CN207633568U - 切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑 - Google Patents

Abstract

切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，属于土木工程结构消能减震技术领域，切削成型的两个热轧角钢对顶组合成呈十字形截面的芯材支撑构件，芯材支撑构件的工作段点焊、非工作段采用深度焊接技术连成整体，对角线嵌入方形钢管设定的位置后放入铁架中，使焊接下端板的一侧朝下，并用硅胶密封方形钢管与下端板缝隙，以免漏浆，灌注轻骨料混凝土并达到要求强度后，采用点焊方式安装上端板。本实用新型采用热轧角钢作为核芯材料，避免传统十字型屈曲约束支撑采用钢板通长焊接造成的温度应力、残余应变等问题；约束单元填充为轻骨料混凝土，具有轻质、高强等特点，改善了传统屈曲约束支撑自重大的缺点，为进一步推广应用奠定了基础。

Description

切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑

技术领域

本实用新型属于土木工程结构消能减震技术领域，特别是涉及一种切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑。

背景技术

地震具有突发性强、破坏性大等特点，要求建筑结构都要考虑结构的抗震性，尤其是建在地震多发区域的建筑结构。随着装配式住宅的快速发展，钢结构住宅数量越来越多。现有钢结构系统大多采用抗弯钢框架体系、支撑框架结构以及双重结构体系，而其中以抗弯框架体系最为常用，但是对于抗弯框架体系的高层建筑而言，由于建筑的高度增加使得结构相对变柔，抗侧刚度减小，不利于提高建筑结构的抗震。传统的提高框架结构体系的抗震措施是通过单一的增加构件的截面尺寸来增大框架结构的抗侧刚度，这样不仅浪费资源，而且实际工程应用非常有限。

鉴于此，支撑框架结构体系具有较好的经济性而被学者们所重视，传统支撑框架结构体系在地震作用下支撑受压易发生屈曲进而过早的发生断裂，导致建筑结构抗震能力迅速下降，故往往通过加大支撑的截面面积以符合设计需求，从而又降低了其经济性，然而在强震作用下抗震提高并不明显。于是国外研究者们开发出一种新型支撑屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Brace)。

屈曲约束支撑是一种受压时发生屈服而不发生屈曲的构件，其构造基本构造由耗能核芯单元即耗能芯材、外围约束单元(钢管、混凝土等)和连接单元三部分组成。耗能核芯单元位于轴心，外围约束单元环包在它的周围，连接单元在耗能核芯单元的两端。

屈曲约束支撑作为一种新型耗能支撑，目前已广泛应用于在高层建筑框架结构中。传统十字型屈曲约束支撑都是通过钢板焊接而成，由于长线、深度焊接技术存在温度应力、残余应变等问题，影响其工作性能，因此对制作工艺要求高，生产流程繁琐，费时费力，生产效率很难提高，不利于降低其经济性，为推广应用，需进一步改进屈曲约束支撑的制作工艺及生产流程。

实用新型内容

为克服现有的屈曲约束支撑制作工艺复杂、生产效率低下、制作成本高等问题，本实用新型的目的在于提供一种切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案实现的：本实用新型提出了一种切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，包括芯材支撑构件、方形钢管、上端板以及下端板，其特征在于：所述芯材支撑构件是由两个热轧角钢对顶组合而成，截面呈十字形，芯材支撑构件包括位于中间部位的工作段、位于两端的连接段及设置在工作段与连接段之间的过渡段，其中工作段的截面积小于连接段的截面积，同时工作段中部向外凸起形成限位部，连接段上开设有螺栓孔，过渡段由直线过渡段和倾斜过渡段组成，

在工作段处两个热轧角钢通过点焊固定，连接段与过渡段处两个热轧角钢边缘完全焊接在一起，其中工作段与过渡段上均涂刷有无粘结材料层，并在过渡段的倾斜过渡段上粘贴有泡沫材料层；

所述方形钢管套设在芯材支撑构件上，芯材支撑构件位于方形钢管的对角线上，方形钢管的两端各设置有一个端板，分别为上端板、下端板，方形钢管与芯材支撑构件之间填充有轻骨料混凝土；

所述上端板以及下端板中部开设有与芯材支撑构件截面相匹配的十字形开口，上端板以及下端板装配在芯材支撑构件上，同时上端板以及下端板通过点焊与方形钢管连接，且下端板与方形钢管之间的缝隙用硅胶密封。

