CN112609856A - 一种耐火屈曲约束支撑结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种耐火屈曲约束支撑结构，其包括十字芯板和耐火钢套筒；所述十字芯板位于耐火钢套筒内腔，所述十字芯板高度方向的两端分别延伸至耐火钢套筒外部；所述十字芯板与耐火钢套筒之间共同设置有砼浇块，所述十字芯板外侧壁且位于耐火钢套筒处设置有缓震件，所述缓震件位于砼浇块与耐火钢套筒之间。本申请具有保障支撑结构在高温下的力学性能及使用效果，并有效保障支撑结构长时间使用后的刚度及延性的效果。

Description

一种耐火屈曲约束支撑结构

技术领域

本申请涉及屈曲约束支撑结构的领域，尤其是涉及一种耐火屈曲约束支撑结构。

背景技术

普通支撑结构在受压时会产生屈曲现象，屈曲的支撑结构会降低自身的刚度和承载力。屈曲约束支撑结构是一种在支撑件外部套设限位件的结构，支撑件用于承载全部荷载，限位件在支撑件外部约束支撑件，进而以减少支撑件在拉压受力情况下的屈曲现象，保障支撑结构的刚度和延性。

公布号为CN210032181U的中国专利公开了一种屈曲约束支撑，包括芯材和外套管。芯材沿轴向插设于外套管内腔，外套管内腔填充有混凝土，混凝土凝结成块后抵紧于芯材外侧壁与外套管内侧壁之间。芯材用于承载受力，外套管用于限定芯材屈曲。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有芯材长时间受压后存在屈曲失稳的现象，进而难以保障支撑结构的刚度和延性的缺陷。

发明内容

为了改善芯材长时间受压后易于屈曲失稳的问题，本申请提供了一种耐火屈曲约束支撑结构。

本申请提供的一种耐火屈曲约束支撑结构采用如下的技术方案：

一种耐火屈曲约束支撑结构，包括十字芯板和耐火钢套筒；所述十字芯板位于耐火钢套筒内腔，所述十字芯板高度方向的两端分别延伸至耐火钢套筒外部；所述十字芯板与耐火钢套筒之间共同设置有砼浇块，所述十字芯板外侧壁且位于耐火钢套筒处设置有缓震件，所述缓震件位于砼浇块与耐火钢套筒之间。

通过采用上述技术方案，十字芯板在外力作用下产生轴向变形，以发挥耗能作用，进而减少外力在支撑结构上的进一步传导；缓震件通过自身的韧性及压缩形变，以减少轴力在十字芯板与砼浇块、耐火钢套筒之间的传导；耐火钢套筒通过自身的耐高温特性，以保障自身在高温环境下的力学性能，进而配合砼浇块对十字芯板提供稳定的侧向支撑，有效约束并减少十字芯板的屈服现象，减少十字芯板长时间受外力荷载后出现屈曲失稳的现象，保障了支撑结构长时间使用后的刚度和延性。

优选的，所述缓震件为橡胶膜、防水卷材和聚乙烯膜中的任意一种。

通过采用上述技术方案，橡胶膜的韧性与压缩形变能力较强，其可有效吸收并减少轴力在十字芯板与砼浇块之间的传导，防水卷材和聚乙烯膜的机械强度、抗裂性能及抗老化性能更强，进而可在不同环境下稳定运行，并减少轴力的传导。

优选的，所述十字芯板包括固定板和抵接板，所述固定板高度方向的一端设置有便于抵接板抵入的预设槽，所述抵接板高度方向的一端设置有便于固定板抵入的卡接槽，所述预设槽的内高尺寸大于卡接槽的内高尺寸。

通过采用上述技术方案，预设槽便于固定板与抵接板快速套接以形成十字交叉结构，卡接槽可使抵接板与固定板完全套接，以形成稳定的十字芯板结构，之后，操作人员可通过焊接的方式使固定板与抵接板固定连接；此过程通过增加固定板与抵接板之间的卡接面积，以提高固定板与抵接板拼装后的连接强度，进而提高了十字芯板使用时的承压性能及抗荷载性能，并进一步保障了十字芯板长时间使用后的刚度及延性。

优选的，所述固定板与抵接板之间共同设置有定位组件，所述定位组件包括预设板和定位件；所述预设板位于抵接板外侧壁，所述定位件用于固定连接预设板和固定板。

通过采用上述技术方案，当固定板与抵接板十字交叉以形成十字芯板结构后，预设板与固定板相互朝向的侧壁相抵，定位件通过固定连接预设板与固定板，以提高固定板与抵接板拼装后的连接强度，进而减少了十字芯板长时间使用后出现屈曲及不可逆形变的现象，并进一步保障了十字芯板的刚度和延性。

