CN108951934A - 一种装配式gfrp钢约束的防屈曲耗能支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，属于耗能支撑结构领域。包括核心耗能内板、连接端板、外侧横向约束、内侧横向约束；核心耗能内板的两端通过螺栓与连接端板连接；核心耗能内板的两侧设置内侧横向约束，内侧横向约束将核心耗能内板包裹，内侧横向约束的外部设置外侧横向约束，外侧横向约束将内侧横向约束包裹，本发明通过将核心耗能内板设置耗能孔，削减了内板的局部受力面积使得其具有了屈服段与非屈服段，耗能支撑的性能得到了优化；采用GFRP钢具有重量轻，强度高，抗腐蚀、抗疲劳性能好,可提高结构的使用寿命；方便拆卸，易于更换；减轻了耗能支撑自身的重量，采用装配式，可现场直接组装，避免了现场焊接及检测。

Description

一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑
技术领域
本发明属于耗能支撑结构领域，特别是涉及一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑。
背景技术
耗能减震结构体系与传统的抗震结构体系相比，在安全性、经济性和技术 合理性方面都要优越一些。传统抗震结构的基本原理是通过增强结构本身的抗震性能(强度、刚度)来抵御地震作用，即依靠结构本身和承重构件的损坏来储存、转换和消耗地震能量。结构抗震能力主要取决于结构的弹塑性变形能力与滞回环耗能能力，而结构本身不具备自我调节的能力，可以说是被动消极的抗震措施。
耗能减震结构体系由于设有非承重耗能构件(耗能支撑、耗能剪力墙等)，他们具有较大的耗能能力，在强震中耗能元件能率先进入耗能状态，消耗输入结构中的地震能量及衰减结构的地震反应，保护主体结构和构件免遭损坏，从而确保结构在强震中的安全性。耗能减震结构是通过“柔性消能”的方式减少结构的地震反应，主体结构和消能装置分工明确，主体结构的承重构件负责承受主要荷载，而消能装置并非承重构件，仅承担为结构提供较大阻尼，耗散输入结构的地震能量的作用。这样一方面能够减少结构构件的设置、断面和配筋,另一方面由于消能装置的协调合作，耗散了一部分地震能量，从而提高了结构整体的抗震安全度。工程资料表明，采用消能减震结构体系,对于新建建筑可以节省结构5％～10％的造价。随着建筑技术的不断发展，高强轻质材料越来越多的被采用，结构构件断面越来越小，房屋高度越来越高，结构跨度也越来越大，若要满足结构抗震的要求，已无法采用传统抗震理论中的单纯依靠构件的强度和刚度，以“硬碰硬”的方式来抵御地震的方法，而耗能减震结构则更加倾向于“以柔克刚”，结构越高、越柔、跨度越大，消能减震效果越显著。因而，耗能减震结构更加适应现代建筑技术的发展。
现在的建筑结构系统中，框架结构和框架-支撑结构应用十分广泛。纯框架结构的抗侧刚度有限，在地震和强风荷载作用下，侧向位移较大，限制了它的应用高度。框架-支撑结构在一定程度上解决了结构抗侧刚度的问题，但其在强震作用下受压时易产生屈曲现象，极易造成支撑本身或连结的破坏与失效，同时支撑屈曲后的滞回性能能力变差，很难有效的耗能，使结构的抗震能力降低。为解决支撑受压屈曲的问题，一些学者研发出一种能防止屈曲的支撑构件，称为防屈曲耗能支撑。防屈曲耗能支撑一般由3部分组成，即核心单元、约束单元及滑动机制单元。常见的防屈曲耗能支撑包括两种类型，即灌浆型和纯钢型。灌浆型指约束材料为混凝土材料，而纯钢型则指整个产品仅使用钢材的情况。灌浆型产品为早期产品，在各国使用较为广泛，而纯钢型则相对发展较晚，但由于其自身优势明显，已开始在各国大面积使用。但是，这两种类型的防屈曲耗能支撑存在一个共同问题，就是支撑装置自身重量太大，给安装和应用带来很大不便。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，有效解决其自重大、安装不便的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，包括核心耗能内板、连接端板、外侧横向约束、内侧横向约束；所述核心耗能内板两端的上下两侧设置连接端板，核心耗能内板通过螺栓与连接端板连接；核心耗能内板中部的上下两侧设置内侧横向约束，内侧横向约束将核心耗能内板包裹，内侧横向约束的外部设置外侧横向约束，外侧横向约束将内侧横向约束包裹，外侧横向约束和内侧横向约束通过螺栓连接。
进一步地，所述核心耗能内板的两端设置有若干核心耗能内板螺栓孔，核心耗能内板中间部位设置有若干耗能孔。
进一步地，所述耗能孔的形状为“一”字型；在核心耗能内板上开设单排的耗能孔。
进一步地，所述连接端板上设置有一个凸起和若干连接端板螺栓孔，连接端板螺栓孔与核心耗能内板螺栓孔位置相对应，螺栓分别穿过核心耗能内板螺栓孔和连接端板螺栓孔将核心耗能内板与连接端板连接。
进一步地，所述外侧横向约束由两个U形的GFRP钢组成，GFRP钢上设置有若干GFRP钢螺栓孔()。
进一步地，所述内侧横向约束由两个木块组成，木块的两端设置有开槽，木块上设置有若干木块螺栓孔。
进一步地，所述开槽的位置与连接端板上的凸起位置相对应；木块螺栓孔与GFRP钢螺栓孔位置相对应。
进一步地，木块设置为U形，木块的U形深度为核心耗能内板厚度的二分之一，木块的U形内部宽度与核心耗能内板宽度等长。
进一步地，所述木块表面打磨、抛光处理，且纹理方向为横纹。
本发明的有益效果是：本发明通过将核心耗能内板设置耗能孔，削减了内板的局部受力面积使得其具有了屈服段与非屈服段，耗能支撑的性能得到了优化；采用GFRP钢具有重量轻，强度高，抗腐蚀、抗疲劳性能好,可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用,因而可提高结构的使用寿命；本发明通过螺栓连接，发生损坏后可方便拆卸，易于更换；内侧横向约束使用木材，减轻了耗能支撑自身的重量，同时本发明采用装配式，可现场直接组装，避免了现场焊接及检测，方便安全且经济。
