CN205653913U - 带u型耗能板的屈曲约束钢支撑 - Google Patents

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仇锦
侯和涛
罗建良
刘晓芳
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Abstract

本实用新型公开了一种带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,涉及一种应用在建筑结构中的耗能钢支撑。所述带有U型耗能板的屈曲约束钢支撑包括外围约束单元、U型板耗能单元和内芯连接单元,所述内芯连接单元穿过所述外围约束单元的纵向两侧面上的通孔并且两端向外伸出,将所述外围约束单元的内腔分为上腔和下腔,所述内芯连接单元的两端用于与建筑物的梁/柱相连接;所述U型板耗能单元设置在所述上腔和下腔内,两个侧壁分别与所述外围约束单元及内芯连接单元采用第二螺栓连接;所述外围约束单元内部两侧壁上设置有隔离所述内芯连接单元的隔离单元。本实用新型耗能能力强、安装方便、更换与修复简单。

Description

带U型耗能板的屈曲约束钢支撑
技术领域
本实用新型涉及一种应用在建筑结构中的耗能钢支撑,特别是指一种带U型耗能板的屈曲约束钢支撑。
背景技术
抗震一直以来都是建筑行业的焦点。框架-支撑结构体系通过结构上的支撑来增大整体结构的抗侧刚度,从而改变了结构在地震作用过程中的耗能机理,有效的改善了传统的利用结构梁柱本身“硬碰硬”式的抗震思想,得到了更为广泛的应用。
传统的钢支撑在承受过大的轴向压力时,会发生整体或者局部屈曲,使其刚度以及承载力急剧下降,大大的影响了耗能能力。为此,需要加大支撑截面来满足设计要求,经济性较差,同时也不能避免在强震作用下受压屈曲。为了充分发挥支撑的抗震性能,避免支撑在承受较大压力时发生屈曲,研究者设计了一种受压时不会屈曲的支撑,即屈曲约束支撑。
目前的屈曲约束支撑按照约束单元所用材料的不同,可以分为灌浆型以及纯钢型两种。灌浆型屈曲约束支撑是指约束材料采用砂浆制作而成,砂浆填充在芯材与外围钢套管之间。由于灌浆型屈曲约束支撑存在灌浆时质量难以控制、自重较大、截面尺寸要求比较严格等不足,应用受到较大限制。纯钢型屈曲约束支撑,是指整个约束材料均使用钢材,制作简单、质量可靠、截面较小、外形美观,应用较为广泛。
现有的屈曲约束钢支撑主要由三部分组成,核心单元、滑动机制单元以及外围约束单元。其核心单元一般是由通长的一或十字型截面钢板组成。滑动机制单元是在核心单元以及约束单元之间提供滑动的界面,一般由无粘结材料制作而成,目的是减小核心单元与外围约束单元之间的摩擦。外围约束单元提供抗侧刚度,防止核心单元在受压过程中屈曲,其一般是通过外包钢管将核心单元以及无粘结材料包裹住,在灌注混凝土形成。
现有的屈曲约束钢支撑具有良好的耗能性能,但在强震作用下会产生较大的塑形变形,而且这种连接方式在大震过后,更换及修复极为困难,如需要检修,则需要拆开外围约束单元进行。如需要更换,则需要整体更换,代价高,无法实现快速更换及修复的目标。
实用新型内容
本实用新型提供一种耗能能力强、安装方便、更换与修复简单的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑。
为解决上述技术问题,本实用新型提供技术方案如下:
一种带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,包括外围约束单元、U型板耗能单元和内芯连接单元,其中:
所述外围约束单元包括相对连接且内部形成空腔的第一约束板和第二约束板,所述第一约束板与第二约束板之间采用第一螺栓连接,所述外围约束单元的纵向两侧面上设置有一对通孔;
所述内芯连接单元穿过所述通孔并且两端向外伸出,将所述外围约束单元内部的空腔分为上腔和下腔,所述内芯连接单元的两端用于与建筑物的梁/柱连接;
所述U型板耗能单元设置在所述上腔和下腔内,所述U型板耗能单元两个侧壁分别与所述外围约束单元及内芯连接单元采用第二螺栓连接;
所述外围约束单元内部前后两侧壁上设置有隔离所述内芯连接单元的隔离单元。
进一步的,所述通孔设置于所述第二约束板的纵向两侧面上。
进一步的,各单元均由钢材制作而成。
进一步的,所述U型板耗能单元为多个并均匀的分布在所述上腔和下腔内。
进一步的,相邻的两个U型板耗能单元开口相对设置。
