CN115478628B - 中部交错叠接可相互转动的组装x形防屈曲支撑 - Google Patents

Abstract

中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，它涉及一种X形防屈曲支撑结构。本发明为了解决现有的约束构件中部固定的X形防屈曲支撑难以满足转动变形能力的要求，导致两方向内置支撑与约束构件间的不利挤压作用，存在挤压作用增强甚至损坏约束构件的问题。本发明公开了两种两方向的约束构件和两方向的内置钢板支撑均可在中部可相互转动的组装X形防屈曲支撑构造。第一种：通过中部区域开圆弧形槽孔来实现两方向的约束构件间相互转动；第二种：通过中部盖板边缘局部加厚形成的导槽来实现两方向的约束构件间相互转动。本发明用于高烈度地震区的抗震支撑钢框架等结构中。

Description

中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑

技术领域

本发明涉及一种X形防屈曲支撑结构，具体涉及一种中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑。

背景技术

随着建筑行业的飞速发展，X形防屈曲支撑的结构也在不断的被创新，但不同的X形防屈曲支撑有其自身的特点，如：

1)已有X形防屈曲支撑的构造中，当采用常用的钢管内填混凝土或砂浆等约束构件一体化制作的防屈曲支撑时，不利于检修和更换内置支撑，内置支撑低周疲劳断裂后，即使约束构件保存完好也很难被重复利用。当在结构平面内(即X形支撑所在平面内)采用两个单斜防屈曲支撑直接交错构成X形支撑时，两支撑间无相互支承作用，不能发挥X形支撑的优势。当X形支撑用于中心支撑钢框架结构中时，还将导致支撑沿结构平面外对端部被撑框架产生较大的偏心作用，对结构受力不利；

2)现有X形防屈曲支撑的构造中，常采用将两方向的约束构件在中部固定连接或者采用将两方向内置支撑在中部固定连接。这导致楼层侧移后，两方向的约束构件在随两方向内置支撑侧移的过程中，在整个X形支撑平面内，约束构件与支撑二者变形协调性较差，约束构件与支撑的平面内接触挤压等交互作用复杂，难于准确合理留置二者间的适宜间隙量值，且易导致支撑出现非预期的破坏；

3)现有X形防屈曲支撑的构造中，常将两方向内置支撑在中部进行固定连接，中部大的弹性连接段将减小内置支撑的屈服段长度和降低支撑的低周疲劳寿命，进而劣化支撑的延性和耗能能力。特别是，内置支撑中部的固定连接必将导致结构侧移后一个方向支撑的受力和变形会直接影响另一个方向支撑的受力和变形，使两支撑间的交互作用趋于复杂，对支撑受力不利，还将导致支撑滞回性能复杂化和难于准确预测；

4)目前将约束构件呈X形一体化制作的X形防屈曲支撑的构造中，因约束构件中部采用固定连接，两个方向的约束构件不能相对转动。在内置支撑发生大的侧移后，两内置支撑间夹角变化可能导致内置支撑与约束构件间的侧移和转动变形难于协调而使内置支撑对约束构件有较强的挤压作用甚至损坏约束构件，也将使两支撑间的交互作用趋于复杂。这对支撑受力不利，将难于准确预测X形防屈曲支撑的受力和变形性能，且难于实现约束构件重复利用；

5)目前约束构件一体化制作的X形防屈曲支撑，为使两个方向防屈曲支撑上下表面平齐，在构造上，约束构件中需添加衬板。因为衬板的存在，导致钢板支撑两侧的约束构件截面不对称，一方面增加了用钢量，另一方面每个支撑方向的约束构件为单侧带有衬板的单轴对称截面，使支撑制作和设计均复杂化，难于准确预测支撑的整体稳定性能和受力性能；

6)现有内置支撑交错贯通的防屈曲支撑构造中，约束构件呈X形一体化制作时，约束构件的下部槽口与内置支撑下部加劲肋上端间直接接触而没有留置二者间沿支撑轴向的间隙，导致结构大侧移后，一个方向内置支撑侧移的同时，其与中部约束构件接触后，会严重挤压另一个方向约束构件的下半段，使下半段约束构件轴向压力骤增，这有悖于约束构件主要用于抗弯和应尽量避免轴向受压的设计原则和受力特点。同时，严重挤压还会使该方向约束构件承受大幅额外的平面内弯矩，导致约束构件出现平面内塑性弯曲变形，难于重复利用，且使支撑滞回特性复杂化，对X形防屈曲支撑受力极为不利；

7)专利号为CN202010669514.1，专利名称为：内置钢板交错贯通组装式X形防屈曲支撑的发明专利，其公开的防屈曲支撑因可大幅屈服和耗能常用于高烈度地震区的抗震支撑钢框架等结构中，支撑端部常通过焊接等方式与钢梁连接。然而，结构在大的水平地震作用下，当楼面钢梁发生屈服或因局部塑性发展较大等状况导致钢梁轴向拉伸或压缩变形较大时，会导致X形支撑中两方向支撑的上端与钢梁连接处(或两方向支撑的下端与钢梁连接处)的水平侧移不一致，进而导致两方向支撑间夹角变化进一步增大，这将对X形防屈曲支撑两方向支撑间相互转动能力的需求进一步提高。目前已有的约束构件中部固定的X形防屈曲支撑难以满足此转动变形能力要求，将使两方向内置支撑与约束构件间的不利挤压作用增强甚至损坏约束构件。

综上所述，现有的约束构件中部固定的X形防屈曲支撑难以满足转动变形能力的要求，导致两方向内置支撑与约束构件间的不利挤压作用，存在挤压作用增强甚至损坏约束构件的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的约束构件中部固定的X形防屈曲支撑难以满足转动变形能力的要求，导致两方向内置支撑与约束构件间的不利挤压作用，存在挤压作用增强甚至损坏约束构件的问题。进而提供一种中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑。

本发明的技术方案是：

本发明共提供了两种两方向的约束构件和两方向的内置钢板支撑均可在中部可相互转动的组装X形防屈曲支撑构造。其中，方案一为：通过中部区域开圆弧形槽孔来实现两方向的约束构件间相互转动；方案二为：通过中部盖板边缘局部加厚形成的导槽来实现两方向的约束构件间相互转动。