优选的，所述固定板与抵接板之间共同设置有限位组件，所述限位组件包括定向杆和限位件；所述定向杆位于预设槽内底壁，所述抵接板高度方向的一端且位于卡接槽处设置有便于定向杆抵入的通连孔，所述限位件螺纹配合于定向杆外缘，所述抵接板远离卡接槽方向的一端围绕通连孔外周设置有便于限位件抵入的沉降槽。

通过采用上述技术方案，定向杆抵入通连孔内腔并使其长度方向的一端抵入沉降槽内，操作人员可将限位件螺纹拧紧于定向杆外缘，以进一步提高固定板与抵接板的连接强度，提高十字芯板对纵向传导的荷载力的承接强度。

优选的，所述固定板与抵接板之间共同设置有稳定组件，所述稳定组件包括侧撑板、端部板和延伸件；所述端部板位于侧撑板长度方向的一端，所述延伸件位于侧撑板长度方向的另一端，所述端部板与固定板固定连接，所述延伸件与抵接板固定连接。

通过采用上述技术方案，端部板与固定板固定，延伸件与抵接板固定，使得侧撑板、固定板与抵接板之间形成稳定地三角结构，进而以减少轴力在十字芯板上的进一步传导，并进一步约束了十字芯板出现屈服变形的现象，保障了十字芯板长时间使用后的刚度及延性。

优选的，所述端部板与固定板之间共同设置有固定组件，所述固定组件包括定位筒和固定件；所述固定板外侧壁设置有便于端部板抵入的收容槽，所述定位筒位于收容槽内，所述端部板外侧壁贯穿设置有便于定位筒抵入的让位孔，所述固定件的杆体螺纹配合于定位筒内，所述固定件的端头同时抵紧定位筒和端部板。

通过采用上述技术方案，端部板抵入收容槽内腔，定位筒抵入让位孔内腔，固定件的杆体可在定位筒内螺纹拧紧，固定件的端头可同时抵紧定位筒与端部板，进而以保障端部板与固定板的连接强度。

优选的，所述延伸件包括延伸块和限位块，所述延伸块位于侧撑板远离端部板方向的一端，所述限位块位于延伸块远离侧撑板方向的一端，所述限位块的外周尺寸大于延伸块的外周尺寸，所述抵接板外侧壁设置有便于延伸块和限位块共同抵入的卡合槽。

通过采用上述技术方案，限位块和延伸块靠近限位块方向的一端可同时抵入卡合槽内腔，当耐火钢套筒套设于十字芯板外部且砼浇块固结成型后，限位块和延伸块在卡合槽内的位置稳定，进而以保障侧撑板在固定板与抵接板之间的位置稳定性。

优选的，相邻的所述限位块之间共同设置有卡固组件，所述卡固组件包括连接板、贴合板和卡固件；所述贴合板位于连接板长度方向的两端，所述限位块外侧壁设置有便于贴合板抵入的内嵌槽，所述抵接板外侧壁设置有便于连接板抵入的定位槽，所述卡固件用于固定连接抵接板和连接板。

通过采用上述技术方案，贴合板抵入内嵌槽内腔，连接板抵入定位槽内腔，卡固件可固定连接抵接板与连接板，进而以将贴合板固定于内嵌槽内，减少延伸块、限位块相对卡合槽出现偏晃、位移的现象，进而保障延伸件与抵接板的连接强度及连接稳定性，并进一步提高侧撑板在固定板与抵接板之间的支撑稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.十字芯板通过自身较为稳定的结构以提高支撑结构的抗荷载性能，并积极发挥耗能效果；耐火钢套筒通过自身的耐高温性能以保障自身及十字芯板的力学性能，缓震件用于减少轴力在十字芯板与耐火钢套筒之间的穿过，砼浇块配合耐火钢套筒对十字芯板提供侧向支撑，并约束十字芯板屈服变形现象，保障支撑结构长时间使用后的刚度及延性；

2.定位组件和限位组件通过提高固定板与抵接板的连接强度，以保障十字芯板成型后的刚度及荷载强度；稳定组件通过进一步提高固定板与抵接板之间的连接强度，以保障十字芯板长时间受压后的刚度及延性。

