CN113432557A - 一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法 - Google Patents

一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，通过将一用评估装置放置于防屈曲约束支撑下方位置，通过调整伸缩机构的长度以及支撑座绕临时固定螺栓的转动，可确保轴线对中板贴合于防屈曲约束支撑的外表面，进而保证第二激光探头的激光方向与防屈曲约束支撑的轴心线平行，从而可以使得第二激光探头的激光方向测量的距离代表防屈曲约束支撑的长度，结合第一激光探头以及第三激光探头测量的数据，能够及时、快速、准确地判断准备的防屈曲约束支撑中轴线是否与建筑两侧柱的中轴线处于同一竖直平面内以及偏差大小，确保地震荷载作用下力能够有效以轴向力的方式传递给芯柱实现减震，使得防屈曲约束支撑在安装完成后能够达到最大预期作用。

Description

一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法。
背景技术
近年来，在高层建筑中，尤其是在高层框架建筑或钢结构建筑中，防屈曲约束支撑(英文全称：Buckling restrained brace，简称：BRB)得到了广泛应用，对建筑减震起到了显著的作用。BRB一般由芯柱、外围约束、以及内部滑动层等三部分组成，其中芯柱一般由高延性、低屈服极限材料制成，外围约束普遍采用刚度较大的钢材制成，而在芯柱和外围约束之间，采用滑动材料或间隙较小的空气层作为分隔，使得内部芯柱在泊松效应下能够发生横向变形以及在轴向力作用下能够发生沿芯柱纵向的拉伸和压缩等。芯柱即建筑减震中的高耗能构件，而外围约束为芯柱提供了抗压屈曲约束，使得BRB在受到地震水平力效应的情况下，芯柱发生弹性变形(小震)或弹塑性变形(中震、大震)，从而为建筑结构安全消耗大量的地震能量，确保结构在地震作用下安全。且由于BRB便于更换，在出现地震引起的破坏后，便于维护更换。BRB实物如下图1所示。
在BRB施工过程中，影响其后期使用效应的三个关键因素在于：1.BRB芯柱中轴线是否与建筑两侧柱的中轴线保持一致，确保地震荷载作用下力能够有效以轴向力的方式传递给芯柱实现减震，目前主要通过单纯的构造措施解决；2.与结构相固定的两侧刚节点的焊缝/螺栓连接是否可靠，需要通过超声焊缝检测方式加以确定；3.BRB安装后，是否存在影响芯柱耗能的安装内力，降低BRB的耗能量程。针对后第一个问题，目前尚不存在明确的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，解决防屈曲约束支撑安装位置是否合格判断困难、不准确的问题，能够及时、快速、准确地判断准备的防屈曲约束支撑中轴线是否与建筑两侧柱的中轴线处于同一竖直平面内以及偏差大小，确保地震荷载作用下力能够有效以轴向力的方式传递给芯柱实现减震，为BRB在安装完成后能够达到最大预期作用提供支撑。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，包括如下步骤：
步骤1，将一用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置放置于防屈曲约束支撑下方位置，所述防屈曲约束支撑的上端通过第一耳板固定于第一立柱上，所述防屈曲约束支撑的下端通过第二耳板固定于第二立柱上，所述用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置包括：监测箱、第一激光探头、第二激光探头、第三激光探头、伸缩机构、支撑座、轴线对中板、高度测量靶板以及竖向临时靶板，所述轴线对中板与所述第二激光探头分别安装于所述支撑座上，且所述第二激光探头的激光方向与所述轴线对中板相平行且射向第一耳板的下底面，通过伸缩机构使得轴线对中板贴合于防屈曲约束支撑的外表面，所述第一耳板的下底面水平设置，所述伸缩机构的下端与监测箱固定连接，所述伸缩机构的上端与支撑座通过临时固定螺栓和螺母连接，松开螺母时，所述支撑座能够绕所述临时固定螺栓转动，拧紧螺母时，所述支撑座与所述伸缩机构固定连接，所述高度测量靶板安装于所述伸缩机构的上部且与伸缩机构的轴向相垂直，所述第一激光探头与第二激光探头分别安装于所述监测箱上，所述第三激光探头的激光方向与伸缩机构的伸缩方向平行，所述第二激光探头的激光方向与第一激光探头的激光方向相垂直且射向第一立柱，在第一立柱的外侧设置所述竖向临时靶板，使得第一激光探头射至竖向临时靶板的投射点与第二激光探头射至第一耳板的下底面的投射点的连线与第一立柱平行，所述监测箱设有中央处理单元和显示器，所述中央处理单元分别与第一激光探头、第二激光探头以及第三激光探头信号连接，临时固定螺栓的轴心线位于第一激光探头的激光所在平面内；
