CN110056240A - 一种延性装配式防屈曲钢支撑 - Google Patents

一种延性装配式防屈曲钢支撑 Download PDF

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Abstract

本发明是一种延性装配式防屈曲钢支撑，包括十字芯板、填充钢板和约束钢板，所述约束钢板包括一体设置的内侧钢板和下侧钢板，所述内侧钢板连接并包裹十字芯板的竖向板，所述下侧钢板与十字芯板的横向板的上下端面抵靠，所述下侧钢板向十字芯板的横向板的外侧面延伸部分间形成有延伸间隙，所述延伸间隙内设有填充钢板，所述填充钢板的内侧面与十字芯板的横向板的外侧面抵靠，所述填充钢板的上下端面与下侧钢板的延伸部分连接在一起。本发明具有延性性能优良，轴向变形能力强，抗震性能良好，施工方便，易于装配等优点。

Description

一种延性装配式防屈曲钢支撑
技术领域
本发明属于土木工程结构抗震技术领域，具体涉及一种延性装配式防屈曲钢支撑。
背景技术
已有的防屈曲支撑的研究主要侧重于对防屈曲支撑整体稳定性能和滞回耗能性能的研究，对于防屈曲支撑的延性却涉及较少。现有的防屈曲支撑的破坏经常发生在端部，导致支撑的最大变形量较小、延性性能偏低，同时现有的防屈曲支撑的外围约束单元大多为砂浆填充的钢管，该类型的支撑因施工困难导致浇筑质量难以控制而使支撑性能下降，且其自重大，不利于现场的装配施工。另外，根据对近几年的强震调查，强震后都出现了持续时间长的强余震，对于这种持续时间长的强余震，现有的防屈曲支撑的核心单元有可能因最大变形量不足而发生断裂，因此对防屈曲支撑的延性提出了更高要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种延性装配式防屈曲钢支撑，该支撑的轴向承载力及轴向刚度由芯板提供，且通过约束钢板对芯板的约束达到多段屈服的效果，且通过芯板上开孔达到连续屈服的效果，防止芯板的端部破坏，达到延性性能良好、抗震性能优良、轴向变形能力强、易于运输装配和芯板更换的效果。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种延性装配式防屈曲钢支撑，包括十字芯板、填充钢板和约束钢板，所述约束钢板包括内侧钢板和下侧钢板，所述内侧钢板连接并包裹十字芯板的竖向板，所述下侧钢板与十字芯板的横向板的上下端面抵靠，所述下侧钢板向十字芯板的横向板的外侧面延伸部分间形成有延伸间隙，所述延伸间隙内设有填充钢板，所述填充钢板的内侧面与十字芯板的横向板的外侧面抵靠，所述填充钢板的上下端面与下侧钢板的延伸部分连接在一起。
进一步的，所述十字芯板的竖向板上设有多个开孔，所述约束钢板的内侧钢板上设有多个与开孔相对应的螺栓孔，所述竖向板与内侧钢板之间通过开孔、螺栓孔及相应的螺栓固接在一起。
进一步的，所述竖向板上开孔的长度从两端至中心处依次递减。
进一步的，所述竖向板的中心处至少设有一个开孔，所述内侧钢板的中心处至少设有一个螺栓孔。
进一步的，所述下侧钢板的延伸部分与填充钢板上并排设有多个相对应配合的螺孔并通过相应的高强螺栓固接在一起。
进一步的，所述十字芯板的横向板外侧面为弧面，所述弧面为横向板外侧面的两端向中间内凹结构，以保证十字芯板的中间的净截面面积最小。
进一步的，所述填充钢板抵靠横向板外侧面的一侧为弧面，并且该弧面与横向板外侧面的弧面相配合，便于贴紧。
进一步的，所述约束钢板还包括有内部空间，所述内部空间中设有加劲肋或填充混凝土。
进一步的，所述约束钢板与所述十字芯板之间的距离为1mm-2mm，所述填充钢板与所述十字芯板之间的距离为1mm-2mm。
进一步的，所述十字芯板、填充钢板和约束钢板均为钢制材料。
本发明的有益效果是:
1、本发明通过十字芯板上的开孔与约束钢板上的螺栓孔及相应螺栓的作用，限制十字芯板上开孔之间屈服段的变形量，达到分段连续屈服的效果，从而增强了支撑的最大变形能力与延性性能。
2、本发明通过十字芯板上的屈服段的弧度，控制十字芯板的变形和屈服发生在屈服段的中间，达到定点屈服的效果，阻止了支撑的端部破坏，使支撑的破坏集中发生某个局部区域。