附图说明

图1是本申请实施例1中的一种耐火屈曲约束支撑结构的结构示意图；

图2是缓震件和十字芯板位置关系的示意图；

图3是本申请实施例2中的一种耐火屈曲约束支撑结构的结构示意图；

图4是限位件、定向杆和固定板位置关系的爆炸示意图；

图5是预设板和抵接板位置关系的示意图；

图6是侧撑板、固定板和抵接板连接关系的爆炸示意图。

附图标记说明：1、十字芯板；11、缓震件；2、耐火钢套筒；21、砼浇块；3、固定板；31、预设槽；4、抵接板；41、卡接槽；42、通连孔；43、沉降槽；44、卡合槽；45、定位槽；46、收容槽；5、限位组件；51、定向杆；52、限位件；6、定位组件；61、预设板；62、定位件；7、稳定组件；71、侧撑板；72、端部板；721、让位孔；722、内嵌槽；73、延伸件；731、延伸块；732、限位块；8、固定组件；81、定位筒；82、固定件；9、卡固组件；91、连接板；92、贴合板；93、卡固件。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种耐火屈曲约束支撑结构。参照图1，包括十字芯板1和耐火钢套筒2。在本实施例中，十字芯板1由若干角钢垂直焊接成型，十字芯板1的横向截面呈十字型。

参照图2，十字芯板1外侧壁粘固有缓震件11，缓震件11可以是由橡胶膜、防水卷材和聚乙烯膜中的任意一种材料所制成的膜层，在本实施例中，缓震件11为橡胶制成的膜层，且缓震件11的高度尺寸小于十字芯板1的高度尺寸。

参照图1，耐火钢套筒2是由耐火钢制成的空心方钢管，耐火钢套筒2的内径尺寸大于十字芯板1的外周尺寸，且耐火钢套筒2的高度尺寸等同于缓震件11的高度尺寸。十字芯板1可套接于耐火钢套筒2内腔，此时，十字芯板1高度方向的两端分别延伸至耐火钢套筒2外部，耐火钢套筒2与缓震件11相互对称，缓震件11远离十字芯板1方向的侧壁与耐火钢套筒2内侧壁之间留有一定的空隙。

参照图1，十字芯板1与耐火钢套筒2之间共同设置有砼浇块21，在本实施例中，砼浇块21是由混凝土浆体在十字芯板1与耐火钢套筒2之间固结成型的块体。砼浇块21可将十字芯板1固定于耐火钢套筒2内部，且砼浇块21可对十字芯板1提供侧向支撑，以减少十字芯板1在受压荷载作用下出现屈曲失稳的现象，进而保障十字芯板1的稳定性，及支撑结构刚度和延性。

本申请实施例1一种耐火屈曲约束支撑结构的实施原理为：十字芯板1通过自身较为稳定的十字型结构，以在外力作用下发生轴向变形，进而发挥耗能作用，减少荷载作用力在支撑结构上的进一步传导。砼浇块21固结成型后，可同时固定连接十字芯板1和耐火钢套筒2，此时，耐火钢套筒2和砼浇块21可同时对十字芯板1提供侧向支撑并约束十字芯板1屈曲，缓震件11抵紧于十字芯板1与砼浇块21之间，减缓了十字芯板1与砼浇块21之间的轴力传导。此过程有效减少了十字芯板1长时间在受压荷载的作用力下出现屈曲失稳的现象，保障了支撑结构的刚度和延性。

实施例2

参照图3，本实施例与实施例1的不同之处在于，十字芯板1包括固定板3和抵接板4。在本实施例中，固定板3和抵接板4均由角钢制得，且二者的外周尺寸相等。

参照图4、5，固定板3高度方向的一端设置有预设槽31，预设槽31沿固定板3的延展方向设置。抵接板4高度方向的一端设置有卡接槽41，卡接槽41沿抵接板4的延展方向设置，卡接槽41的高度尺寸小于预设槽31的高度尺寸，且卡接槽41的高度尺寸加预设槽31的高度尺寸等同于固定板3高度尺寸或抵接板4的高度尺寸。

参照图4、5，操作人员可将抵接板4带有卡接槽41的一端对准预设槽31并抵入，直至卡接槽41套接于固定板3外部。此时，固定板3与抵接板4相互垂直，固定板3长度方向的端壁与抵接板4长度方向的端壁处于共面状态，且固定板3与抵接板4的横向截面呈十字型，二者呈十字交叉定位，以形成初步的十字芯板1结构。

