CN113152712B - 一种屈曲约束支撑 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种屈曲约束支撑,包括上下两层钢板,所述上下两层钢板之间设有四个U形钢,所述四个U形钢分布在两层空间中,上层的两个U形钢的开口处相背而设,下层的两个U形钢的开口处相背而设,上层的两个U形钢顶部和上层钢板连接,下层的两个U形钢底部和下层钢板连接,所述四个U形钢连接处形成的空隙中设有缓冲单元,所述缓冲单元包括芯板、芯管若干和连接块,上层的U形钢和下层的U形钢通过第一限位单元连接,上层的两个U形钢之间通过第二限位单元连接,下层的两个U形钢之间通过第二限位单元连接。本发明的优点和有益效果:方便更换受损部件,更好的耗散地震能量,抗震效果更好。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构支撑技术领域,尤其涉及一种屈曲约束支撑。
背景技术
屈曲约束支撑是一种性能优越的新型抗震耗能构件,通过金属的屈服滞回来消耗地震输入能量,从而减缓主体结构的损伤,是一种能够在受拉和受压的情况下都能达到屈服的支撑构件,改善了传统支撑在受压时发生屈曲的缺点,可作为结构抗侧力构件与消能构件或者作为承受静力荷载的承载构件,近年来在我国得到较多的应用。目前,现有防屈曲耗能支撑的构件繁多、构造复杂,不便于更换损坏部件;同时现有防屈曲耗能支撑仍存在着抗震效果不足的缺陷,不能充分的耗散地震能量。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,本发明旨在提供一种屈曲约束支撑,用于解决现有支撑不便于更换损坏部件、抗震效果不足的问题。
为了实现上述目的,本发明实施例采用如下技术方案:
一种屈曲约束支撑,包括上下两层钢板,所述上下两层钢板之间设有四个U形钢;所述四个U形钢分布在两层空间中,上层的两个U形钢的开口处相背而设,下层的两个U形钢的开口处相背而设,上层的两个U形钢连接处有空隙,下层的两个U形钢连接处有空隙,上层的两个U形钢和下层的两个U形钢连接处有空隙;上层的两个U形钢顶部和上层钢板连接,下层的两个U形钢底部和下层钢板连接;所述四个U形钢连接处形成的空隙中设有耗能单元。
优选的,所述耗能单元包括芯板、若干芯管和连接块;其中,所述芯板位于上层的两个U形钢和下层的两个U形钢的空隙处,所述芯板上设有容纳所述芯管贯穿通过的通孔若干,所述连接块对称设置在所述上层钢板的底部和下层钢板的顶部;所述芯管一端和上层钢板底部的连接块连接、另一端穿过所述芯板后和所述下层钢板顶部的连接块连接。
优选的,上层的U形钢和下层的U形钢通过第一限位单元连接;其中,所述第一限位单元包括第一限位条和第一螺栓,第一限位条位于上层的U形钢和下层的U形钢之间,第一螺栓分别贯穿上层的U形钢底部、下层的U形钢顶部和第一限位条连接。
优选的,上层的两个U形钢之间通过第二限位单元连接,下层的两个U形钢之间通过第二限位单元连接;其中,所述第二限位单元包括第二限位条和第二螺栓,所述第二限位条在上层的两个U形钢之间、下层的两个U形钢之间,所述第二螺栓分别贯穿U形钢的U形封口处和第二限位条连接。
优选的,所述芯板的上下端壁分别与其对应侧的U形钢相接触。
优选的,所述芯板的上下端壁分别与对应侧的所述第二限位条相接触。
优选的,所述钢板和所述U形钢可拆卸连接。
优选的,所述钢板和所述连接块焊接,所述连接块和所述芯管的连接处预留孔,所述芯管插入所述孔中。
优选的,所述芯板的两端设有肋板。
优选的,所述芯管为内部中空的钢管,钢管内部容纳铅棒。
本发明具有如下有益效果:
(1)创新的采用了两个钢板和四个U形钢组成约束单元,同时采用完全装配,更换受损部件时,只需要更换芯板和芯管即可,甚至于只芯管中的铅棒,部件可以重复循环使用,提高经济效益;
(3)本发明的芯板预留通孔,为二级耗散地震能量提供了必要条件,芯板和约束单元的位置限定,更好的发挥约束单元的作用,进一步使得芯板更好的耗散地震能量;
(4)加入了铅芯钢管,形成了二级耗能单元,更好的耗散地震能量,提高抗震效果;
