CN108951909B - 一种装配式强度退化可控支撑构件 - Google Patents

一种装配式强度退化可控支撑构件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种装配式强度退化可控支撑构件，包括外筒、内筒、套头、第一核心板、第二核心板、第一夹板、第二夹板、第三夹板和第四夹板，所述外筒的两端分别为第一外筒端部和第二外筒端部，所述内筒的两端分别为第一内筒端部和第二内筒端部，所述外筒的第一外筒端部上设有第一轨道，所述第一夹板设置在所述第一轨道上并沿所述第一轨道与所述外筒构成移动副，所述第二夹板固定在所述外筒的中部，所述第一核心板的两端分别与所述第一夹板、第二夹板固定连接，所述外筒的中部设有第二轨道。本发明的有益效果是：可以提供足够的抗侧移刚度，同时控制约束支撑的轴向承载力，减小因支撑轴力作用对梁柱结构的损伤。

Description

一种装配式强度退化可控支撑构件
技术领域
本发明涉及支撑构件，尤其涉及一种装配式强度退化可控支撑构件。
背景技术
随着我国基础设施的大量建设和高速发展，高层建筑在我国不断涌现。由于我国是世界上地震最频发的国家之一，在高层建筑的建设过程中结构抗震设计就至关重要。为了提高结构在地震作用下的抗侧刚度，支撑构件作为一种有效的抗侧力构件广泛应用于高层建筑的建造中。
支撑构件可以有效提高结构的抗侧移刚度，增强结构的抗震能力。为了克服传统钢支撑受压发生屈曲的困难，通常采用屈曲约束支撑提供抗侧移刚度。屈曲约束支撑在轴向荷载作用下不会发生屈曲，并且在核心支撑单元屈服后承载力持续增加，持续提供刚度。
然而，在水平荷载的持续作用下，屈曲约束支撑轴向荷载的持续增加亦会增加框架梁柱的轴力，框架梁柱的损伤会因此持续增加，这不利于结构的整体抗震能力。这种现象在含巨型曲约束支撑的结构中表现尤为明显，因此,如何提供一种支撑构件，不仅可以提供足够的抗侧移刚度，同时控制约束支撑的轴向承载力，控制支撑对梁柱造成的损伤。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种装配式强度退化可控支撑构件，可以提供足够的抗侧移刚度，同时控制约束支撑的轴向承载力。
本发明提供了一种装配式强度退化可控支撑构件，包括外筒、内筒、套头、第一核心板、第二核心板、第一夹板、第二夹板、第三夹板和第四夹板，所述外筒的两端分别为第一外筒端部和第二外筒端部，所述内筒的两端分别为第一内筒端部和第二内筒端部，所述外筒的第一外筒端部上设有第一轨道，所述第一夹板设置在所述第一轨道上并沿所述第一轨道与所述外筒构成移动副，所述第二夹板固定在所述外筒的中部，所述第一核心板的两端分别与所述第一夹板、第二夹板固定连接，所述外筒的中部设有第二轨道，所述内筒的第一内筒端部设置在所述第二轨道上并沿所述第二轨道与所述外筒构成移动副，所述内筒的第一内筒端部与所述第三夹板固定连接，所述外筒的第二外筒端部与所述套头固定连接，所述套头与所述第四夹板固定连接，所述内筒的第二内筒端部上设有第三轨道，所述第四夹板设置在所述第三轨道上并沿所述第三轨道与所述内筒构成移动副，所述第二核心板的两端分别与所述第三夹板、第四夹板固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一轨道、第二轨道、第三轨道同轴设置。
作为本发明的进一步改进，所述第二夹板位于所述第一夹板、第三夹板之间，所述第三夹板位于所述第二夹板、第四夹板之间。
作为本发明的进一步改进，所述第一夹板上设有将所述装配式强度退化可控支撑构件固定于结构体系上的第一螺栓孔，所述内筒的第二内筒端部上设有将所述装配式强度退化可控支撑构件固定于结构体系上的第二螺栓孔。
作为本发明的进一步改进，所述外筒、内筒均为长条状构件，所述第一外筒端部为所述外筒的左端部，所述第二外筒端部为所述外筒的右端部，所述第一内筒端部为所述内筒的左端部，所述第二内筒端部为所述内筒的右端部，所述外筒呈水平设置的H型，所述内筒呈水平设置的右框型。
作为本发明的进一步改进，所述外筒的第二外筒端部上通过角焊缝焊接有螺母，所述套头通过螺栓与所述螺母配合锁紧在所述外筒上。
