CN113338469B - 一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件,包括核心板,核心板包括中部的耗能段,耗能段两端固定有过渡段,过渡段外端固定有连接段;耗能段的上表面和下表面分别盖设有上盖板和下盖板,其特征在于,上盖板和下盖板之间两侧均沿长度方向安装若干垫块;螺栓副穿过上盖板、垫块和下盖板将耗能段约束在上盖板和下盖板之间形成的耗能间隙处;核心板上成形有剪切通孔,剪切通孔穿过有剪切耗能块,上盖板和下盖板的内表面均成形有与剪切耗能块对应的剪切槽;剪切耗能块的屈服强度低于耗能段的屈服强度。本发明由纯钢型一字型屈曲约束支撑构件与铅芯串联组成,可实现构件的分级屈服耗能,满足其在不同强度地震作用下的抗震性能需求。

Description

一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件
技术领域
本发明属于工程结构抗震与消能减震技术领域,具体涉及一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件。
背景技术
框架—支撑结构体系由于其抗震性能良好,在多高层钢结构中得到了广泛应用。但当其采用传统支撑形式时,支撑长细比较大,在地震作用下易受压失稳,导致自身耗能能力不足,降低主体结构抗震性能。为此,工程师们提出了屈曲约束支撑构件。其通过外部约束单元给核心受力单元提供强有力的侧向支持,使核心单元受压时不发生屈曲破坏,在轴向拉压状态均可达到其核心单元的截面屈服力,构件的拉压承载能力接近,从而极大地提高了钢材的利用率。同时,在强震作用时屈曲约束支撑构件的核心单元拉压屈服后,也可以通过塑性变形消耗地震能量来减小或避免主体结构构件发生破坏,使主体结构得到了保护,提高了结构的抗震性能。因此,屈曲约束支撑构件具有良好的耗能能力。
常见的屈曲约束支撑包括两种类型——灌浆型和纯钢型,灌浆型约束材料通常为混凝土,而纯钢型指整个产品全部由钢材制成。纯钢型屈曲约束支撑构件相比灌浆型需要更多的钢材,成本较高,但装配性好,便于检修及更换部件。灌浆型屈曲约束支撑构件在约束部分采用填充料实心填充,导致支撑构件总体自重大,对施工、运输及安装造成了不便,在加固工程中也会增加结构的荷载,另外,在加工过程中必须先制作芯板、套筒,再浇筑填充料,最后封闭,加工时间较长。
此外,传统的屈曲约束支撑构件为避免低周疲劳破坏,通常设计为在多遇地震下为弹性受力、在罕遇地震下才屈服耗能,无法满足不同强度地震作用下的抗震性能要求。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出了一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件。本发明由纯钢型一字型屈曲约束支撑构件与铅芯串联组成,可实现构件的分级屈服耗能,满足其在不同强度地震作用下的抗震性能需求。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件,包括核心板,所述核心板包括中部的耗能段,耗能段两端固定有过渡段,过渡段外端固定有连接段;所述耗能段的上表面和下表面分别盖设有上盖板和下盖板,所述上盖板和下盖板之间两侧均沿长度方向安装若干垫块;垫块处于核心板两侧;螺栓副穿过上盖板、垫块和下盖板将耗能段约束在上盖板和下盖板之间,耗能段与上盖板和下盖板形成有变形间隙;所述核心板上成形有剪切通孔,剪切通孔穿过有剪切耗能块,上盖板和下盖板的内表面均成形有与剪切耗能块对应的剪切槽;所述剪切耗能块的屈服强度低于耗能段的屈服强度。
进一步的改进,所述剪切耗能块为铅芯,所述耗能段为钢板。
进一步的改进,所述剪切通孔为圆孔,剪切耗能块为圆柱形。
进一步的改进,所述剪切通孔处于耗能段的两端。
进一步的改进,所述过渡段为锥形,连接段为十字形。
进一步的改进,所述耗能段表面包裹有无粘结层。
进一步的改进,所述无粘结层的厚度为至毫米。
进一步的改进,所述耗能段沿中轴线的长度方向成形有若干腰孔。
进一步的改进,所述上盖板和下盖板均为T形。
本发明的有益效果在于:
本发明装配式屈曲约束支撑构件中各部件可方便地在工厂预制、组装,实现了构件的装配化,且便于日常检修和维护。特别是,若地震等荷载使安装在结构中的本发明装配式屈曲约束支撑构件因铅芯或核心板发生屈服破坏后,可将装配式屈曲约束支撑构件取下,拧开螺栓连接副将其中铅芯或核心板置换,即可重复利用,从而降低灾后的维修费用。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明,但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明实施例的结构示意图;