方案一：中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，它包括第一钢板支撑、第二钢板支撑、两个第一通长约束骨架、四个第一半长约束骨架、两组第一开孔约束板条、两个开孔连接板、多个开孔角钢和第一开孔薄板条组件，第二钢板支撑和其中一组第一开孔约束板条安装在其中一个第一通长约束骨架上，两个第一半长约束骨架之间通过一个开孔连接板连接并跨越第一通长约束骨架的中部，且两个第一半长约束骨架与第一通长约束骨架之间形成X形约束构件并在中部可相互转动，第一开孔薄板条组件安装在X形交叉支撑约束构件上，第一钢板支撑和另外一组第一开孔约束板条安装在两个第一半长约束骨架上，另外一个第一通长约束骨架扣装在两个第一半长约束骨架这侧的上部，每个第一半长约束骨架在靠近整个支撑中部的一端上均焊接有两个开孔角钢，另外两个第一半长约束骨架通过另外一个开孔连接板连接并跨越第一通长约束骨架的中部；其中，在第一通长约束骨架的中部区域开设圆弧形槽孔用来实现X形约束构件两方向的相互转动，且依靠穿越第一圆弧形槽孔的不施加预拉力的高强度螺栓来实现中部约束构件间沿第一钢板支撑和第二钢板支撑厚度方向的相互拉结；第一通长约束骨架包括第一通长开孔约束钢板和第一通长矩形钢管，第一通长矩形钢管沿第一通长开孔约束钢板的长度方向焊接，其中，第一通长开孔约束钢板的中部为圆形，且所述圆形上开设四个第一圆弧形槽孔，第一通长开孔约束钢板和第一通长矩形钢管的端部均开设有第一槽口。

方案二：中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，它包括第一钢板支撑、第二钢板支撑、两个第二通长约束骨架、四个第二半长约束骨架、两组第二开孔约束板条、第二开孔薄板条组件和两个圆形盖板，第二开孔薄板条组件安装在其中一个第二通长约束骨架上，一组第二开孔约束板条和第一钢板支撑安装在所述一个第二通长约束骨架上，两个第二半长约束骨架扣装在第二开孔约束板条上，且第二半长约束骨架的一端设有圆弧形的端部局部加厚凸起，第二半长约束骨架的另一端端部设有端部开口槽，另外一组第二开孔约束板条安装在第二半长约束骨架上，第二钢板支撑安装在第二开孔约束板条上，第二开孔薄板条组件安装在第二开孔约束板条上，另外两个第二半长约束骨架设置在另外一组第二开孔约束板条的外侧面上，另外一个第二通长约束骨架安装在第二开孔薄板条组件上，形成X形的约束构件，两个圆形盖板分别扣装在X形的约束构件的中部，通过圆形盖板边缘局部加厚形成的导槽来实现两方向的约束构件间相互转动。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、采用装配式构造，在结构平面内，两方向约束构件和内置支撑中部均采用能相互转动的交错叠接构造，使X形布置易于实现同时尽可能发挥防屈曲支撑良好的抗震性能，便于检修和更换内置支撑，且组装构造便于重复利用约束构件。中部叠接后还可有效减小每个方向防屈曲支撑在平面内、平面外的计算长度，发挥两方向支撑的相互支承作用，有望进一步提高防屈曲支撑的整体稳定承载力，使约束构件的设计更加经济。交错叠接构造可确保每个内置支撑沿结构平面外的偏心仅约半个钢板支撑的厚度，可大幅较小支撑端部对被撑框架的偏心作用，有利于结构的受力；

2、将约束构件中部开设圆弧槽孔，两个方向的内置支撑和约束构件在各自中部交错叠接后均可以相对转动而不固定，但两方向约束构件在平面外仍可相互牵制，仍能实现X形防屈曲支撑中两方向支撑相互支承的优势。楼层侧移后，两方向的约束构件在随两方向内置支撑侧移的过程中，在整个X形支撑平面内，约束构件与支撑二者变形协调性增强，避免约束构件与支撑平面内的复杂交互作用和支撑出现非预期的破坏，且便于准确合理留置二者间的适宜间隙量值；

3、采用装配式X形约束构件内置交错贯通的两钢板支撑制成X形防屈曲支撑，在支撑所在平面内，内置支撑和约束构件在支撑中部均不固定连接，两内置支撑的屈服段不连接也无截面突变，加长了支撑屈服段，改善了支撑的延性和耗能能力。特别是，两内置支撑在中部交错贯通的构造，使两方向内置支撑的受力和变形相对自由，可避免两方向复杂的平面内不利交互作用，有望改善支撑的受力性能，使支撑滞回性能更稳定和便于准确预测；

4、将约束构件中部开设圆弧槽孔并穿设不施加预拉力的高强螺栓(或采用边缘局部加厚形成导槽圆的形盖板并用施加预拉力高强度螺栓连接)，可实现中部约束构件交错叠接且可相互转动的构造。当结构在平面内侧移后，随两内置支撑在平面内夹角的变化，两方向的约束构件间也可在平面内相互转动而产生相对夹角的变化，在合理利用相互支承作用的同时，可有效避免约束构件与内置支撑在平面内复杂的相互挤压作用。这使X形防屈曲支撑受力更明确，利于内置支撑与约束构件间的协调变形，避免约束构件破坏，更易实现约束构件被重复利用，且便于准确预测X形防屈曲支撑的受力和变形性能；

5、在约束构件中部开设圆弧槽孔(或在圆形盖板边缘局部加厚形成导槽)，两个方向约束构件在中部交错叠接。在构造上，约束构件中不需额外的衬板，可进一步减小支撑用钢量和自重，使X形支撑设计更经济。特别是，去除衬板后将使每个支撑方向的钢板支撑两侧的约束构件截面对称，约束构件为双轴对称截面，便于支撑的制作和设计，也便于准确预测支撑的整体稳定性能和受力性能；