3、本发明的延性装配式防屈曲钢支撑的所有构件均为钢制材料，易于施工，地震发生后支撑的芯板易于更换。
附图说明
图1是本发明的十字芯板结构图；
图2是本发明的填充钢板结构图；
图3是本发明的十字芯板与填充钢板的连接示意图；
图4a是本发明的约束钢板前视向结构图；
图4b是本发明的约束钢板后视向结构图；
图5是本发明的约束钢板爆炸结构图；
图6是本发明的整体连接立体图；
图7是本发明整体连接结构的轴心视角图。
图中标号说明：1、十字芯板，11、竖向板，12、横向板，2、填充钢板，3、约束钢板，31、内侧钢板，32、下侧钢板，33、内部空间，34、外侧钢板，35、上侧钢板，4、高强螺栓，5、开孔，6、螺栓孔，7、螺栓。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1至图7所示，一种延性装配式防屈曲钢支撑，包括十字芯板1、填充钢板2和约束钢板3，所述约束钢板3包括内侧钢板31和下侧钢板32，所述内侧钢板31连接并包裹十字芯板1的竖向板11，在本实施例中，即可将内侧钢板31和下侧钢板32设置成一体式，用内侧钢板31连接并包裹十字芯板1的竖向板11，或者将约束钢板3分成内侧钢板31、下侧钢板32、外侧钢板34和上侧钢板35，并相互连接组成“皿”字型结构，下侧钢板32中部开有全通槽，竖向板11插入该全通槽内直接抵紧上侧钢板35，在上侧钢板35中部两端开设半通槽，竖向板11两端内缘设有倾斜面，该倾斜面与半通槽配合对上侧钢板35进行轴向限位，从而最终形成内侧钢板31对竖向板11的包裹结构，竖向板11作为十字芯板1的竖向屈服段，所述下侧钢板32与十字芯板1的横向板12的上下端面抵靠，横向板12作为十字芯板1的横向屈服段，所述下侧钢板32向十字芯板1的横向板12的外侧面延伸部分间形成有延伸间隙，所述延伸间隙内设有填充钢板2，所述填充钢板2的内侧面与十字芯板1的横向板12的外侧面抵靠，所述填充钢板2的上下端面与下侧钢板32的延伸部分连接在一起。
如图1、图5和图7所示，所述十字芯板1的竖向板11上设有多个开孔5，所述约束钢板3的内侧钢板31上设有多个与开孔5相对应的螺栓孔6，所述竖向板11与内侧钢板31之间通过开孔5、螺栓孔6及相应的螺栓7固接在一起。
如图1所示，所述竖向板11上开孔5的长度从两端至中心处依次递减，以使颈缩变形从正中间开始，依次扩展至端部，在本实施例中，所述竖向板11上开孔5的宽度总是大于内侧钢板31上的螺栓孔6的直径。
所述竖向板11的中心处至少设有一个开孔5，在本实施例中，此处的开孔5为正圆孔，所述内侧钢板31的中心处至少设有一个螺栓孔6，在本实施例中，此处的螺栓孔6也为正圆孔，并且此处的正圆螺栓孔6与正圆开孔5相互对应配合。
如图6和图7所示，所述下侧钢板32的延伸部分与填充钢板2上并排设有多个相对应配合的螺孔并通过相应的高强螺栓4固接在一起。
如图1所示，所述十字芯板1的横向板12外侧面为弧面，所述弧面为横向板12外侧面的两端向中间内凹结构，以保证十字芯板1的中间的净截面面积最小。
如图2和图3所示，所述填充钢板2抵靠横向板12外侧面的一侧为弧面，并且该弧面与横向板12外侧面的弧面相配合，便于贴紧。
如图7所示，所述约束钢板3还包括有内部空间33，在本实施例中，内侧钢板31、下侧钢板32、外侧钢板34和上侧钢板35邻接包围组成管状结构，管状结构内形成该内部空间33，在外侧钢板34上设有若干通孔，所述内部空间33中设有加劲肋或填充混凝土。
所述约束钢板3与所述十字芯板1之间的距离为1mm-2mm，所述填充钢板2与所述十字芯板1之间的距离为1mm-2mm。
所述十字芯板1、填充钢板2和约束钢板3均为钢制材料。
本发明原理
一、当本发明支撑在拉力作用下时，十字芯板1的正中间截面的净截面面积最小，以使支撑的轴向变形首先发生在屈服段的正中间，当拉力增大时，颈缩变形依次向外扩展，最后由约束钢板3上的内侧钢板31上的螺栓孔6及螺栓7与十字芯板的开孔5的相互作用，充分利用支撑的整个屈服段，达到多段连续屈服的效果，从而提高支撑整体的轴向变形能力和延性性能。