附图说明
图1为本发明一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑结构示意图。
图2为本发明的核心耗能内板结构示意图。
图3为本发明木块俯视图。
图4为图1的A-A剖视图。
图中：1为核心耗能内板；2为连接端板；3为外侧横向约束；4为内侧横向约束；5为耗能孔；6为GFRP钢；7为木块；8为开槽；10为螺栓；11为核心耗能内板螺栓孔；12为连接端板螺栓孔；13为GFRP钢螺栓孔；14为木块螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
实施例，如图1～4所示：本发明涉及一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，包括核心耗能内板1、连接端板2、外侧横向约束3、内侧横向约束4；核心耗能内板1两端设置有核心耗能内板螺栓孔11，中间部位设置有耗能孔5；连接端板2上设置有一个凸起和若干连接端板螺栓孔12，连接端板2通过螺栓10与核心耗能内板1连接；外侧横向约束3为两个类“U”型GFRP钢6组成，并在GFRP钢6的两端以及中间部位设置有GFRP钢螺栓孔13；内侧横向约束4为两个木块7组成，木块7靠近连接端板2的两侧设置有开槽8，木块7的两端及中间部位设置有木块螺栓孔14，通过螺栓10将两个长方体木块7连接组成内侧横向约束4；耗能孔5的形状设置为“一”字型，单排开孔，其数量根据实际情况确定；木块7设置为U型，每个木块7的U型深度为核心耗能内板1厚度的二分之一，木块7的U型内部宽度与核心耗能内板1宽度等长，核心耗能内板1设置在木块7的U型内部并与木块7紧贴设置，两个木块7将核心耗能内板1包裹；螺栓10材料设置为GFRP高强螺栓；核心耗能内板螺栓孔11与连接端板螺栓孔12位置相对应；木块开槽8位置与连接端板2上的凸起位置相对应；木块螺栓孔14与GFRP钢螺栓孔13位置相对应；木块7表面打磨、抛光处理，且纹理方向为横纹。
现场装配时，先将两木块7分别安装在核心耗能内板1的上下两侧，然后将两GFRP钢6安装在木块7外侧，并将木块7包裹，通过螺栓10将核心耗能内板1、GFRP钢6、木块7进行固定，最后通过螺栓10将连接端板2与核心耗能内板1连接。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：包括核心耗能内板（1）、连接端板（2）、外侧横向约束（3）、内侧横向约束（4）；所述核心耗能内板（1）两端的上下两侧设置连接端板（2），核心耗能内板（1）通过螺栓（10）与连接端板（2）连接；核心耗能内板（1）中部的上下两侧设置内侧横向约束（4），内侧横向约束（4）将核心耗能内板（1）包裹，内侧横向约束（4）的外部设置外侧横向约束（3），外侧横向约束（3）将内侧横向约束（4）包裹，外侧横向约束（3）和内侧横向约束（4）通过螺栓（10）连接。
2.根据权利要求1所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述核心耗能内板（1）的两端设置有若干核心耗能内板螺栓孔（11），核心耗能内板（1）中间部位设置有若干耗能孔（5）。
3.根据权利要求2所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述耗能孔（5）的形状为“一”字型；在核心耗能内板（1）上开设单排的耗能孔（5）。
4.根据权利要求1所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述连接端板（2）上设置有一个凸起和若干连接端板螺栓孔（12），连接端板螺栓孔（12）与核心耗能内板螺栓孔（11）位置相对应，螺栓（10）分别穿过核心耗能内板螺栓孔（11）和连接端板螺栓孔（12）将核心耗能内板（1）与连接端板（2）连接。
5.根据权利要求1所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述外侧横向约束（3）由两个U形的GFRP钢（6）组成，GFRP钢（6）上设置有若干GFRP钢螺栓孔(13)。
6.根据权利要求1所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述内侧横向约束（4）由两个木块（7）组成，木块（7）的两端设置有开槽（8），木块（7）上设置有若干木块螺栓孔（14）。
7.根据权利要求6所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述开槽（8）的位置与连接端板（2）上的凸起位置相对应；木块螺栓孔（14）与GFRP钢螺栓孔（13）位置相对应。
8.根据权利要求6所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：木块（7）设置为U形，木块（7）的U形深度为核心耗能内板（1）厚度的二分之一，木块（7）的U形内部宽度与核心耗能内板（1）宽度等长。
9.根据权利要求6所述的一种装配式GFRP钢约束的防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述木块（7）表面打磨、抛光处理，且纹理方向为横纹。
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