6、约束构件中部开设便于相互转动的圆弧槽孔(或在圆形盖板边缘局部加厚形成导槽)且采用交错叠接的构造，并将约束构件敷设在交错贯通的两内置支撑上，约束构件的上、下部槽口与内置支撑上、下端加劲肋可能产生接触的相应区域均留置沿支撑轴向的间隙。这可避免结构大侧移后X形防屈曲支撑两个方向的约束构件承受严重的额外轴压力和弯矩，使支撑滞回特性更接近预期且有利于X形防屈曲支撑的受力，便于实现约束构件主要用于抗弯和应尽量避免承受轴压力的设计原则和受力特点。

7、X形防屈曲支撑可用于高烈度地震区的抗震支撑钢框架等结构中。考虑结构在大的水平地震作用下，钢梁可能因发生屈服或局部大的塑性发展等因素导致钢梁轴向拉伸或压缩变形较大，导致X形支撑中两方向支撑的上端与钢梁连接处(或两方向支撑的下端与钢梁连接处)的水平侧移不一致，进而提高对X形防屈曲支撑两方向支撑间相互转动能力的需求。相对于已有的约束构件中部固定的X形防屈曲支撑，本发明的约束构件可通过中部的相互转动构造来满足X形防屈曲支撑两方向支撑间相互转动能力的进一步需求，可避免约束构件与内置支撑间产生较强的挤压作用，避免约束构件受损和破坏。这可改善支撑的受力性能，进一步提高结构大震作用下的抗震性能。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一(方案一)安装在钢框架中的整体结构轴侧示意图，其中，M表示钢梁，N表示钢柱，两个钢梁和两个钢柱组成钢框架；

图2是本发明的主视图；图3是图2沿C-C处的剖视图；图4是图2沿D-D处的剖视图；图5是图2在1-1处的端面图；图6是图2在4-4处的断面图；图7是图2在2-2处的断面图；图8是图2在5-5处的断面图；图9是图2在3-3处的断面图；图10是图2在6-6处的断面图；图11是方案一的轴侧图；图12是第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2交错设置时的示意图；图13是第一通长约束骨架A-3的正面示意图；图14是图13的背面示意图；图15是第一通长约束骨架A-3去掉第一通长矩形钢管A-3-2后的结构示意图；图16是第一通长矩形钢管A-3-2的结构示意图；图17是第一半长约束骨架A-4的正面示意图；图18是图17的背面示意图；图19是半长开口约束板A-4-1的结构示意图；图20是半长矩形钢管A-4-2的结构示意图；图21是开孔角钢A-9的轴侧图；图22是上下两部分半长约束骨架连接时的正面图；图23是图22的背面图；图24是第一开孔约束板条A-5交错设置的示意图；图25是对开孔薄板条及四个圆弧段薄板共平面示意图；

图26是开孔连接板的示意图；图27是半长开孔约束钢板与另一方向开孔约束板条共平面的正面示意图；图28是图27的背面示意图。

图29是本发明具体实施方式六(方案二)安装在钢框架中的整体结构轴侧示意图；图30是方案二的轴测图；图31是图30另外一个角度的示意图；图32是第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2交错设置时的示意图；图33是第二通长约束骨架B-1的正面视图；图34是图33的背面视图；图35是第二通长约束骨架B-1的正面示意图；图36是第二半长矩形钢管B-1-2的结构示意图；图37是第二半长约束骨架B-2的正视图；图38是图37的背面示意图；图39是第二半长约束骨架B-2的示意图；图40是半长矩形钢管B-1-2的示意图；图41是第二开孔约束板条B-3的示意图；图42是第二开孔薄板条组件B-4的示意图；图43是圆形盖板B-5的正面示意图；图44是图43的背面示意图；图45是半长开孔约束钢板与另一方向开孔约束板条共面的正面图；图46是图45的背面示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图28说明本实施方式，本实施方式的中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑包括第一钢板支撑A-1、第二钢板支撑A-2、两个第一通长约束骨架A-3、四个第一半长约束骨架A-4、两组第一开孔约束板条A-5、两个开孔连接板A-8、多个开孔角钢A-9和第一开孔薄板条组件A-6，

第二钢板支撑A-2和其中一组第一开孔约束板条A-5安装在其中一个第一通长约束骨架A-3上，两个第一半长约束骨架A-4之间通过一个开孔连接板A-8连接并跨越第一通长约束骨架A-3的中部，且两个第一半长约束骨架A-4与第一通长约束骨架A-3之间形成X形约束构件并在中部可相互转动，第一开孔薄板条组件A-6安装在X形交叉支撑约束构件上，第一钢板支撑A-1和另外一组第一开孔约束板条A-5安装在两个第一半长约束骨架A-4上，另外一个第一通长约束骨架A-3扣装在两个第一半长约束骨架A-4这侧的上部，每个第一半长约束骨架A-4在靠近整个支撑中部的一端上均焊接有两个开孔角钢A-9，另外两个第一半长约束骨架A-4通过另外一个开孔连接板A-8连接并跨越第一通长约束骨架A-3的中部；其中，在第一通长约束骨架A-3的中部区域开设圆弧形槽孔A-3-3用来实现X形约束构件两方向的相互转动，且依靠穿越第一圆弧形槽孔A-3-3的不施加预拉力的高强度螺栓来实现中部约束构件间沿第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2厚度方向的相互拉结，不施加预拉力是为了确保约束构件间摩擦作用小，可以顺滑转动；第一通长约束骨架A-3包括第一通长开孔约束钢板A-3-1和第一通长矩形钢管A-3-2，第一通长矩形钢管A-3-2沿第一通长开孔约束钢板A-3-1的长度方向焊接，其中，第一通长开孔约束钢板A-3-1的中部为圆形，且所述圆形上开设四个第一圆弧形槽孔A-3-3，第一通长开孔约束钢板A-3-1和第一通长矩形钢管A-3-2的端部均开设有第一槽口A-3-4。

