CN205171719U - 槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑，包括横截面为一字形的芯板、无粘结材料层、外围约束套筒和腹部钢板，外围约束套筒截面为上下截面为槽钢，腹部钢板为普通钢板围成的内部为矩形的截面；芯板从端部变截面到外围约束套筒内部长度范围高度方向缩进5mm，外围约束套筒端部槽钢外侧围焊一块10mm~20mm的钢板，芯板的外部包裹无粘结材料层，芯板中心位置对应的外围约束套筒的腹部钢板开塞焊孔和外围约束套筒塞焊连在一起。本实用新型通过将芯板的两侧分别卡设在槽钢套筒腹板约束件内实现面接触约束，提高并且利用了芯材抗局部屈曲的能力，不必填充约束料，使得自重大大降低，钢材利用率很高，从而达到了较好的经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种抗震防灾的建筑结构，属于结构减震被动控制范畴，具体涉及一种槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑及其制作方法，可用于建筑结构中抵抗水平地震作用，提高结构抗震性能。
背景技术
屈曲约束支撑是一种既能提供抗侧刚度又不失稳，又能在强震下稳定地实现消能减震的结构构件。试验表明，在混凝土框架内设置屈曲约束支撑能大幅度提高承载能力、提高结构抗震性能，可望替代某些剪力墙，提高框架结构使用高度。此外，屈曲约束支撑能在工厂预制，易于标准化，安装方便，还有加快施工速度、节约建造成本等优势。
屈曲约束支撑是金属耗能减震装置的一种，其通过耗能核心单元轴向拉压屈服的高效耗能机制，耗散地震输入能量。屈曲约束支撑构件的种类较多，根据外围约束构件的材料划分，主要有三种类型，即混凝土约束型、钢与混凝土组合约束型和纯钢约束型。纯钢约束型屈曲约束支撑较前两种屈曲约束支撑轻，加工速度快，精度易控制，质量易保证。
屈曲约束支撑的核心单元在轴向压力作用下有两种屈曲破坏模式，即整体屈曲与局部屈曲。现有的纯钢型屈曲约束支撑，都是通过加劲板等构造措施限制了核心单元的这两种屈曲破坏模式的发生。常见的核心单元有“一”字形板和“十”字形组合断面等。
但是，现有的纯钢型屈曲约束支撑外围约束套筒在加工中存在制作复杂，焊缝多，核心单元和外围约束套筒之间组装复杂，加工工期长，加工制作成本较高，这将不利于标准化作业和大规模生产。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种制作简单，组装方便，加工工期短，加工制作成本较低，完全通过自身构造起到稳定约束作用的槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑，用于解决现有技术中的上述问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型的技术方案是：
一种槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑，包括横截面为一字形的芯板、无粘结材料层以及套设在所述芯板上的外围约束套筒和腹部钢板，所述外围约束套筒截面为上下截面为槽钢，所述腹部钢板为普通钢板围成的内部为矩形的截面；所述芯板从端部变截面到外围约束套筒内部长度范围高度方向缩进5mm，所述外围约束套筒端部槽钢外侧围焊一块10mm~20mm的钢板，所述芯板的外部包裹无粘结材料层5，由所述无粘离材料层包裹的所述芯板中心位置对应的外围约束套筒的腹部钢板开塞焊孔和所述外围约束套筒塞焊连在一起。
所述外围约束套筒截面中的两根槽钢开口方向同时朝内或同时朝外或反向组合。
所述钢板长度为1~2倍的外围约束套筒高度，宽度为两块腹部钢板外边间距宽度，长度方向起点离外围约束套筒端部为外围约束套筒腹部壁板厚1.5~3倍。
当槽钢开口方向同时朝内或反向时，所述外围约束套筒槽钢翼缘在所述加劲板的位置开槽，使所述加劲板暴露在所述外围约束套筒槽钢翼缘外面。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型通过利用芯材自身抗局部屈曲的能力，实现芯材屈服而不屈曲的耗能机制，可极大地提高钢材利用效率，减小钢材用量；同时，由于制作简单，组装方便，使加工工期缩短，加工制作成本较低，这将有利于标准化作业和大规模生产。
附图说明
图1为本实用新型槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑的示意图；
图2为图1中A-A向的俯视图；
图3为芯板的俯视图；
图4为图1中B-B向的侧视图；
图5为沿图1中C-C的横截面图；
图6为沿图1中D-D的横截面图；
图7为沿图1中E-E的横截面图；
图8为槽钢同时朝内组合的横截面图；
图9为槽钢反向组合的横截面图；
图10为槽钢翼缘在所述加劲板的位置开槽横截面图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图1-10，整个支撑由一字形核心钢板1、附加钢板2、塞焊圆孔3、外围约束套筒槽钢4、无粘结构造层5(由于该层太薄，图中无法显示)、加劲板6和外围约束套筒腹部钢板组成，其中各零部件的具体结构形状和相互之间的连接关系如下所述。