步骤2，在中央处理单元中设置偏阈值θmax以及常量值a、b、c、d，其中a是第一激光探头至临时固定螺栓的轴心线的水平方向距离，b是第三激光探头至地面的距离,c是第三激光探头至临时固定螺栓的轴心线的高度方向距离，d是第二激光探头至临时固定螺栓的轴心线沿着自身激光方向的距离；
步骤3，通过第一激光探头测得第一激光探头至竖向临时靶板的投射点的距离L2’，通过第二激光探头测得第二激光探头至第一耳板的下底面之间的距离L1’，通过第三激光探头测得第三激光探头至高度测量靶板的距离H1’，测量第二激光探头射至第一耳板的下底面的投射点至地面的距离H2；
步骤4，所述中央处理单元通过公式一计算防屈曲约束支撑的轴线所在平面与第一立柱和第二立柱的轴心线所在平面之间的安装偏差θ，所述公式一是θ＝|(L2”-L2)/L1|，其中，L2是临时固定螺栓的轴心线至竖向临时靶板的水平方向距离，L2＝L2’+a，L1是临时固定螺栓的轴心线沿着第二激光探头的激光方向至第一耳板的下底面的距离，L1＝L1’+d，L2”是根据公式二获得的理论距离，所述公式二是L2”＝sqrt(L1^2-(H2-H1)^2),也就是说，公式二是
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其中，H1＝b+H1’+c；
步骤5，如果θ>θmax，则报警，重新安装防屈曲约束支撑；如果θ≤θmax，表明防屈曲约束支撑的轴线所在平面与第一立柱和第二立柱的轴心线所在平面之间的安装偏差符合要求。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，重新安装防屈曲约束支撑后，重复步骤1至步骤5，直至θ≤θmax。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，所述伸缩机构的数量为两个，分别设置于安装座的两侧，所述伸缩机构以及安装座上对应开设供临时固定螺栓的螺纹部分穿越的通孔，所述临时固定螺栓的螺纹部依次穿经其中一个伸缩机构的通孔、安装座的通孔以及另一个伸缩机构的通孔通过螺母固定。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，所述伸缩机构为手动伸缩杆，所述手动伸缩杆包括两个匹配的螺纹套筒。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，所述伸缩机构为电动伸缩杆。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，所述伸缩机构为液压伸缩杆。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，所述第一立柱与第二立柱之间通过横梁连接。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，所述监测箱还设有显示器，所述中央处理单元与显示器信号连接。
由以上公开的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
综上所述，本发明提供的一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法。
本发明提供一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，通过将一用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置放置于BRB支撑下方位置，通过调整伸缩机构的长度以及支撑座绕临时固定螺栓的转动，可以确保轴线对中板贴合于防屈曲约束支撑的外表面，进而保证第二激光探头的激光方向与防屈曲约束支撑的轴心线平行，从而可以使得第二激光探头的激光方向测量的距离可以代表防屈曲约束支撑的局部长度，结合第一激光探头以及第三激光探头测量的数据，能够及时、快速、准确地判断准备的防屈曲约束支撑中轴线是否与建筑两侧柱的中轴线处于同一竖直平面内以及偏差大小，确保地震荷载作用下力能够有效以轴向力的方式传递给芯柱实现减震，为BRB在安装完成后能够达到最大预期作用提供支撑。