本实施方式的第一通长开孔约束钢板A-3-1的中部区域上还开了4个大圆孔，这是供拧紧螺栓留置的。

具体实施方式二：结合图12说明本实施方式，本实施方式的第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2的结构相同，且第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2的端部两侧均固接有与第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2垂直的第一钢板加劲肋A-7。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图17至图20说明本实施方式，本实施方式的第一半长约束骨架A-4包括半长开口约束板A-4-1、半长矩形钢管A-4-2和开孔角钢A-9，半长开口约束板A-4-1的一端向两侧凸出设有带圆弧形槽孔的小耳板A-4-4，半长开口约束板A-4-1的一端端部开设有第二槽口A-4-5，半长矩形钢管A-4-2的一端为局部削去一定厚度的钢管A-4-6，半长矩形钢管A-4-2的另一端设有第三槽口A-4-7。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图24说明本实施方式，本实施方式的每组第一开孔约束板条A-5均包括两个平行布置的长板条A-5-1，且每根长板条A-5-1上等间距开设有螺栓孔A-5-2。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图25说明本实施方式，本实施方式的第一开孔薄板条组件A-6包括八个短薄板条A-6-1和四个圆弧段薄板条A-6-2，八个短薄板条A-6-1中每两个平行布置为一组，四组短薄板条拼接布置形成X形布置，四个圆弧段薄板条A-6-2布置在X形交叉支撑的中部，所述圆弧段薄板条A-6-2上开设有第二圆弧形槽孔A-6-3。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式一至具体实施方式五中所公开的技术方案为本发明的方案一，即：通过中部区域开圆弧形槽孔来实现两方向的约束构件间相互转动，其中，内置的两个钢板支撑(指第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2)完全相同，每根支撑两端均设置钢板加劲肋，两端的加劲肋尺寸相同并与钢板支撑焊接连接，两钢板支撑彼此不连接，呈X形交叉布置(图12)。

通长支撑约束骨架(指第一通长约束骨架A-3)由通长开孔约束钢板(指第一通长开孔约束钢板A-3-1)和通长矩形钢管(指第一通长矩形钢管A-3-2)焊接制成，其中通长开孔约束钢板在中部区域局部凸出为圆形并开设四个圆弧形槽孔和四个大圆孔(大圆孔为穿入螺栓和拧紧螺栓提供空间)，两端开槽口，通长矩形钢管两端也开槽口。两个方向的通长约束骨架完全相同。

半长约束骨架(指第一半长约束骨架A-4)由半长开孔约束钢板(指半长开口约束板A-4-1)、半长矩形钢管A-4-2和开孔角钢A-9焊接制成，其中半长开孔约束钢板一端局部凸出开有圆弧形槽孔的小耳板，另一端开槽口，半长矩形钢管一端局部削去一定厚度的钢管，另一端开槽口。同一方向的上部分半长约束骨架与下部分半长约束骨架通过开孔连接板用高强螺栓连接，上部分半长约束骨架与下部分半长约束骨架完全相同，并且两个方向的半长约束骨架也完全相同(即4个半长约束骨架完全相同)。

所有的开孔约束钢板与矩形钢管所开槽口尺寸均相同(即16个槽口尺寸均相同)。沿支撑1方向(指第一钢板支撑A-1所在的方向)的半长开孔约束钢板与沿支撑2方向(指第二钢板支撑A-2所在的方向)的开孔约束板条共平面设置；同样的，沿支撑2方向的半长开孔约束钢板与沿支撑1方向的开孔约束板条也共平面设置。

沿钢板支撑厚度方向，在半长开孔约束钢板与同方向开孔约束板条之间，设置相应方向的开孔薄板条，所有的开孔薄板条也共平面设置。为便于组装，开孔约束钢板、开孔约束板条、开孔薄板条和开孔连接板上均开螺栓孔。所有的钢板支撑、开孔约束板条、开孔约束钢板厚度均相同。沿两个支撑方向，矩形钢管截面相同但外表面并不平齐(相差一个钢板支撑厚度)。

具体实施方式六：结合图29至图46说明本实施方式，本实施方式包括第一钢板支撑A-1、第二钢板支撑A-2、两个第二通长约束骨架B-1、四个第二半长约束骨架B-2、两组第二开孔约束板条B-3、第二开孔薄板条组件B-4和两个圆形盖板B-5，第二开孔薄板条组件B-4安装在其中一个第二通长约束骨架B-1上，一组第二开孔约束板条B-3和第一钢板支撑A-1安装在所述一个第二通长约束骨架B-1上，两个第二半长约束骨架B-2扣装在第二开孔约束板条B-3上，且第二半长约束骨架B-2的一端设有圆弧形的端部局部加厚凸起B-2-1，第二半长约束骨架B-2的另一端端部设有端部开口槽B-2-2，另外一组第二开孔约束板条B-3安装在第二半长约束骨架B-2上，第二钢板支撑A-2安装在第二开孔约束板条B-3上，第二开孔薄板条组件B-4安装在第二开孔约束板条B-3上，另外两个第二半长约束骨架B-2设置在另外一组第二开孔约束板条B-3的外侧面上，另外一个第二通长约束骨架B-1安装在第二开孔薄板条组件B-4上，形成X形的约束构件，两个圆形盖板B-5分别扣装在X形的约束构件的中部，通过圆形盖板B-5边缘局部加厚形成的导槽来实现两方向的约束构件间相互转动。

本实施方式的第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2的端部两侧均固接有与第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2垂直的第一钢板加劲肋A-7。

具体实施方式七：结合图30至图31、图33至图36说明本实施方式，本实施方式的第二通长约束骨架B-1包括第二通长开孔约束钢板B-1-1和两个第二半长矩形钢管B-1-2，第二通长开孔约束钢板B-1-1的中部为圆形板，两个第二半长矩形钢管B-1-2以圆形板为中心，分别安装在第二通长开孔约束钢板B-1-1长度方向上，且两个第二半长矩形钢管B-1-2均位于第二通长开孔约束钢板B-1-1的同侧。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图37至图40说明本实施方式，本实施方式的第二半长约束骨架B-2上设有局部加厚凸起B-2-1的一侧端面上安装有第三半长矩形钢管B-2-3。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图41、图45和图46说明本实施方式，本实施方式的每组第二开孔约束板条B-3均包括两个板条B-3-1，每个板条B-3-1的中部均布局凸出为半圆B-3-2，且两个板条B-3-1径向布置。其它组成和连接关系与具体实施方式七或八相同。