进一步的,所述隔离单元包括成对设置的隔板、挡板,其中每个隔板的一端均固定设置在所述外围约束单元内部侧壁上且分别位于所述内芯连接单元的上下两侧,每个挡板分别垂直设置在每个隔板的另一端,所述外围约束单元的侧壁、内芯连接单元的前后两端部、隔板和挡板共同围成的四个腔体内设置有若干钢珠。
进一步的,所述隔板与所述外围约束单元之间以及所述隔板与所述挡板之间的连接方式均为焊接。
进一步的,所述U型板耗能单元为直钢板冷弯成型。
进一步的,所述U型板耗能单元为直钢板热轧成型。
进一步的,所述第一螺栓为普通螺栓,所述第二螺栓为摩擦型高强度螺栓。
本实用新型具有以下有益效果:
与现有技术相比,本实用新型的外围约束单元、内芯连接单元、U型板耗能单元之间采用螺栓连接,安装方便,并可实现震后对内芯连接单元以及U型耗能板的快速拆卸,进行破损检测与更换;内芯连接单元直接与梁/柱连接,在外荷载(如地震)作用下会发生层间位移,产生拉伸或者压缩,U型板耗能单元会随着内芯连接单元的拉伸或者压缩发生反复的位移变化,在反复位移的过程中吸收输入建筑结构物的能量。而U型板耗能单元在工作过程中,塑性屈服部位位置不断改变,抗疲劳性能较好,能够更大限度的发挥其耗能能力,更为有效的利用了核心耗能元件的材料。
附图说明
图1为本实用新型的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑的立面结构示意图;
图2为本实用新型的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑的平面结构示意图;
图3为图1所示的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑的Ⅱ-Ⅱ向的剖面结构示意图;
图4为本实用新型的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑的外围约束单元的结构示意图;
图5为本实用新型的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑的U型板耗能单元的结构示意图;
图6为本实用新型的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑的内芯连接单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型提供一种带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,如图1至图6所示,包括外围约束单元1、U型板耗能单元2和内芯连接单元3,其中:
外围约束单元1包括相对连接且内部形成空腔的第一约束板11和第二约束板12,第一约束板11与第二约束板12之间采用第一螺栓9连接,外围约束单元1的纵向侧面上设置有一对通孔5;
内芯连接单元3穿过通孔5并且两端向外伸出,将外围约束单元1内部的空腔分为上腔13和下腔14,内芯连接单元3的两端用于与建筑物的梁/柱连接;
U型板耗能单元2设置在上腔13和下腔14内,所述U型板耗能单元两个侧壁分别与外围约束单元1及内芯连接单元3采用第二螺栓10连接;
外围约束单元1内部前后两侧壁上设置有隔离内芯连接单元3的隔离单元4。
本实用新型的外围约束单元1、内芯连接单元3、U型板耗能单元2之间采用螺栓连接,安装方便,并可实现震后对内芯连接单元3以及U型耗能板2的快速拆卸,进行破损检测与更换;内芯连接单元3直接与梁/柱连接,在外荷载(如地震)作用下会发生层间位移,产生拉伸或者压缩。,U型板耗能单元2会随着内芯连接单元3的拉伸或者压缩发生反复的位移变化,在反复位移的过程中吸收输入建筑结构物的能量。而U型板耗能单元2在工作过程中,塑性屈服部位位置不断改变,抗疲劳性能较好,能够更大限度的发挥其耗能能力,更为有效的利用了核心耗能元件的材料。
作为本发明的一种改进,通孔5优先设置于第二约束板12的纵向两侧面上。这种结构使内芯连接单元3的长度方向与外围约束单元1的长度方向平行。
优选的,各单元均可以由钢材制作而成。这种材料使得各单元制作简单、质量可靠、截面较小、外形美观;而且这种材料使得U型板耗能单元2具有良好的塑性变形能力和耗能能力,能够大量吸收输入建筑结构物的能量。