图1-10示出了本实用新型槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑的一种实施方式，包括横截面为一字形的芯板1以及套设在芯板上的外围约束套筒4和腹部钢板7，外围约束套筒4端部两根槽钢外侧各围焊一块10mm~20mm的钢板2。芯板1从端部变截面到外围约束套筒4内部长度范围高度方向缩进5mm，外围约束套筒4端部槽钢外侧围焊一块10mm~20mm的钢板，芯板1的外部包裹无粘结材料层5，由所述无粘离材料层5包裹的所述芯板1中心位置对应的外围约束套筒4的腹部钢板7开塞焊孔和所述外围约束套筒4塞焊连在一起。如图8，9所示，外围约束套筒4截面中的两根槽钢开口方向可以同时朝内或同时朝外或反向组合。钢板长度为1~2倍的外围约束套筒4高度，宽度为两块腹部钢板7外边间距宽度，长度方向起点离外围约束套筒4端部为外围约束套筒4腹部壁板厚1.5~3倍。如图10所示，当槽钢开口方向同时朝内或反向时，外围约束套筒4槽钢翼缘在所述加劲板6的位置开槽，使所述加劲板6暴露在所述外围约束套筒4槽钢翼缘外面。
根据我国《钢结构设计规范》，若仅在“一”字形核心单元的两侧边采用线接触约束，并保证核心钢板的宽厚比不大于就能使其不发生局部屈曲破坏，而该条件又是非常容易满足的。那么对屈曲约束支撑的设计来说，仅需保证其整体稳定性即可，从而大大简化了纯钢型屈曲约束支撑的构造措施，使得用钢量更少，加工制造速度更快捷，质量更容易控制，经济性与实用性更好。
由槽钢4和钢板7组成的外围约束套筒作为屈曲约束支撑的重要组成部分，其抗弯强度需满足，才能确保芯板处于较为理想的轴向拉、压受力状态并产生抗压塑性变形，从而使得屈伸约束支撑发挥优越的耗能性能。
式中为屈曲约束支撑的长度，为钢材弹性模量，为钢管套筒惯性矩，为芯板的屈服段截面面积，为钢材的屈服强度。
本实用新型还包括两边约束一字形纯钢屈曲约束支撑的制作方法，包括以下步骤：
(1)根据屈服承载力与屈服位移要求，选择“一”字形芯板1的尺寸，确保其宽厚比满足设计要求。
(2)根据支撑屈服承载力及长度确定外围约束套筒4和腹部钢板7的厚度与尺寸，使其满足整体稳定要求。
(3)制作芯板1，芯板1从端部变截面到外围约束套筒4内部（离套筒端部约为套筒腹部壁板厚3~6倍）长度范围高度方向缩进5mm。
(4)将加劲板6用对接焊缝焊接在芯板1两端的两表面，然后用无粘结材料层5包裹所述芯板1外围四个面。
(5)将两块腹部钢板7的侧板开槽，开槽高度位置的中心线和上述加劲板6的中心线重合，开槽宽度等于加劲板6的厚度加上焊缝的厚度和无粘结材料层5厚度，开槽长度等于上述加劲板6在外围约束套筒内的长度加上1/50屈曲约束支撑的长度，上述外围约束套筒4内的槽深方向为半圆，使上述加劲板6暴露在外围约束套筒4外面。
(6)当槽钢开口方向同时朝内或反向时，所述外围约束套筒4槽钢翼缘在所述加劲板6的位置可以开槽，使所述加劲板6暴露在所述外围约束套筒4槽钢翼缘外面。
(7)将上述两块腹部钢板7和上下两根槽钢4角部焊接组成外围约束套筒4；外围约束套筒腹部钢板7的内宽为上述芯板1厚度加上两面无粘结材料5的厚度，使上述无粘结材料层5包裹的芯板1紧贴在上述外围约束套筒4内。
(8)在芯板1中心位置对应的外围约束套筒4腹板开塞焊孔，所述芯板1和所述外围约束套筒4塞焊连在一起；
(9)在外围约束套筒4端部两根槽钢2外侧各围焊一块10mm~20mm的钢板2，钢板2长度为1~2倍的套筒高度，宽度为腹部钢板7外边间距宽度，长度方向起点离外围约束套筒4端部约为外围约束套筒4腹部壁板厚1.5~3倍。
综上所述，本槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑无须采用填充材料，完全依靠自身构造起到稳定的约束作用，避免受压芯板在弹性和塑性阶段下的屈曲问题，可极大地提高钢材利用效率，减小钢材用量；同时，本实用新型上下两根槽钢开口方向可以同时朝内、同时朝外、反向等任意组合。由于制作简单，组装方便，使加工工期缩短，加工制作成本较低，这将有利于标准化作业和大规模生产。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
Claims (4)
1.一种槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑，包括横截面为一字形的芯板(1)、无粘结材料层(5)以及套设在所述芯板(1)上的外围约束套筒(4)和腹部钢板(7)，其特征在于：所述外围约束套筒(4)截面为上下截面为槽钢，所述腹部钢板(7)为普通钢板围成的内部为矩形的截面；所述芯板(1)从端部变截面到外围约束套筒(4)内部长度范围高度方向缩进5mm，所述外围约束套筒(4)端部槽钢外侧围焊一块10mm~20mm的钢板，所述芯板(1)的外部包裹无粘结材料层(5)，由所述无粘离材料层(5)包裹的所述芯板(1)中心位置对应的外围约束套筒(4)的腹部钢板(7)开塞焊孔和所述外围约束套筒(4)塞焊连在一起。
2.根据权利要求1所述的槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑，其特征在于：所述外围约束套筒(4)截面中的两根槽钢开口方向同时朝内或同时朝外或反向组合。
3.根据权利要求1所述的槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑，其特征在于：所述钢板长度为1~2倍的外围约束套筒(4)高度，宽度为两块腹部钢板(7)外边间距宽度，长度方向起点离外围约束套筒(4)端部为外围约束套筒(4)腹部壁板厚1.5~3倍。
4.根据权利要求1所述的槽钢套筒约束一字形纯钢屈曲约束支撑，其特征在于：当槽钢开口方向同时朝内或反向时，所述外围约束套筒(4)槽钢翼缘在加劲板(6)的位置开槽，使加劲板(6)暴露在所述外围约束套筒(4)槽钢翼缘外面。
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