附图说明
图1是防屈曲约束支撑的示意图。
图2是本发明用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置的结构示意图之一。
图3是本发明用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置的结构示意图之二。
图4是本发明用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置的结构示意图之三。
图5是本发明的原理示意图。
图中：1-防屈曲约束支撑、2-第一耳板、3-第一立柱、4-第二耳板、5-第二立柱、6-监测箱、7-第一激光探头、8-第二激光探头、9-第三激光探头、10-伸缩机构、11-支撑座、12-轴线对中板、13-高度测量靶板、14-竖向临时靶板-15-显示器、16-临时固定螺栓、17-横梁、18-第一激光探头射至竖向临时靶板的投射点、19-第二激光探头射至第一耳板的下底面的投射点、20-地面。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
请参阅图1至图5，本实施例公开了一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法即检测方法，包括如下步骤：
步骤1，将一用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置放置于防屈曲约束支撑下方位置，所述防屈曲约束支撑1的上端通过第一耳板2固定于第一立柱3上，所述防屈曲约束支撑1的下端通过第二耳板4固定于第二立柱5上，所述用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置包括：监测箱6、第一激光探头7、第二激光探头8、第三激光探头9、伸缩机构10、支撑座11、轴线对中板12、高度测量靶板13以及竖向临时靶板14，所述轴线对中板12与所述第二激光探头8分别安装于所述支撑座11上，且所述第二激光探头8的激光方向与所述轴线对中板12相平行且射向第一耳板2的下底面，通过伸缩机构10使得轴线对中板12贴合于防屈曲约束支撑1的外表面，所述第一耳板2的下底面水平设置，所述伸缩机构10的下端与监测箱6固定连接，所述伸缩机构10的上端与支撑座11通过临时固定螺栓16和螺母连接，松开螺母时，所述支撑座11能够绕所述临时固定螺栓16转动，拧紧螺母时，所述支撑座11与所述伸缩机构10固定连接，所述高度测量靶板13安装于所述伸缩机构10的上部且与伸缩机构10的轴向相垂直，所述第一激光探头7与第二激光探头8分别安装于所述监测箱6上，所述第三激光探头9的激光方向与伸缩机构10的伸缩方向平行，所述第二激光探头8的激光方向与第一激光探头7的激光方向相垂直且射向第一立柱3，在第一立柱3的外侧设置所述竖向临时靶板14，使得第一激光探头7射至竖向临时靶板14的投射点18与第二激光探头8射至第一耳板2的下底面的投射点19的连线与第一立柱3平行，所述监测箱6设有中央处理单元和显示器15，所述中央处理单元分别与第一激光探头7、第二激光探头8以及第三激光探头9信号连接，临时固定螺栓16的轴心线位于第一激光探头7的激光所在平面内；
步骤2，在中央处理单元中设置偏阈值θmax以及常量值a、b、c、d，其中a是第一激光探头7至临时固定螺栓16的轴心线的水平方向距离，b是第三激光探头9至地面20的距离,c是第三激光探头9至临时固定螺栓16的轴心线的高度方向距离，d是第二激光探头8至临时固定螺栓16的轴心线沿着自身激光方向的距离；
步骤3，通过第一激光探头7测得第一激光探头7至竖向临时靶板14的投射点的距离L2’，通过第二激光探头8测得第二激光探头8至第一耳板2的下底面之间的距离L1’，通过第三激光探头9测得第三激光探头9至高度测量靶板13的距离H1’，测量第二激光探头8射至第一耳板2的下底面的投射点至地面的距离H2；