(5)约束单元之间、约束单元和耗能单元之间可拆卸连接,安装方便,更换方便,震后只需要更换受损的受损部件。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本申请的主剖结构示意图;
图2为图1的A-A截面结构示意图;
图3为图1的B-B截面结构示意图;
图4为芯管的剖面结构示意图;
图5为嵌套的内部结构示意图。
图中标号:1、钢板;11、固定块;2、U形钢;3、耗能单元;31、芯板;311、肋板;312、通孔;32、芯管;321、铅棒;322钢管;323、嵌套;33、连接块;331、孔;4、第一限位单元;41、第一限位条;42、第一螺栓;5、第二限位单元;51、第二限位条;52、第二螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种屈曲约束支撑,如图2所示,包括上下两层钢板1,所述上下两层钢板1之间设有四个U形钢2。创新采用钢板1和U形钢2形成本发明所述的屈曲约束支撑的约束单元,约束所述芯板31和芯管32压力或拉力作用下的屈曲,使得主体结构基本处于弹性范围内,保护主体结构在大震下不屈服或者不严重破坏,从而提高抗震效果。同时更换耗能原件后,钢板和U形钢还可以循环重复使用,侧面提高了经济效益。
如图2和图3所示,所述四个U形钢2分布在两层空间中,上层的两个U形钢2的开口处相背而设,下层的两个U形钢2的开口处相背而设,上层的两个U形钢2连接处有空隙,下层的两个U形钢2连接处有空隙,上层的两个U形钢2和下层的两个U形钢2连接处有空隙。可以理解的是,形成的空隙用于耗能单元3的安装,耗能单元主要包括芯板31和芯管32的安装。
如图2和图3所示,上层的两个U形钢2顶部和上层钢板1连接,下层的两个U形钢2底部和下层钢板1连接。钢板和U形钢构成约束单元,约束单元用于约束耗能单元3尤其是芯板31的屈服变形,本发明所述的约束单元通过采用装配式结构,方便安装。
如图2和图3所示,所述四个U形钢2连接处形成的空隙中设有耗能单元3。所述耗能单元3用于承担作用力,能够耗散地震能量,并在压力或者拉力的作用下达到屈服。
在本发明所述的一实施例中,如图1至图3所示,所述耗能单元3包括芯板31、芯管32若干和连接块33。所述芯板31预留用于安装芯管32的通孔312若干,将若干预制的芯管32贯穿插入所述芯板31预留的通孔312处。芯板31和芯管32是耗能单元的主要组成部分,二者共同承担作用力,并在压力或者拉力的作用下达到屈服;同时二者也通过产生塑性变形耗散地震能量。具体地,芯板31和框架结构连接,芯板31在受压或受拉的作用下,达到屈服强度,产生塑性变形,进而耗散地震能量,同时芯板31产生塑性变形使得芯管32产生塑性变形,进一步耗散地震能量,起到更好抗震效果。约束单元用于约束芯板31,假如没有钢板和U形钢组成的约束单元,芯板31在受拉尤其是受压状态下,会产生形变,达不到耗散效果。同时,应当可以理解的是,由于芯管32插入通孔312,所述通孔312的数量和所述芯管,32的数量相同。
如图1和图2所示,所述芯板31位于上层的两个U形钢2和下层的两个U形钢2的空隙处,所述芯板31上设有容纳所述芯管32贯穿通过的通孔312若干,所述连接块33对称设置在所述上层钢板1的底部和下层钢板1的顶部;所述芯管32一端和上层钢板1底部的连接块33连接、另一端穿过所述芯板31后和所述下层钢板1顶部的连接块33连接。可以理解的是,所述芯管32位于上层的两个U型钢的空隙处、下层的两个U形钢的空隙处。所述芯管32的两端连接在所述连接块33上,而连接块33和钢板连接。芯管32用于耗散地震能量。
在本发明所述的一实施例中,如图1至图3所示,上层的U形钢2和下层的U形钢2通过第一限位单元4连接;所述第一限位单元4包括第一限位条41和第一螺栓42,第一限位条41位于上层的U形钢2和下层的U形钢2之间,第一螺栓42分别贯穿上层的U形钢2底部、下层的U形钢2顶部和第一限位条41连接。所述第一限位条41为限位钢条,限位钢条上开螺栓孔和所述第一螺栓42配接。第一限位条41和芯板31的厚度相同。如图2或图3所示,所述第一限位单元4位于上下层的U形钢之间,芯板31和U形钢之间无缝隙,芯板31和第一限位条41之间有缝隙,第一限位条41一方面限制芯板31产生截面横向变形,另一方面稳定约束单元,限定上下两个U形钢的位置和距离,发挥约束单元的作用,从而使得芯板31产生塑性变形,耗散地震能量,达到更好的抗震效果。同时第一限位机构4也使得本支撑能够拆卸,方便震后直接安装或者替换耗能原件。