具体实施方式十：结合图43至图44说明本实施方式，本实施方式的圆形盖板B-5包括本体B-5-2、四个加厚凸台B-5-1、第一局部加厚凸起B-5-3和第二局部加厚凸起B-5-4，四个加厚凸台B-5-1以圆形阵列的方式安装在本体B-5-2的圆周上，其中相邻两个加厚凸台B-5-1之间加工有第一局部加厚凸起B-5-3，与第一局部加厚凸起B-5-3相对的相邻两个加厚凸台B-5-1之间加工有第二局部加厚凸起B-5-4，本体B-5-2、四个加厚凸台B-5-1、第一局部加厚凸起B-5-3和第二局部加厚凸起B-5-4制成一体，加厚凸台B-5-1上设置螺栓孔，依靠穿越凸台B-5-1的不施加预拉力的高强度螺栓来实现中部约束构件间沿第一钢板支撑A-1和第二钢板支撑A-2厚度方向的相互拉结。其它组成和连接关系与具体实施方式一至九中任意一项相同。

具体实施方式六至具体实施方式十中所公开的技术方案为本发明的方案二，即：第二种构造：通过中部盖板边缘局部加厚形成的导槽来实现中部约束构件可相互转动，其中，内置的两个钢板支撑完全相同，每根支撑两端均设置钢板加劲肋，两端的加劲肋尺寸相同并与钢板支撑焊接连接，两钢板支撑彼此不连接，呈X形交叉布置。

通长约束骨架(指第二通长约束骨架B-1)由第二通长开孔约束钢板B-1-1和两个第二半长矩形钢管B-1-2焊接制成，其中第二通长开孔约束钢板B-1-1在中部区域局部凸出为圆形，两端开槽口，第二半长矩形钢管B-1-2一端截面切削成圆弧状，另一端开槽口。两个方向的通长约束骨架完全相同。

半长约束骨架由半长开孔约束钢板和半长矩形钢管焊接制成，其中半长开孔约束钢板一端截面切削成圆弧状并局部加厚，另一端开槽口。半长矩形钢管一端截面切削成圆弧状，另一端开槽口。同一方向的上部分半长约束骨架与下部分半长约束骨架完全相同，并且两个方向的半长约束骨架也完全相同(即4个半长约束骨架完全相同)。所有的开孔约束钢板与矩形钢管所开槽口的尺寸相同(即16个槽口尺寸相同)。圆形盖板开有螺栓孔并在边缘局部区域进行加厚。沿支撑2方向的半长开孔约束钢板与沿支撑1方向的开孔约束板条共平面设置；同样的，沿支撑1方向的半长开孔约束钢板与沿支撑2方向的开孔约束板条也共平面设置。沿钢板支撑厚度方向，在通长开孔约束钢板与开孔约束板条之间，设置相应的开孔薄板条。为便于组装，开孔约束钢板、开孔约束板条和开孔薄板条上均开螺栓孔。所有的钢板支撑、开孔约束板条、开孔约束钢板厚度均相同。沿两个支撑方向，矩形钢管截面相同但外表面并不平齐(相差约一个钢板支撑厚度)。

本发明在外形上，整个组装X形防屈曲支撑在一个立面上呈X形；另一个立面上基本为矩形。

本发明的连接关系如下：

正背面的约束骨架和开孔约束板条等通过高强度螺栓连接，将内置交错贯通彼此不连接的两钢板支撑封装在内(见图11-图12，图30-图31)。应注意的是，相对于已有的X形防屈曲支撑，本发明的两个方向的约束构件既可在中部实现相互支承作用，也可相互转动。钢板支撑与端部的加劲肋焊接形成。正面或背面的约束骨架焊接制成。开孔约束板条和开孔薄板条与约束骨架用高强度螺栓进行连接。沿每个内置钢板支撑轴向，约束构件的两端开槽部件的槽口与相应支撑两端的加劲肋均留有适宜距离的轴向空隙，且两端留置的空隙相同。还应注意的是，相对于已有的X形防屈曲支撑，本发明在约束构件的上、下部槽口与内置支撑的上、下端加劲肋之间均留置沿支撑轴向的间隙。

本发明的传动关系如下：

如图1和图29所示，水平地震或风作用下，当相邻的上、下楼层发生相对水平侧移时，组装X形防屈曲支撑水平向往复位移，整个支撑水平侧移时连接在框架梁上的内置支撑沿轴向受压缩短或受拉伸长。支撑受压缩短时，因支撑两端加劲肋与约束构件的开槽部件(开孔约束钢板和矩形钢管)的槽口间留有空隙，支撑可相对于约束构件沿支撑轴向自由变形。特别是，相对于已有的X形防屈曲支撑，本发明在约束构件的上、下部槽口与内置支撑的上、下端加劲肋之间可能产生接触的相应区域均留置沿支撑轴向的间隙。这将使支撑水平侧移过程中，两钢板支撑轴向拉、压变形更加顺畅，可避免现有X形防屈曲支撑中约束构件下部槽口与内置钢板支撑下端加劲肋间无间隙导致的结构大侧移后X形防屈曲支撑两个方向的约束构件承受严重的额外轴压力和弯矩且导致约束构件屈服甚至破坏的不利后果。同时，本发明在约束构件的上、下部槽口与内置支撑的上、下端加劲肋之间均留置轴向间隙的做法，将有利于X形防屈曲支撑的受力，更加便于实现约束构件主要用于内置支撑轴向顺畅变形的前提下为支撑提供正常抗弯作用、应尽量避免约束构件承受轴压力和避免约束构件发生屈服的设计原则和受力特点。因两个方向的约束构件通过圆弧槽孔(或圆形盖板边缘局部加厚形成的导槽)在中部进行连接，在楼层发生较大水平侧移时，相对于已有的约束构件中部固定的X形防屈曲支撑，本发明的约束构件间还可通过中部的相互转动来实时顺应两内置支撑夹角的变化所需求的转动变形，能够确保约束构件在避免承受内置支撑不利的额外挤压作用下顺畅地跟随钢板支撑发生所需的转动，使约束构件顺应转动变形而不屈服。特别是，结构在大的地震作用下，当楼面钢梁发生塑性变形且轴向拉伸或压缩变形较大时，还将对X形防屈曲支撑两方向支撑间相互转动能力的需求进一步提高，相对于已有的约束构件中部固定的X形防屈曲支撑，本发明的约束构件可通过中部的相互转动构造来满足此转动变形能力要求。因X形约束构件敷设在钢板支撑上且二者间留置间隙，当X形支撑水平向侧移时，内置支撑带动约束构件平动和转动。两内置支撑用于承受全部水平力。约束构件以受弯构件的形式为内置支撑提供侧向约束。当X形约束构件能为内置支撑提供足够的侧向约束时，能确保支撑受压不整体失稳。水平往复作用下，两内置支撑在拉、压作用下均可进入屈服并继续承载。约束构件的相互转动构造将使支撑侧移变形更顺畅和受力合理，可避免约束构件发生屈服和破坏。

