的存在，内芯1只发生屈服却不发生屈曲或只发生多波小幅屈曲破坏，变形稳定，具有良好的耗能减震效果。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：包括方形铝合金内芯(1)，方形套管(2)及端部接头(3)，所述方形铝合金内芯(1)外围设有方形套管(2)，两端通过高强螺栓与端部接头(3)套接，所述端部接头(3)由十字形连接板(31)、钢板(32)及套管(33)焊接组成，所述方形铝合金内芯(1)和方形套管(2)通过销栓(4)穿孔连接。
2.根据权利要求1所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述套管(33)上相邻两个面的螺栓孔上下错位。
3.根据权利要求1所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述方形铝合金内芯(1)和方形套管(2)的连接销栓设有一个，且位于相对两个面的中心位置。
4.根据权利要求1所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述方形铝合金内芯(1)的耗能区采用开槽处理。
5.根据权利要求1所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述方形铝合金内芯(1)和方形套管(2)之间不使用粘结材料。
6.根据权利要求1所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述十字形连接板(31)、钢板(32)及套管(33)均为高强度钢，对缝焊接在一起。
7.根据权利要求1所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述方形铝合金内芯(1)为铝合金材料，方形套管(2)为高强度钢。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述铝合金的型号为A5083或A6061，钢材的型号为Q345或Q235。
9.根据权利要求1所述的方形铝合金内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述方形铝合金内芯(1)、端部接头(3)的螺栓及销栓上均喷涂有SPUA材料或其他绝缘材料。
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