作为本发明的进一步改进，所述套头为钢套头，所述钢套头上设有为所述第四夹板提供安装空间的避让圆孔。
作为本发明的进一步改进，第一核心板的两端分别通过可拆装的紧固件与所述第一夹板、第二夹板固定连接，所述第二核心板的两端分别通过可拆装的紧固件与所述第三夹板、第四夹板固定连接。
本发明的有益效果是：通过上述方案，可以提供足够的抗侧移刚度，同时控制约束支撑的轴向承载力，减小因支撑轴力作用对梁柱结构的损伤。
附图说明
图1是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的示意图。
图2是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的主视图。
图3是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的外筒的装配示意图。
图4是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的内筒的装配示意图。
图5是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的第一核心板的示意图。
图6是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的第二核心板的示意图。
图7是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的套头的示意图。
图8是本发明一种装配式强度退化可控支撑构件的套头的剖面示意图。
实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图8所示，一种装配式强度退化可控支撑构件，包括外筒1、内筒2、套头3、第一核心板8、第二核心板9、第一夹板4、第二夹板5、第三夹板6和第四夹板7，所述外筒1的两端分别为第一外筒端部和第二外筒端部，所述内筒2的两端分别为第一内筒端部和第二内筒端部，所述外筒1的第一外筒端部上设有第一轨道11，所述第一夹板4设置在所述第一轨道11上并沿所述第一轨道11与所述外筒1构成移动副，即所述第一夹板4与所述外筒1沿第一轨道11进行相对移动连接，所述第二夹板5固定在所述外筒1的中部，所述第一核心板8的两端分别与所述第一夹板4、第二夹板5固定连接，所述外筒1的中部设有第二轨道12，所述内筒2的第一内筒端部设置在所述第二轨道12上并沿所述第二轨道12与所述外筒1构成移动副，即所述内筒2与所述外筒1沿第二轨道12进行相对移动连接，所述内筒2的第一内筒端部与所述第三夹板6固定连接，所述外筒1的第二外筒端部与所述套头3固定连接，所述套头3与所述第四夹板7固定连接，所述内筒2的第二内筒端部上设有第三轨道22，所述第四夹板7设置在所述第三轨道22上并沿所述第三轨道22与所述内筒2构成移动副，即所述第四夹板7与所述内筒2沿第三轨道22进行相对移动连接，所述第二核心板9的两端分别与所述第三夹板6、第四夹板7固定连接。
如图1至图8所示，所述第一轨道11、第二轨道12、第三轨道22同轴设置。
如图1至图8所示，所述第二夹板5位于所述第一夹板4、第三夹板6之间，所述第三夹板6位于所述第二夹板5、第四夹板7之间。
如图1至图8所示，所述第一夹板4上设有将所述装配式强度退化可控支撑构件固定于结构体系上的第一螺栓孔41，所述内筒2的第二内筒端部上设有将所述装配式强度退化可控支撑构件固定于结构体系上的第二螺栓孔21。
如图1至图8所示，所述外筒1、内筒2均为长条状构件，所述第一外筒端部为所述外筒1的左端部，所述第二外筒端部为所述外筒1的右端部，所述第一内筒端部为所述内筒2的左端部，所述第二内筒端部为所述内筒2的右端部，所述外筒1呈水平设置的H型，所述内筒2呈水平设置的右框型。
如图1至图8所示，所述外筒1的第二外筒端部上通过角焊缝焊接有螺母106，所述套头3上设有螺栓孔32，用于安装高强螺栓105，所述套头3通过高强螺栓105与所述螺母106配合锁紧在所述外筒1上，第四夹板7通过焊缝33焊接在外筒1上。