进一步的,U型板耗能单元2优选为多个并均匀的分布在上腔13和下腔14内,并且相邻的两个U型板耗能单元2开口相对设置。通过增加或者减少参加工作的U型耗能板单元2的数量,可以灵活的调整其整体的刚度、承载力和耗能能力,有效的提高了其工程应用价值;并且震后若发生破坏,可以及时更换已破坏的U型耗能板单元2,大大降低了修复成本,经济效益好。在运动过程中,开口相对设置的U型板耗能单元2会发生镜像对称的变形,可以起到一定的约束作用,有利于提高整体结构的疲劳性能。
优选的,隔离单元4可以包括成对设置的隔板41、挡板42,其中每个隔板41的一端均固定设置在外围约束单元1内部侧壁上且分别位于内芯连接单元3的上下两侧,每个挡板42分别垂直设置在每个隔板41的另一端,外围约束单元1的侧壁、内芯连接单元3的前后两端部、隔板41和挡板42共同围成的四个腔体内设置有若干钢珠43。挡板可以有效避免钢珠43滚出的可能性,保证了钢珠43在限定的范围内运动,有效的减小了内芯连接单元3与外围约束单元1之间产生的摩擦力。同时,当一侧U型板耗能单元2发生破坏的情况下,内芯连接单元3依旧可以不发生偏移,继续承受轴向力的作用。当然,隔离单元4可以使用本领域技术人员容易想到的其他结构方式来避免内芯连接单元3与外围约束单元1之间产生摩擦力。
进一步的,隔板41与外围约束单元1以及隔板41与挡板42之间的连接方式均可以为焊接。
优选的,U型板耗能单元2可以为直钢板冷弯成型或热轧成型。这种加工工艺简单,成本低。
作为本发明的另一种改进,第一螺栓9优选为普通螺栓,第二螺栓10优选为摩擦型高强度螺栓。普通螺栓结构简单,拆装方便,容易更换;摩擦型高强度螺栓使连接件之间不会发生相对滑移变形,被连接板件按弹性整体受力。
以上所述是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,包括外围约束单元、U型板耗能单元和内芯连接单元,其中:
所述外围约束单元包括相对连接且内部形成空腔的第一约束板和第二约束板,所述第一约束板与第二约束板之间采用第一螺栓连接,所述外围约束单元的纵向两侧面上设置有一对通孔;
所述内芯连接单元穿过所述通孔并且两端向外伸出,将所述外围约束单元内部的空腔分为上腔和下腔,所述内芯连接单元的两端用于与建筑物的梁/柱连接;
所述U型板耗能单元设置在所述上腔和下腔内,所述U型板耗能单元两个侧壁分别与所述外围约束单元及内芯连接单元采用第二螺栓连接;
所述外围约束单元内部前后两侧壁上设置有隔离所述内芯连接单元的隔离单元。
2.根据权利要求1所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,所述通孔设置于所述第二约束板的纵向两侧面上。
3.根据权利要求1所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,各单元均由钢材制作而成。
4.根据权利要求1所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,所述U型板耗能单元为多个并均匀的分布在所述上腔和下腔内。
5.根据权利要求4所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,相邻的两个U型板耗能单元开口相对设置。
6.根据权利要求1所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,所述隔离单元包括成对设置的隔板、挡板,其中每个隔板的一端均固定设置在所述外围约束单元内部侧壁上且分别位于所述内芯连接单元的上下两侧,每个挡板分别垂直设置在每个隔板的另一端,所述外围约束单元的侧壁、内芯连接单元的前后两端部、隔板和挡板共同围成的四个腔体内设置有若干钢珠。
7.根据权利要求6所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,所述隔板与所述外围约束单元之间以及所述隔板与所述挡板之间的连接方式均为焊接。
8.根据权利要求1所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,所述U型板耗能单元为直钢板冷弯成型。
9.根据权利要求1所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,所述U型板耗能单元为直钢板热轧成型。
10.根据权利要求1至9中任一所述的带U型耗能板的屈曲约束钢支撑,其特征在于,所述第一螺栓为普通螺栓,所述第二螺栓为摩擦型高强度螺栓。
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