参照图3，固定板3和抵接板4之间还共同设置有定位组件6、限位组件5和稳定组件7，定位组件6和限位组件5用于提高固定板3和抵接板4的连接强度，定位组件6可使固定板3与抵接板4之间形成稳定地承接结构，进而以进一步减少十字芯板1受压后出现屈曲的现象，保障支撑结构长时间使用后的刚度和延性。

参照图4、5，限位组件5包括定向杆51和限位件52，在本实施例中，定向杆51为丝杆，限位件52为螺母，且限位件52可在定向杆51外缘螺纹拧紧。定向杆51垂直焊接于预设槽31内底壁，且定向杆51长度方向的端壁与固定板3长度方向的端壁处于同一水平面。抵接板4于卡接槽41内顶壁处沿纵向设置有通连孔42，且抵接板4远离卡接槽41方向的端壁围绕通连孔42外周设置有沉降槽43，沉降槽43的内径尺寸大于限位件52的外周尺寸。

参照图4、5，当抵接板4带有卡接槽41的一端抵入预设槽31内腔，且卡接槽41套接于固定板3外部后，定向杆51抵入通连孔42并使其长度方向的一端位于沉降槽43，操作人员可将限位件52螺纹拧紧于定向杆51外缘，以使固定板3与抵接板4初步固定。之后，操作人员可将固定板3与抵接板4相抵处电焊连接，以保障固定板3与抵接板4的连接强度。

参照图3、5，定位组件6包括预设板61和定位件62，在本实施例中，定位件62为螺栓。预设板61垂直焊接于抵接板4外侧壁，所有预设板61均位于卡接槽41处，且预设板61宽度方向的侧壁与卡接槽41宽度方向的侧壁共面。当固定板3与抵接板4十字交叉定位后，每块预设板61与固定板3相互朝向的侧壁相抵，定位件62的杆体可贯穿预设板61并螺纹拧紧于固定板3外侧壁预设的螺纹槽内，进而以使预设板61与固定板3固定连接，并进一步提高十字芯板1的成型强度及抗压强度。

参照图6，稳定组件7包括侧撑板71、端部板72和延伸件73，端部板72焊接于侧撑板71长度方向的一端，端部板72与固定板3相互朝向的侧壁可贴合。固定板3外侧壁设置有若干收容槽46，收容槽46便于端部板72远离侧撑板71方向的一端抵入，且端部板72与固定板3之间共同设置有固定组件8。

参照图6，固定组件8包括定位筒81和固定件82，在本实施例中，定位筒81为内侧壁带有螺纹凸起的筒体，固定件82为螺栓，且固定件82的杆体可在定位筒81内螺纹拧紧。定位筒81垂直焊接于收容槽46沿纵向设置的侧壁内，端部板72外侧壁沿自身厚度方向贯穿设置有若干让位孔721。

参照图6，当端部板72完全抵入收容槽46内腔后，定位筒81可抵入让位孔721内腔，且定位筒81长度方向的端壁与端部板72远离固定板3方向的侧壁处于同一纵向面。操作人员可将固定件82的杆体螺纹拧紧于定位筒81内腔，并使固定件82的端头同时抵紧定位筒81和端部板72，进而以保障端部板72与固定板3固定后的连接强度。

参照图6，延伸件73位于侧撑板71远离端部板72方向的一端，延伸件73包括延伸块731与限位块732。延伸块731的外周尺寸小于限位块732的外周尺寸，延伸块731焊接于侧撑板71焊接，限位块732焊接于延伸块731远离侧撑板71方向的一端，且限位块732远离延伸块731方向的侧壁可与抵接板4外侧壁相贴合。

参照图6，抵接板4宽度方向的侧壁设置有若干卡合槽44，卡合槽44便于限位块732和延伸块731靠近限位块732方向的一端同时抵入，进而以限定延伸件73相对抵接板4的位置，保障侧撑板71定位于固定板3与抵接板4之间的位置稳定性。

参照图6，上下相互靠近的两块限位块732之间共同设置有卡固组件9，卡固组件9包括连接板91、贴合板92和卡固件93，在本实施例中，卡固件93为螺栓。贴合板92垂直焊接于连接板91长度方向的两端，且贴合板92的长度尺寸大于连接板91的宽度尺寸。

参照图6，限位块732外侧壁设置有内嵌槽722，内嵌槽722的内径尺寸与贴合板92的外周尺寸相适配。抵接板4宽度方向的侧壁设置有定位槽45，定位槽45位于上下相邻的两个卡合槽44之间，定位槽45的内腔与卡合槽44的内腔相通，且定位槽45的内径尺寸与连接板91的外周尺寸相适配。