步骤4，所述中央处理单元通过公式一计算防屈曲约束支撑1的轴线所在平面与第一立柱3和第二立柱5的轴心线所在平面之间的安装偏差θ，所述公式一是θ＝|(L2”-L2)/L1|，其中，L2是临时固定螺栓16的轴心线至竖向临时靶板14的水平方向距离，L2＝L2’+a，L1是临时固定螺栓16的轴心线沿着第二激光探头8的激光方向至第一耳板2的下底面的距离，L1＝L1’+d，L2”是根据公式二获得的理论距离，所述公式二是L2”＝sqrt(L1^2-(H2-H1)^2),其中，H1＝b+H1’+c；
步骤5，如果θ>θmax，则报警，重新安装防屈曲约束支撑1；如果θ≤θmax，表明防屈曲约束支撑1的轴线所在平面与第一立柱3和第二立柱5的轴心线所在平面之间的安装偏差符合要求。
本发明提供一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，通过将一用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置放置于BRB支撑下方位置，通过调整伸缩机构10的长度以及支撑座11绕临时固定螺栓16的转动，可以确保轴线对中板12贴合于防屈曲约束支撑1的外表面，进而保证第二激光探头8的激光方向与防屈曲约束支撑1的轴心线平行，从而可以使得第二激光探头8的激光方向测量的距离可以代表防屈曲约束支撑1的局部长度，结合第一激光探头7以及第三激光探头测量的数据，能够及时、快速、准确地判断准备的防屈曲约束支撑1中轴线是否与两侧柱即第一立柱3与第二立柱5的中轴线即轴心线处于同一竖直平面内以及偏差大小，确保地震荷载作用下力能够有效以轴向力的方式传递给芯柱实现减震，为BRB在安装完成后能够达到最大预期作用提供支撑。
本发明的原理：理想状态下，BRB芯柱的轴线应当于两侧柱轴线在同一个平面内，这样，由两侧柱传递过来的水平力将直接传递给BRB芯柱，实现理想状态的耗能。即，在理想状态下，芯柱轴线、柱轴线位于同一平面内。但实际安装过程中，受到安装工艺限制，BRB芯柱的轴线可能偏离柱轴线的平面，导致BRB芯柱实际上是偏心受压状态，这个偏离可以称之为BRB芯柱的偏离度。BRB安装完成后，需要对这个偏离度进行检测，作为安装验收的指标。由于两条线组成一个平面的原理，本发明里面涉及的平面有2个，其中一个平面是两侧柱中轴线组成的平面，另一个平面是第二激光探头8的激光线和第一激光探头7的激光线所组成的平面。L1、H2、H1、L2组成一个梯形，如果是同一平面内，则应该满足直角梯形的定律，如果不在同一平面内，则不能满足直角梯形的定律。偏离度指标也称为安装偏差θ由此原理得到。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中，重新安装防屈曲约束支撑1后，重复步骤1至步骤5，直至θ≤θmax。
为了使得轴线对中板12对防屈曲约束支撑1进行稳定有效的支撑，使得两者之间的受力更加运用，优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中所述伸缩机构10的数量为两个，分别设置于安装座的两侧，所述伸缩机构10以及安装座上对应开设供临时固定螺栓的螺纹部分穿越的通孔，所述临时固定螺栓的螺纹部依次穿经其中一个伸缩机构10的通孔、安装座的通孔以及另一个伸缩机构10的通孔通过螺母固定。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中所述伸缩机构10为手动伸缩杆，所述手动伸缩杆包括两个匹配的螺纹套筒，成本较低，使用方便。
当然，所述伸缩机构10为电动伸缩杆，或者液压伸缩杆，使用更加方便，提高了测量效率。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中所述第一立柱3与第二立柱5之间通过横梁17连接。
优选的，在上述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法中所述监测箱6还设有显示器15，所述中央处理单元与显示器15信号连接，通过显示器15可以显示防屈曲约束支撑1的轴线所在平面与第一立柱3和第二立柱5的轴心线所在平面之间的安装偏差θ的大小以及报警信息。