图2为图1所示实施例的分解示意图;
图3为图1所示实施例的A-A断面图;
图4为图1所示实施例的B-B断面图;
图5为图1所示实施例的上盖板俯视图;
图6为核心板的立体结构示意图;
图7为图1所示实施例的一字核心板俯视图;
图8为垫片示意图;
图9为铅芯图;
图10为螺栓副示意图。
其中,上盖板1、盖板翼缘1-1、翼缘螺栓孔1-2、剪切槽1-3、核心板2、耗能段2-1、过渡段2-2、连接段2-3、剪切通孔2-4、腰孔2-5、下盖板3、铅芯4、垫块5、螺栓副6。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实例,对本发明进行进一步的详细说明。
实施例1
如图1-10所示的一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件,包括上盖板、一字核心板、下盖板、铅芯、垫块、螺栓副。
一字核心板由耗能段、过渡段与连接段组成,各部分采用焊接连;
耗能段两端部各开有一个圆孔,中部开有若干腰形孔,(各孔沿中轴线对称布置),耗能段表面包裹有厚度为至毫米无粘结材料。
上盖板、下盖板相同,均采用T形截面,盖板翼缘上表面与圆孔对应位置处开有一圆形槽,翼缘两侧(沿构件长度方向)均匀开有若干个螺栓孔;耗能段与上盖板和下盖板形成有变形间隙,变形间隙通常为2mm。
铅芯的截面为圆形。
垫块的截面为正方形,厚度通过上盖板、下盖板与核心板之间的间隙确定,垫块中部沿厚度方向开有与上下盖板翼缘螺栓孔大小相同螺栓孔。
装配时,首先将核心板对齐置于下盖板上翼缘上,然后将铅芯放入圆孔、垫块对齐放置在螺栓孔处,接着将上盖板对齐置于垫块上,最后采用螺栓副穿过螺栓孔将上、下盖板连为一体。
将铅芯布置在屈曲约束支撑构件位移较大的两端处且通过孔洞与上盖板、核心板、下盖板连接,各铅芯形成了上下两个剪切面。上下盖板的腹板为核心板提供较强的侧向约束,保证核心板在两端受压情况下不发生屈曲。
使用时,由于铅芯和核心板材料及力学性能的不同,其中铅芯利用剪切屈服变形耗能,核心板通过轴向拉压屈服发生塑性变形耗能,且铅芯的屈服位移远小于核心板的屈服位移,因此通过两者屈服位移及屈服强度的不同可实现分级耗能作用。
多遇地震作用下,在核心板受力发生轴向拉、压变形时,核心板处于弹性阶段,而由于铅芯屈服强度低,通过核心板与上下盖板之间的相对位移使两端的铅芯发生剪切变形,进而屈服耗能;在罕遇地震作用下,铅芯首先达到屈服耗能,随着地震作用增大,核心板也达到屈服位移,铅芯与核心板一起协同工作,实现共同耗能。
最后应当说明的是,以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当了解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件,包括核心板(2),所述核心板(2)包括中部的耗能段(2-1),耗能段(2-1)两端固定有过渡段(2-2),过渡段(2-2)外端固定有连接段(2-3);所述耗能段(2-1)的上表面和下表面分别盖设有上盖板(1)和下盖板(3),其特征在于,所述上盖板(1)和下盖板(3)之间两侧均沿长度方向安装若干垫块(5);垫块(5)处于核心板(2)两侧;螺栓副(6)穿过上盖板(1)、垫块(5)和下盖板(3)将耗能段(2-1)约束在上盖板(1)和下盖板(3)之间,耗能段(2-1)与上盖板(1)和下盖板(3)形成有变形间隙;所述核心板(2)上成形有剪切通孔(2-4),剪切通孔(2-4)穿过有剪切耗能块,上盖板(1)和下盖板(3)的内表面均成形有与剪切耗能块对应的剪切槽(1-3);所述剪切耗能块的屈服强度低于耗能段(2-1)的屈服强度;所述耗能段(2-1)沿中轴线的长度方向成形有若干腰孔(2-5);所述剪切耗能块为铅芯(4),所述耗能段(2-1)为钢板;
所述剪切通孔(2-4)为圆孔,剪切耗能块为圆柱形;
所述剪切通孔(2-4)处于耗能段(2-1)的两端;
所述上盖板(1)和下盖板(3)均为T形。
2.如权利要求1所述的装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件,其特征在于,所述过渡段(2-2)为锥形,连接段(2-3)为十字形。
3.如权利要求1所述的装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件,其特征在于,所述耗能段(2-1)表面包裹有无粘结层。
4.如权利要求3所述的装配式复合分级耗能屈曲约束支撑构件,其特征在于,所述无粘结层的厚度为1至2毫米。
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