结合图1至图46说明本发明的工作原理：

组装X形防屈曲支撑实质上是一种通过内置X形钢板支撑屈服耗能、通过X形约束构件提供侧向约束的新型防屈曲支撑。可以通过钢板支撑端部焊接连接等方式，将组装X形防屈曲支撑与钢框架进行连接(图1和图29)。合理的X形防屈曲支撑的构造应该确保支撑能实现如下工作状态：即两支撑在利用相互支承作用提高其受压整体稳定承载力的同时应尽可能地减小二者间的不利交互作用。有鉴于此，本发明在约束构件的上、下部槽口与内置支撑的上、下端加劲肋之间均留置沿支撑轴向的间隙，且在约束构件中部设置圆弧槽孔(或设置圆形盖板边缘局部加厚形成的导槽)来确保两个方向的约束构件可相互转动，并将两方向的内置支撑和约束构件在中部交错叠接，以发挥两方向防屈曲支撑相互支承作用的有利作用，避免防屈曲支撑整体失稳且可进一步减小约束构件的截面尺寸；同时，轴向间隙和中部相互转动的构造用以确保两内置支撑带动约束构件平移和转动过程中钢板支撑可顺畅地轴向拉、压变形，且使约束构件实时顺应因两支撑间夹角变化而产生的转动变形需求，避免约束构件与两内置支撑间不利的交互作用和避免约束构件发生屈服和出现非预期的破坏。

因约束构件与内置钢板支撑间留置间隙，内置支撑受压屈服后将在约束构件的孔壁内发生多波弯曲变形，进而在弯曲变形的波峰或波谷处局部挤压约束构件。本发明构造一在中部的圆形区域采用设置圆弧槽孔和高强螺栓的拉结构造(构造二在中部采用高强螺栓连接正背面两个内设导槽的圆形盖板的构造)，以增强中部区域正、背面约束构件的共同工作能力和局部抗弯能力，提高对内置钢板支撑绕其弱轴多波弯曲变形后施加于约束构件挤压作用的抵抗能力。

每个方向的约束构件应为相应该方向的内置支撑提供连续的抗弯能力，从而保证内置支撑得到约束构件连续的侧向支撑作用。同时，约束构件的构造还应确保一个方向的约束构件应不阻碍另一个方向约束构件的转动。为实现该连续性和不影响相互转动，对于本发明的构造一，在X形约束构件的正、背面，上下两部分半长约束骨架通过开孔连接板经高强度螺栓连接在一起来提高抗弯能力的连续性。同时，开孔连接板跨越另一方向的约束骨架，从而实现两方向约束骨架仍可相互转动的变形意图。对于本发明的构造二，设置圆形盖板边缘局部加厚形成的导槽和半长约束骨架中开孔约束钢板端部局部突出的弧形板条相互扣合来实现约束构件的局部抗弯连续和可相互转动。

施加到支撑上的楼层剪力，由一根受压支撑和另一根受拉支撑以轴向受力的形式共同承担。借助中部的交错叠接构造，受压支撑因得到受拉支撑的侧向支承作用进而可提高其受压整体稳定承载力。组装X形防屈曲支撑在不超过对应支撑轴向屈服位移的楼层侧移工作时，内置X形支撑不屈服，支撑处于弹性；当楼层层间侧移超过对应支撑轴向屈服位移的层间侧移时，内置X形支撑进入屈服，即通过内置X形支撑屈服段的累积塑性发展来耗能。内置支撑上、下端加劲肋端沿支撑的轴向间隙和约束构件中部可相互转动构造来确保两支撑轴向拉压变形和夹角变化顺畅，避免挤压约束构件导致约束构件屈服和损坏，确保X形约束构件和内置支撑的弹性段(即钢板支撑中设置加劲肋的区段)始终处于弹性状态。

本发明创造为中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，按制作顺序，实施方式主要包括以下四方面内容：