在本发明所述的一实施例中,如图1和图3所示,上层的两个U形钢2之间通过第二限位单元5连接,下层的两个U形钢2之间通过第二限位单元5连接;所述第二限位单元5包括第二限位条51和第二螺栓52,所述第二限位条51在上层的两个U形钢2之间、下层的两个U形钢2之间,所述第二螺栓52分别贯穿U形钢2的U形封口处和第二限位条51连接。所述第二限位条51为限位钢条,限位钢条上开螺栓孔和第二螺栓52配接。所述第二限位条51和芯板31的厚度相同。第二限位单元5一方面压制和限位所述芯板31;限制变形,另一方面稳定约束单元,即防止屈曲变形产生向外拱的趋势,保证约束单元的稳定性,发挥约束单元的作用。第二限位单元5也使得本屈曲约束支撑方便拆卸,震后直接安装或者替换耗能原件。
在本发明所述的一实施例中,上下端壁分别与其对应侧的U形钢2相接触,所述芯板31和所述第一限位条41之间有空隙,不接触。芯板31是本发明所述的屈曲约束支撑主要的受力部件和耗能部件,芯板31和所述U形钢2过盈配接,使得U形钢组成的约束单元更好的约束上下的屈曲。可以理解的是,芯板31和第一限位条直接不接触连接,使得芯板31和第一限位条直接有微小的缝隙,一方面为芯板31的横向变形提供一定空间,同时第一限位条41又限制和防止芯板在横向上有更大的变形或屈曲。
在本发明所述的一实施例中,所述芯板31的上下端壁分别与对应侧的所述第二限位条51相接触。所述第二限位条51和所述芯板31接触,一方面填补空白压制并约束芯板31,限制芯板31的变形,防止芯板产生更大的横向形变;另一方面也限定和约束U形钢,起到稳定约束单元的作用。芯板是主要受力部件和耗能部件,充分发挥其耗能作用。
在本发明所述的一实施例中,如图1至图3所示,所述钢板1和所述U形钢可拆卸连接。所述钢板1和U形钢2通过固定块11可拆卸连接。优选的,所述钢板1和U形钢2通过螺栓连接。本发明所述的屈曲约束支撑采用了可拆卸的连接方式,方便震后只需要更换受损的耗能原件。
在本发明所述的一实施例中,如图1和图2所示,所述钢板1和所述连接块33焊接,所述连接块33和所述芯管32的连接处预留孔331,所述芯管32插入所述孔331中。所述钢板1和所述连接块33焊接保证了本支撑的稳定性,同时芯管32插入所述连接块33的预留孔331中,方便安装和后期拆卸更换受损的耗能原件。
在本发明所述的一实施例中,如图1所示,所述芯板31的两端设有肋板311。所述肋板311用于加强支撑连接段的承载力,避免在承受地震力的过程中支撑连接段的失稳。芯板31和框架结构连接,是主要的受力部件和耗能部件。
在本发明所述的一实施例中,所述芯管32为铅芯钢管,铅芯钢管是内部为铅芯的圆柱体,即内部中空的钢管322,钢管内部容纳铅棒321。铅具有再结晶能力,且抗疲劳性好,很快能达到屈服状态,比较柔软,进一步耗散地震能量;同时铅棒放入空心钢管中,用钢管变形带动铅棒产生变形,使得铅棒不易被破坏,减少铅棒磨损的同时,减少对环境的污染。同时铅芯钢管的安装与替换也非常方便。
在本发明所述的一实施例中,如图4所示,所述铅棒321置入嵌套323中,所述嵌套323置入钢管322中,所述嵌套323两端设有可拆卸端盖将所述铅棒321封闭在嵌套内部;如图5所示,所述嵌套323整体为柱状结构,嵌套323两端侧壁为网状结构或孔状结构。通过嵌套323增大铅棒321和钢管的静摩擦力,更好的约束铅棒的屈曲,从而更好的耗散地震能量,增强抗震效果。所述嵌套323两端侧壁和中间侧壁的结构不同,因此嵌套323两端侧壁和中间侧壁的硬度不同,更好的适应所述铅棒321中间侧壁和两端侧壁的屈服状态,减少铅棒的磨损。芯板和铅棒两个层次的减震使得建筑结构在地震下的变形更均匀,保证了建筑结构的安全性和稳定性。