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将一用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置放置于防屈曲约束支撑下方位置，所述防屈曲约束支撑的上端通过第一耳板固定于第一立柱上，所述防屈曲约束支撑的下端通过第二耳板固定于第二立柱上，所述用于防屈曲约束支撑施工效果的评估装置包括：监测箱、第一激光探头、第二激光探头、第三激光探头、伸缩机构、支撑座、轴线对中板、高度测量靶板以及竖向临时靶板，所述轴线对中板与所述第二激光探头分别安装于所述支撑座上，且所述第二激光探头的激光方向与所述轴线对中板相平行且射向第一耳板的下底面，通过伸缩机构使得轴线对中板贴合于防屈曲约束支撑的外表面，所述第一耳板的下底面水平设置，所述伸缩机构的下端与监测箱固定连接，所述伸缩机构的上端与支撑座通过临时固定螺栓和螺母连接，松开螺母时，所述支撑座能够绕所述临时固定螺栓转动，拧紧螺母时，所述支撑座与所述伸缩机构固定连接，所述高度测量靶板安装于所述伸缩机构的上部且与伸缩机构的轴向相垂直，所述第一激光探头与第二激光探头分别安装于所述监测箱上，所述第三激光探头的激光方向与伸缩机构的伸缩方向平行，所述第二激光探头的激光方向与第一激光探头的激光方向相垂直且射向第一立柱，在第一立柱的外侧设置所述竖向临时靶板，使得第一激光探头射至竖向临时靶板的投射点与第二激光探头射至第一耳板的下底面的投射点的连线与第一立柱平行，所述监测箱设有中央处理单元和显示器，所述中央处理单元分别与第一激光探头、第二激光探头以及第三激光探头信号连接，临时固定螺栓的轴心线位于第一激光探头的激光所在平面内；
步骤2，在中央处理单元中设置偏阈值θmax以及常量值a、b、c、d，其中a是第一激光探头至临时固定螺栓的轴心线的水平方向距离，b是第三激光探头至地面的距离,c是第三激光探头至临时固定螺栓的轴心线的高度方向距离，d是第二激光探头至临时固定螺栓的轴心线沿着自身激光方向的距离；
步骤3，通过第一激光探头测得第一激光探头至竖向临时靶板的投射点的距离L2’，通过第二激光探头测得第二激光探头至第一耳板的下底面之间的距离L1’，通过第三激光探头测得第三激光探头至高度测量靶板的距离H1’，测量第二激光探头射至第一耳板的下底面的投射点至地面的距离H2；
步骤4，所述中央处理单元通过公式一计算防屈曲约束支撑的轴线所在平面与第一立柱和第二立柱的轴心线所在平面之间的安装偏差θ，所述公式一是θ＝|(L2”-L2)/L1|，其中，L2是临时固定螺栓的轴心线至竖向临时靶板的水平方向距离，L2＝L2’+a，L1是临时固定螺栓的轴心线沿着第二激光探头的激光方向至第一耳板的下底面的距离，L1＝L1’+d，L2”是根据公式二获得的理论距离，所述公式二是L2”＝sqrt(L1^2-(H2-H1)^2),其中，H1＝b+H1’+c；
步骤5，如果θ>θmax，则报警，重新安装防屈曲约束支撑；如果θ≤θmax，表明防屈曲约束支撑的轴线所在平面与第一立柱和第二立柱的轴心线所在平面之间的安装偏差符合要求。
2.如权利要求1所述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，重新安装防屈曲约束支撑后，重复步骤1至步骤5，直至θ≤θmax。
3.如权利要求1所述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，所述伸缩机构的数量为两个，分别设置于安装座的两侧，所述伸缩机构以及安装座上对应开设供临时固定螺栓的螺纹部分穿越的通孔，所述临时固定螺栓的螺纹部依次穿经其中一个伸缩机构的通孔、安装座的通孔以及另一个伸缩机构的通孔通过螺母固定。
4.如权利要求1所述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，所述伸缩机构为手动伸缩杆，所述手动伸缩杆包括两个匹配的螺纹套筒。
5.如权利要求1所述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，所述伸缩机构为电动伸缩杆。
6.如权利要求1所述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，所述伸缩机构为液压伸缩杆。
7.如权利要求1所述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，所述第一立柱与第二立柱之间通过横梁连接。
8.如权利要求1所述的用于防屈曲约束支撑施工效果的评估方法，其特征在于，所述监测箱还设有显示器，所述中央处理单元与显示器信号连接。
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