1、内置钢板支撑的制作；

2、X形约束构件的制作；

3、内置钢板支撑与X形约束构件间的间隙留置；

4、X形防屈曲支撑的组装。

具体实施过程如下：

1、内置钢板支撑的制作

对钢板支撑和加劲肋制作中所需的钢板切割下料。两根内置钢板支撑呈X形布置，中部不连接。实际制作时钢板支撑与加劲肋可以采用同一块钢板进行下料。

对钢板支撑进行刨边，加劲肋进行边缘修平处理。然后将支撑和加劲肋进行焊接。支撑在设置加劲肋的区段为弹性段，无加劲肋的区段为屈服段。

2、X形约束构件的制作

X形约束构件包括约束骨架、辅助的开孔约束板条(开孔薄板条)和开孔连接板(或圆形盖板)等。

第一种构造：

通长约束骨架由通长开孔约束钢板上焊接通长矩形钢管制成。半长约束骨架由半长开孔约束钢板上焊接半长矩形钢管和开孔角钢形成。

为确保制作尺寸精度和便于准确组装，开孔约束板条、钢板支撑和开孔约束钢板采用相同厚度的钢板制作，实际制作时可以考虑采用同一块钢板进行下料。

第二种构造：

通长约束骨架由通长开孔约束钢板上焊接2个半长矩形钢管制成。

半长约束骨架由半长开孔约束钢板上焊接半长矩形钢管形成。

为确保制作尺寸精度和便于准确组装，开孔约束板条、钢板支撑和开孔约束钢板采用相同厚度的钢板制作，实际制作时可以考虑采用同一块钢板进行下料。

3、内置钢板支撑与X形约束构件间的间隙留置：

为避免受压钢板支撑由于泊松效应沿钢板宽度和厚度方向横向变形后挤压约束构件，在垂直支撑轴向，每根钢板支撑与约束构件间均留置适宜的间隙。通过控制开孔约束板条和开孔薄板条的宽度，留置钢板支撑与约束构件间沿钢板支撑板宽方向的间隙；通过控制开孔薄板条的厚度，留置钢板支撑与约束构件间沿钢板支撑板厚方向的间隙。为实现内置支撑轴向自由变形，避免支撑沿轴向挤压约束构件，在每个方向的钢板支撑两端，沿支撑轴向，在钢板支撑两端的加劲肋和开孔约束钢板以及矩形钢管槽口之间均留置轴向空隙，间隙大小在设计中依据支撑允许的结构最大层间侧移角确定，间隙大小在制作中通过控制约束构件(开孔约束钢板和矩形钢管)端部所开槽口的大小来控制。

4、X形防屈曲支撑的组装

第一种构造：

(1)将支撑2方向的通长约束骨架置于水平面上(开孔约束钢板在上侧)。

(2)将支撑2方向的钢板支撑及其两侧的开孔约束板条共平面放置于该方向通长约束骨架的开孔约束钢板上。

(3)将支撑1方向的两个半长约束骨架在中间穿插放置于与支撑2垂直方向，使得支撑2方向的钢板支撑、约束板条与支撑1方向的半长约束骨架的开孔约束钢板共平面(图25)。

(4)转到组装体的背面，用开孔连接板将支撑1方向上下两部分的半长约束骨架通过高强螺栓进行连接。

(5)转到组装体的正面，初步正确就位后，共平面放置两个方向的开孔薄板条以及小圆弧段薄板条(两个方向共4对开孔薄板条以及4个小圆弧段薄板条)。

(6)在支撑1方向半长约束骨架的开孔约束钢板上叠放钢板支撑1，并且将支撑1方向的开孔约束板条置于该方向开孔薄板条之上。

(7)在支撑1方向叠放通长约束骨架并正确就位。

(8)在支撑2方向穿插叠放该方向的两个半长约束骨架并正确就位。

(9)用连接板将支撑2方向上下两部分的半长约束骨架通过高强螺栓进行连接。

(10)待所有约束构件部件、两内置支撑、以及二者间的间隙等经检查和调整正确后，再装入和拧紧高强度螺栓(圆弧槽孔4个高强螺栓不施加预紧力)，这样便完成了整个X形支撑构件的组装。

第二种构造：

(1)将支撑1方向通长约束骨架置于水平面上(开孔约束钢板在上侧)。

(2)将支撑1方向的开孔薄板条放置于该方向通长约束骨架的开孔约束钢板上并就位。

(3)将支撑1方向的钢板支撑放置于该方向通长约束骨架的开孔约束钢板上，将支撑1方向的开孔约束板条放置于该方向开孔薄板条之上。

(4)将支撑1方向上下两个半长约束骨架置于该方向的开孔约束板条上并准确就位，用并用高强螺栓固定。

(5)将支撑2方向的钢板支撑及其两侧的开孔约束板条置于与支撑1相垂直的方向上，使得支撑2方向的钢板支撑及其两侧的开孔约束板条与支撑1方向的半长约束骨架的开孔约束钢板共平面。

(6)将支撑2方向的开孔薄板条放置于该方向的开孔约束板条之上并准确就位。

(7)在支撑2方向钢板支撑的正面放置该方向通长约束骨架，在背面放置半长约束骨架，准确就位后用高强螺栓固定。

(8)在中间两个方向支撑相互叠加交错的圆盘区域的上下两侧分别放置圆形盖板，准确就位后用高强螺栓固定连接。

如需拆开支撑，可拧开螺栓，按与上述安装相反顺序便可拆下各部件。

在组装之前，先对钢板支撑表面除锈，然后在钢板支撑表面和圆盘的边缘涂刷耐高温和耐老化的润滑脂，减小钢板支撑与约束构件间以及约束构件彼此相互转动区域的摩擦力并防止钢板支撑锈蚀。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (5)

1.一种中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，其特征在于：它包括第一钢板支撑(A-1)、第二钢板支撑(A-2)、两个第一通长约束骨架(A-3)、四个第一半长约束骨架(A-4)、两组第一开孔约束板条(A-5)、两个开孔连接板(A-8)、多个开孔角钢(A-9)和第一开孔薄板条组件(A-6)，

第二钢板支撑(A-2)和其中一组第一开孔约束板条(A-5)安装在其中一个第一通长约束骨架(A-3)上，两个第一半长约束骨架(A-4)之间通过一个开孔连接板(A-8)连接并跨越第一通长约束骨架(A-3)的中部，且两个第一半长约束骨架(A-4)与第一通长约束骨架(A-3)之间形成X形约束构件并在中部可相互转动，第一开孔薄板条组件(A-6)安装在X形交叉支撑约束构件上，

第一钢板支撑(A-1)和另外一组第一开孔约束板条(A-5)安装在两个第一半长约束骨架(A-4)上，另外一个第一通长约束骨架(A-3)扣装在两个第一半长约束骨架(A-4)这侧的上部，每个第一半长约束骨架(A-4)在靠近整个支撑中部的一端上均焊接有两个开孔角钢(A-9)，另外两个第一半长约束骨架(A-4)通过另外一个开孔连接板(A-8)连接并跨越第一通长约束骨架(A-3)的中部；