如图1至图8所示，所述套头3优选为钢套头，所述钢套头上设有为所述第四夹板7提供安装空间的避让圆孔31。
如图1至图8所示，第一核心板8的两端分别通过可拆装的紧固件与所述第一夹板4、第二夹板5固定连接，所述第二核心板9的两端分别通过可拆装的紧固件与所述第三夹板6、第四夹板7固定连接。具体为，第一核心板8的两端分别设有螺栓孔81、82，用于安装高强螺栓101和高强螺栓102，从而实现第一核心板8与第一夹板4、第二夹板5的紧固连接，第二核心板9的两端分别设有螺栓孔91、92，用于安装高强螺栓103和高强螺栓104，从而实现第一核心板8与第一夹板4、第二夹板5的紧固连接。
本发明提供的一种装配式强度退化可控支撑构件，装配式强度退化可控支撑构件通过销栓于两端的第一螺栓孔41、第二螺栓孔21与结构体系相连接；外筒1主要作为约束组件，限制主要受力部件的变形范围；图3中螺母106与外筒1采用角焊缝焊接，用于将钢套头固定于外筒1的右端部；图3中第一轨道11采用角焊缝焊接于外筒1的内壁，用于限制第一夹板4的变形范围；图3中第二轨道12采用角焊缝焊接于外筒1的内壁，用于限制内筒2的变形范围；图3中的第二夹板5共2块，间距与第一核心板8厚度相同，采用角焊缝焊接于外筒1的内壁，用于连接第一核心板8与外筒1，并利用高强螺栓101、102对第一核心板8进行固定；内筒2作为传力部件，在支撑受到轴向拉力的时候可将拉力转换为压力施加在第二核心板9上，进而通过第二核心板9的强度退化，控制构件轴向拉力作用下的承载能力；图4中第三轨道22采用角焊缝焊接于内筒2内壁，与第四夹板7接触，保证内筒2在荷载作用下沿轨道方向运动；图4中第二螺栓孔21连接内筒2与结构体系；图4中第三夹板6共2块，间距与第二核心板9厚度相同，采用角焊缝焊接于内筒2内壁，用于连接第二核心板9与内筒2，并利用高强螺栓103、104对第二核心板9进行固定；第一核心板8中螺栓孔81通过高强螺栓101与第一夹板4连接，第一核心板8中螺栓孔82通过高强螺栓102与第二夹板5连接，装配式强度退化可控支撑构件承担轴向拉力时，第一核心板8受拉力，装配式强度退化可控支撑构件承担轴向压力时，第一核心板8受压力；第二核心板9中螺栓孔91通过高强螺栓103与第三夹板6连接，第二核心板9中螺栓孔92通过高强螺栓104与第四夹板7连接，装配式强度退化可控支撑构件承担轴向拉力时，第二核心板9受压力，装配式强度退化可控支撑构件承担轴向压力时，第二核心板9受拉力；钢套头用于约束第二核心板9，并且作为主要的装配部件，可实现第二核心板9的替换功能；图7中螺栓孔32与图3中螺母106尺寸与间距一一对应，通过高强螺栓105可将钢套头固定于外筒1外壁；图8中第四夹板7共2块，间距与第二核心板9厚度相同，通过焊缝33焊接于钢套头内壁，用于连接第二核心板9与钢套头，并利用高强螺栓104对第二核心板9进行固定；图7中避让圆孔31与第四夹板7的螺栓孔位置对应，圆孔直径比第四夹板7螺栓孔大，用于紧固第四夹板7的高强螺栓104；图1中第一夹板4共两块，通过高强螺栓101与第一核心板8连接，并受第一轨道11限制，仅可沿第一轨道11运动。
本发明提供的一种装配式强度退化可控支撑构件，装配顺序为：
（1）第一核心板8通过高强螺栓101、102固定于第一夹板4与第二夹板5；
（2）第二核心板9通过高强螺栓103固定于第三夹板6；
（3）将内筒2沿第二轨道12放置于外筒1内部，通过高强螺栓105将钢套头固定于外筒1上；
（4）通过高强螺栓104，将第二核心板9固定于第四夹板7，支撑构件安装完成；
（5）通过销栓与第一螺栓孔41、第二螺栓孔21相配合，将支撑构件固定于结构体系上。
本发明提供的一种装配式强度退化可控支撑构件，核心板的替换顺序为：
（1）卸下第一夹板4与第二夹板5的高强螺栓101、102，取出损坏的第一核心板8；
（2）替换新的第一核心板8，通过高强螺栓101、102与第一夹板4、第二夹板5固定；
（3）卸下第四夹板7的高强螺栓103、104，卸下钢套头与外筒1固定的高强螺栓105，拆卸钢套头；
（4）卸下第三夹板6的高强螺栓，取出损坏的第二核心板9；
（5）替换新的第二核心板9，通过高强螺栓103与第三夹板6；