在使用本发明所述的屈曲约束支撑时,如图1-3所示,首先在芯板31的两端预留用于安装的通孔312,将预制的铅芯钢管6插入芯板31内部,并将两头焊接在连接块5上,然后将连接块5焊接在上下两块钢板1上,最后通过螺栓将U形钢2与钢板1连接起来,形成支撑主体单元。芯板31和框架结构连接,在地震作用下,由芯板31和芯管32共同承担作用力,并在压力或者拉力的作用下达到屈服,同时芯板31通过产生塑性变形耗散地震能量,本发明多一层级的耗能单元,即芯板31产生塑性变形带动芯管32产生塑性变形,进一步的耗散地震能量,提高抗震效果。
在发明所述的屈曲约束支撑中,采用了完全装配,可拆卸,震后只需要更换受损的耗能原件;构造简单,震前方便安装、震后方便更换;在支撑变形的过程中,芯板31带动钢管从而进一步带动铅棒变形,通过铅变形,进一步的耗散地震能量,增加支撑的耗能能力,充分耗散地震能量,提高抗震效果。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本发明中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (3)
1.一种屈曲约束支撑,其特征在于:包括上下两层钢板(1),所述上下两层钢板(1)之间设有四个U形钢(2);
所述四个U形钢(2)分布在两层空间中,上层的两个U形钢(2)的开口处相背而设,下层的两个U形钢(2)的开口处相背而设,上层的两个U形钢(2)连接处有空隙,下层的两个U形钢(2)连接处有空隙,上层的两个U形钢(2)和下层的两个U形钢(2)连接处有空隙;
上层的两个U形钢(2)顶部和上层钢板(1)连接,下层的两个U形钢(2)底部和下层钢板(1)连接;
所述四个U形钢(2)连接处形成的空隙中设有耗能单元(3);所述耗能单元包括芯板(31)、若干芯管(32)和连接块(33);其中,
所述芯板(31)位于上层的两个U形钢(2)和下层的两个U形钢(2)的空隙处,所述芯板(31)上设有容纳所述芯管(32)贯穿通过的通孔(312)若干,所述连接块(33)对称设置在所述上层钢板(1)的底部和下层钢板(1)的顶部;所述芯管(32)一端和上层钢板(1)底部的连接块(33)连接、另一端穿过所述芯板(31)后和所述下层钢板(1)顶部的连接块(33)连接;
上层的U形钢(2)和下层的U形钢(2)通过第一限位单元(4)连接;其中,所述第一限位单元(4)包括第一限位条(41)和第一螺栓(42),第一限位条(41)位于上层的U形钢(2)和下层的U形钢(2)之间,第一螺栓(42)分别贯穿上层的U形钢(2)底部、下层的U形钢(2)顶部和第一限位条(41)连接;
上层的两个U形钢(2)之间通过第二限位单元(5)连接,下层的两个U形钢(2)之间通过第二限位单元(5)连接;其中,所述第二限位单元(5)包括第二限位条(51)和第二螺栓(52),所述第二限位条(51)在上层的两个U形钢(2)之间、下层的两个U形钢(2)之间,所述第二螺栓(52)分别贯穿U形钢(2)的U形封口处和第二限位条(51)连接;
所述芯板(31)的上下端壁分别与其对应侧的U形钢(2)相接触;
所述芯板(31)的上下端壁分别与对应侧的所述第二限位条(51)相接触;
所述钢板(1)和所述连接块(33)焊接,所述连接块(33)和所述芯管(32)的连接处预留孔(331),所述芯管(32)插入所述孔(331)中;
所述芯管(32)为内部中空的钢管(322),钢管内部容纳铅棒(321)。
2.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑,其特征在于:所述钢板(1)和所述U形钢(2)可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑,其特征在于:所述芯板(31)的两端设有肋板(311)。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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