其中，在第一通长约束骨架(A-3)的中部区域开设圆弧形槽孔(A-3-3)用来实现X形约束构件两方向的相互转动，且依靠穿越第一圆弧形槽孔(A-3-3)的不施加预拉力的高强度螺栓来实现中部约束构件间沿第一钢板支撑(A-1)和第二钢板支撑(A-2)厚度方向的相互拉结；

第一通长约束骨架(A-3)包括第一通长开孔约束钢板(A-3-1)和第一通长矩形钢管(A-3-2)，第一通长矩形钢管(A-3-2)沿第一通长开孔约束钢板(A-3-1)的长度方向焊接，其中，第一通长开孔约束钢板(A-3-1)的中部为圆形，且所述圆形上开设四个第一圆弧形槽孔(A-3-3)，第一通长开孔约束钢板(A-3-1)和第一通长矩形钢管(A-3-2)的端部均开设有第一槽口(A-3-4)；

第一半长约束骨架(A-4)包括半长开口约束板(A-4-1)、半长矩形钢管(A-4-2)和开孔角钢(A-9)，半长开口约束板(A-4-1)的一端向两侧凸出设有带圆弧形槽孔的小耳板(A-4-4)，半长开口约束板(A-4-1)的一端端部开设有第二槽口(A-4-5)，半长矩形钢管(A-4-2)的一端为局部削去一定厚度的钢管(A-4-6)，半长矩形钢管(A-4-2)的另一端设有第三槽口(A-4-7)；

每组第一开孔约束板条(A-5)均包括两个平行布置的长板条(A-5-1)，且每根长板条(A-5-1)上等间距开设有螺栓孔(A-5-2)。

2.根据权利要求1所述的中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，其特征在于：第一钢板支撑(A-1)和第二钢板支撑(A-2)的结构相同，且第一钢板支撑(A-1)和第二钢板支撑(A-2)的端部两侧均固接有与第一钢板支撑(A-1)和第二钢板支撑(A-2)垂直的第一钢板加劲肋(A-7)。

3.根据权利要求1所述的中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，其特征在于：第一开孔薄板条组件(A-6)包括八个短薄板条(A-6-1)和四个圆弧段薄板条(A-6-2)，八个短薄板条(A-6-1)中每两个平行布置为一组，四组短薄板条拼接布置形成X形布置，四个圆弧段薄板条(A-6-2)布置在X形交叉支撑的中部，所述圆弧段薄板条(A-6-2)上开设有第二圆弧形槽孔(A-6-3)。

4.一种中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，其特征在于：它包括第一钢板支撑(A-1)、第二钢板支撑(A-2)、两个第二通长约束骨架(B-1)、四个第二半长约束骨架(B-2)、两组第二开孔约束板条(B-3)、第二开孔薄板条组件(B-4)和两个圆形盖板(B-5)，第二开孔薄板条组件(B-4)安装在其中一个第二通长约束骨架(B-1)上，一组第二开孔约束板条(B-3)和第一钢板支撑(A-1)安装在所述一个第二通长约束骨架(B-1)上，两个第二半长约束骨架(B-2)扣装在第二开孔约束板条(B-3)上，且第二半长约束骨架(B-2)的一端设有圆弧形的端部局部加厚凸起(B-2-1)，第二半长约束骨架(B-2)的另一端端部设有端部开口槽(B-2-2)，另外一组第二开孔约束板条(B-3)安装在第二半长约束骨架(B-2)上，第二钢板支撑(A-2)安装在第二开孔约束板条(B-3)上，第二开孔薄板条组件(B-4)安装在第二开孔约束板条(B-3)上，另外两个第二半长约束骨架(B-2)设置在另外一组第二开孔约束板条(B-3)的外侧面上，另外一个第二通长约束骨架(B-1)安装在第二开孔薄板条组件(B-4)上，形成X形的约束构件，两个圆形盖板(B-5)分别扣装在X形的约束构件的中部，通过圆形盖板(B-5)边缘局部加厚形成的导槽来实现两方向的约束构件间相互转动；

第二通长约束骨架(B-1)包括第二通长开孔约束钢板(B-1-1)和两个第二半长矩形钢管(B-1-2)，第二通长开孔约束钢板(B-1-1)的中部为圆形板，两个第二半长矩形钢管(B-1-2)以圆形板为中心，分别安装在第二通长开孔约束钢板(B-1-1)长度方向上，且两个第二半长矩形钢管(B-1-2)均位于第二通长开孔约束钢板(B-1-1)的同侧；

每组第二开孔约束板条(B-3)均包括两个板条(B-3-1)，每个板条(B-3-1)的中部均布局凸出为半圆(B-3-2)，且两个板条(B-3-1)径向布置；

圆形盖板(B-5)包括本体(B-5-2)、四个加厚凸台(B-5-1)、第一局部加厚凸起(B-5-3)和第二局部加厚凸起(B-5-4)，四个加厚凸台(B-5-1)以圆形阵列的方式安装在本体(B-5-2)的圆周上，其中相邻两个加厚凸台(B-5-1)之间加工有第一局部加厚凸起(B-5-3)，与第一局部加厚凸起(B-5-3)相对的相邻两个加厚凸台(B-5-1)之间加工有第二局部加厚凸起(B-5-4)，本体(B-5-2)、四个加厚凸台(B-5-1)、第一局部加厚凸起(B-5-3)和第二局部加厚凸起(B-5-4)制成一体，加厚凸台(B-5-1)上设置螺栓孔，依靠穿越凸台(B-5-1)的不施加预拉力的高强度螺栓来实现中部约束构件间沿第一钢板支撑(A-1)和第二钢板支撑(A-2)厚度方向的相互拉结。

5.根据权利要求4所述的中部交错叠接可相互转动的组装X形防屈曲支撑，其特征在于：第二半长约束骨架(B-2)上设有局部加厚凸起(B-2-1)的一侧端面上安装有第三半长矩形钢管(B-2-3)。

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