参照图6，当贴合板92完全抵入内嵌槽722内腔时，连接板91可完全抵入定位槽45内腔，此时，操作人员可将卡固件93的杆体贯穿连接板91并螺纹拧紧于定位槽45内底壁预设的螺纹槽内，以使连接板91与抵接板4固定连接，进而限定贴合板92的位置，并通过贴合板92对限位块732的抵接，限定延伸件73在卡合槽44内的位置，以进一步提高侧撑板71在固定板3与抵接板4之间的位置稳定性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：包括十字芯板(1)和耐火钢套筒(2)；所述十字芯板(1)位于耐火钢套筒(2)内腔，所述十字芯板(1)高度方向的两端分别延伸至耐火钢套筒(2)外部；所述十字芯板(1)与耐火钢套筒(2)之间共同设置有砼浇块(21)，所述十字芯板(1)外侧壁且位于耐火钢套筒(2)处设置有缓震件(11)，所述缓震件(11)位于砼浇块(21)与耐火钢套筒(2)之间。

2.根据权利要求1所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：所述缓震件(11)为橡胶膜、防水卷材和聚乙烯膜中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：所述十字芯板(1)包括固定板(3)和抵接板(4)，所述固定板(3)高度方向的一端设置有便于抵接板(4)抵入的预设槽(31)，所述抵接板(4)高度方向的一端设置有便于固定板(3)抵入的卡接槽(41)，所述预设槽(31)的内高尺寸大于卡接槽(41)的内高尺寸。

4.根据权利要求3所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：所述固定板(3)与抵接板(4)之间共同设置有定位组件(6)，所述定位组件(6)包括预设板(61)和定位件(62)；所述预设板(61)位于抵接板(4)外侧壁，所述定位件(62)用于固定连接预设板(61)和固定板(3)。

5.根据权利要求4所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：所述固定板(3)与抵接板(4)之间共同设置有限位组件(5)，所述限位组件(5)包括定向杆(51)和限位件(52)；所述定向杆(51)位于预设槽(31)内底壁，所述抵接板(4)高度方向的一端且位于卡接槽(41)处设置有便于定向杆(51)抵入的通连孔(42)，所述限位件(52)螺纹配合于定向杆(51)外缘，所述抵接板(4)远离卡接槽(41)方向的一端围绕通连孔(42)外周设置有便于限位件(52)抵入的沉降槽(43)。

6.根据权利要求5所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：所述固定板(3)与抵接板(4)之间共同设置有稳定组件(7)，所述稳定组件(7)包括侧撑板(71)、端部板(72)和延伸件(73)；所述端部板(72)位于侧撑板(71)长度方向的一端，所述延伸件(73)位于侧撑板(71)长度方向的另一端，所述端部板(72)与固定板(3)固定连接，所述延伸件(73)与抵接板(4)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：所述端部板(72)与固定板(3)之间共同设置有固定组件(8)，所述固定组件(8)包括定位筒(81)和固定件(82)；所述固定板(3)外侧壁设置有便于端部板(72)抵入的收容槽(46)，所述定位筒(81)位于收容槽(46)内，所述端部板(72)外侧壁贯穿设置有便于定位筒(81)抵入的让位孔(721)，所述固定件(82)的杆体螺纹配合于定位筒(81)内，所述固定件(82)的端头同时抵紧定位筒(81)和端部板(72)。

8.根据权利要求6所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：所述延伸件(73)包括延伸块(731)和限位块(732)，所述延伸块(731)位于侧撑板(71)远离端部板(72)方向的一端，所述限位块(732)位于延伸块(731)远离侧撑板(71)方向的一端，所述限位块(732)的外周尺寸大于延伸块(731)的外周尺寸，所述抵接板(4)外侧壁设置有便于延伸块(731)和限位块(732)共同抵入的卡合槽(44)。

9.根据权利要求8所述的一种耐火屈曲约束支撑结构，其特征在于：相邻的所述限位块(732)之间共同设置有卡固组件(9)，所述卡固组件(9)包括连接板(91)、贴合板(92)和卡固件(93)；所述贴合板(92)位于连接板(91)长度方向的两端，所述限位块(732)外侧壁设置有便于贴合板(92)抵入的内嵌槽(722)，所述抵接板(4)外侧壁设置有便于连接板(91)抵入的定位槽(45)，所述卡固件(93)用于固定连接抵接板(4)和连接板(91)。

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