二、当本发明支撑在压力作用下时，十字芯板1的正中间截面的净截面面积最小，以使支撑的轴向压缩首先发生在中间两段，由于上下两侧约束钢板3的作用和左右两侧填充钢板2的约束，且由约束钢板上内侧钢板31上的螺栓孔6及螺栓7与十字芯板的开孔5的相互作用，充分利用支撑的整个屈服段，达到多段屈服的效果。
三、由于内侧钢板31上正中间的螺栓孔6及螺栓7与十字芯板1的竖向板11正中间的一个开孔5的紧密配合，能够保持十字芯板1在正常使用阶段下不与填充钢板2发生相对滑动，当发生地震时，十字芯板1上各个屈服段在收到压力或拉力作用下发生塑性变形时，约束钢板3的内侧钢板31上非正中间的螺栓孔6及螺栓7与十字芯板1的竖向板11上非正中间的开孔5发生相对滑动，非正中间的开孔5的内壁对螺栓7起到限制作用，从而提高了支撑的最大变形能力和延性性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，包括十字芯板（1）、填充钢板（2）和约束钢板（3），所述约束钢板（3）包括内侧钢板（31）和下侧钢板（32），所述内侧钢板（31）连接并包裹十字芯板（1）的竖向板（11），所述下侧钢板（32）与十字芯板（1）的横向板（12）的上下端面抵靠，所述下侧钢板（32）向十字芯板（1）的横向板（12）的外侧面延伸部分间形成有延伸间隙，所述延伸间隙内设有填充钢板（2），所述填充钢板（2）的内侧面与十字芯板（1）的横向板（12）的外侧面抵靠，所述填充钢板（2）的上下端面与下侧钢板（32）的延伸部分连接在一起。
2.根据权利要求1所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述十字芯板（1）的竖向板（11）上设有多个开孔（5），所述约束钢板（3）的内侧钢板（31）上设有多个与开孔（5）相对应的螺栓孔（6），所述竖向板（11）与内侧钢板（31）之间通过开孔（5）、螺栓孔（6）及相应的螺栓（7）固接在一起。
3.根据权利要求2所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述竖向板（11）上开孔（5）的长度从两端至中心处依次递减。
4.根据权利要求2或3所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述竖向板（11）的中心处至少设有一个开孔（5），所述内侧钢板（31）的中心处至少设有一个螺栓孔（6）。
5.根据权利要求1所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述下侧钢板（32）的延伸部分与填充钢板（2）上并排设有多个相对应配合的螺孔并通过相应的高强螺栓（4）固接在一起。
6.根据权利要求1所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述十字芯板（1）的横向板（12）外侧面为弧面，所述弧面为横向板（12）外侧面的两端向中间内凹结构，以保证十字芯板（1）的中间的净截面面积最小。
7.根据权利要求5所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述填充钢板（2）抵靠横向板（12）外侧面的一侧为弧面，并且该弧面与横向板（12）外侧面的弧面相配合，便于贴紧。
8.根据权利要求1所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述约束钢板（3）还包括有内部空间（33），所述内部空间（33）中设有加劲肋或填充混凝土。
9.根据权利要求1所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述约束钢板（3）与所述十字芯板（1）之间的距离为1mm-2mm，所述填充钢板（2）与所述十字芯板（1）之间的距离为1mm-2mm。
10.根据权利要求1所述延性装配式防屈曲钢支撑，其特征在于，所述十字芯板（1）、填充钢板（2）和约束钢板（3）均为钢制材料。
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