（6）安装钢套头，采用高强螺栓105与外筒1固定；
（7）通过高强螺栓104，固定第四夹板7与第二核心板9。
本发明提供的一种装配式强度退化可控支撑构件，主要传递轴力的单元为第一核心板8和第二核心板9，通过调整两块核心板的初始几何缺陷实现轴向承载力的控制；内筒2和钢套头组成的系统，可以改变两块核心板的受力，使得无论支撑构件受拉或是受压，两块核心板的受力状态总可以保证一块受压，一块受拉；可以实现支撑构件在受拉或受压情况下，均可以因核心板的屈曲降低构件承载力；多块夹板和钢套头的构造，可以实现核心板屈曲后的可替换性。
本发明提供的一种装配式强度退化可控支撑构件，相比现有技术有如下优点：
（1）本支撑可以提供足够大的抗侧移刚度，同时控制支撑的轴向承载力，减小因支撑轴力作用对梁柱结构的损伤。
（2）具有装配功能，主要受力部件在地震损坏后，可以局部更换，震后易修复。
（3）结构简单，机械连接，易于安装及拆卸，可用于装配结构。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：包括外筒、内筒、套头、第一核心板、第二核心板、第一夹板、第二夹板、第三夹板和第四夹板，所述外筒的两端分别为第一外筒端部和第二外筒端部，所述内筒的两端分别为第一内筒端部和第二内筒端部，所述外筒的第一外筒端部上设有第一轨道，所述第一夹板设置在所述第一轨道上并沿所述第一轨道与所述外筒构成移动副，所述第二夹板固定在所述外筒的中部，所述第一核心板的两端分别与所述第一夹板、第二夹板固定连接，所述外筒的中部设有第二轨道，所述内筒的第一内筒端部设置在所述第二轨道上并沿所述第二轨道与所述外筒构成移动副，所述内筒的第一内筒端部与所述第三夹板固定连接，所述外筒的第二外筒端部与所述套头固定连接，所述套头与所述第四夹板固定连接，所述内筒的第二内筒端部上设有第三轨道，所述第四夹板设置在所述第三轨道上并沿所述第三轨道与所述内筒构成移动副，所述第二核心板的两端分别与所述第三夹板、第四夹板固定连接。
2.根据权利要求1所述的装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：所述第一轨道、第二轨道、第三轨道同轴设置。
3.根据权利要求1所述的装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：所述第二夹板位于所述第一夹板、第三夹板之间，所述第三夹板位于所述第二夹板、第四夹板之间。
4.根据权利要求1所述的装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：所述第一夹板上设有将所述装配式强度退化可控支撑构件固定于结构体系上的第一螺栓孔，所述内筒的第二内筒端部上设有将所述装配式强度退化可控支撑构件固定于结构体系上的第二螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：所述外筒、内筒均为长条状构件，所述第一外筒端部为所述外筒的左端部，所述第二外筒端部为所述外筒的右端部，所述第一内筒端部为所述内筒的左端部，所述第二内筒端部为所述内筒的右端部，所述外筒呈水平设置的H型，所述内筒呈水平设置的右框型。
6.根据权利要求1所述的装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：所述外筒的第二外筒端部上通过角焊缝焊接有螺母，所述套头通过螺栓与所述螺母配合锁紧在所述外筒上。
7.根据权利要求1所述的装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：所述套头为钢套头，所述钢套头上设有为所述第四夹板提供安装空间的避让圆孔。
8.根据权利要求1所述的装配式强度退化可控支撑构件，其特征在于：第一核心板的两端分别通过可拆装的紧固件与所述第一夹板、第二夹板固定连接，所述第二核心板的两端分别通过可拆装的紧固件与所述第三夹板、第四夹板固定连接。
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