优选的，所述限位部的坡度范围为18°～25°。

优选的，所述倾斜过渡段的坡度范围30°～45°。

进一步，所述轻骨料混凝土采用天然轻骨料或人工轻骨料。

进一步，所述轻骨料混凝土强度等级为LC30～LC40。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：所使用的芯材支撑构件材料为角钢，购买方便，较传统使用切割加工后的钢板价格低廉。切削成型的两个热轧角钢对顶组合成呈十字形截面的芯材支撑构件，工作段点焊、非工作段采用深度焊接技术连成整体，省时省力，减少工作段的焊接，避免了传统十字型屈曲约束支撑连接段、过渡段与工作段长线深度焊接技术存在温度应力、残余应变等问题。在工作段与过渡段处涂刷无粘结材料，保证切削组合热轧角钢与填充材料轻骨料混凝土完全隔离，满足切削组合热轧角钢受力作用下自由伸缩滑动并在屈服时发生变形。整个倾斜过渡段都有粘贴有泡沫材料，实现了过渡段变截面处的芯材与混凝土之间预留一定的距离，保证了芯材在拉压状态下能自由的伸缩，减小拉压差。切削组合热轧角钢对角线嵌入方形钢管设定位置，可以缩小方形钢管的尺寸，降低制作成本。约束单元填充材料选用轻骨料混凝土，改善了传统屈曲约束支撑自重大的缺点，减少了建筑框架结构的附加荷载，同时也方便了运输与安装工作，且易于加工，使用方便灵活，具有广阔的市场推广前景。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑的结构示意图。

图2为本实用新型切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑的平面图。

图3为图2的A-A向剖面图。

图4为图2的B-B向剖面图。

图5为本实用新型热轧角钢切削十字型屈曲约束支撑的芯材支撑构件结构示意图。

图6为本实用新型热轧角钢切削十字型屈曲约束支撑的方形钢管结构示意图。

图7为本实用新型热轧角钢切削十字型屈曲约束支撑的上端板结构示意图。

图8为本实用新型热轧角钢切削十字型屈曲约束支撑的下端板结构示意图。

图中各标记如下：1-芯材支撑构件、a-连接段、b-过渡段、c-工作段、2-方形钢管、3-上端板、4-下端板、5-螺栓孔、6-无粘结材料层、7-泡沫材料层、8-轻骨料混凝土、9-焊缝。

具体实施方式

为了更清楚地表明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程及流程并没有详细的叙述。

如图1至图8所示，本实用新型提出的切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，包括芯材支撑构件1、方形钢管2、上端板3以及下端板4，其特征在于：所述芯材支撑构件1是由两个热轧角钢对顶组合而成，截面呈十字形，芯材支撑构件1包括位于中间部位的工作段c、位于两端的连接段a及设置在工作段c与连接段a之间的过渡段b，其中工作段c的截面积小于连接段a的截面积，同时工作段c中部向外凸起形成限位部，所述限位部的坡度范围为18°～25°，保证限位部两端的工作段c发生相等的位移，并减小摩擦力的影响，连接段a上开设有螺栓孔5，过渡段b由直线过渡段和倾斜过渡段组成，所述倾斜过渡段的坡度范围30°～45°；

在工作段c处两个热轧角钢通过点焊固定，连接段a与过渡段b处两个热轧角钢边缘完全焊接在一起，其中工作段c与过渡段b上均涂刷有无粘结材料层6，并在过渡段b的倾斜过渡段上粘贴有泡沫材料层7，整个倾斜过渡段都有泡沫材料层7，实现了过渡段变截面处的芯材与混凝土之间预留一定的距离，保证了芯材在拉压状态下能自由的伸缩，减小拉压差；

所述方形钢管2套设在芯材支撑构件1上，芯材支撑构件1位于方形钢管2的对角线上，方形钢管2的两端各设置有一个端板，分别为上端板3、下端板4，方形钢管2与芯材支撑构件1之间填充有轻骨料混凝土8；所述轻骨料混凝土8采用天然轻骨料或人工轻骨料，轻骨料混凝土8强度等级为LC30～LC40；

所述上端板3以及下端板4中部开设有与芯材支撑构件1截面相匹配的十字形开口，上端板3以及下端板4装配在芯材支撑构件1上，同时上端板3以及下端板4通过点焊与方形钢管2连接，且下端板4与方形钢管2之间的缝隙用硅胶密封。

具体切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑的制作方法包括如下步骤：

步骤一、按照施工设计图纸的尺寸规格要求制作屈曲约束支撑的装配件，参照图1至图8所示，所需的装配件包括等长的两个热轧等边角钢、方形钢管2、上端板3以及下端板4；

步骤二、机床加工热轧等边角钢肢尖，即通过切削加工工艺对热轧等边角钢的肢尖进行切削使其形成连接段a、过渡段b及工作段c，位于热轧角钢中间部位的工作段c的截面积小于位于热轧角钢两端的连接段a的截面积，工作段c与连接段a之间设置过渡段b，同时在工作段c中部加工出与工作段c一体结构的限位部，使用工作段c截面削弱技术，确保屈曲约束支撑的工作段c发生屈曲，并在热轧角钢两端的连接段a上钻出螺栓孔5，用于与主体结构连接；

步骤三、经步骤二切削成型的两个热轧角钢对顶组合成芯材支撑构件1，芯材支撑构件1截面呈十字形，在工作段c处两个热轧角钢通过点焊固定，连接段a与过渡段b处两个热轧角钢边缘完全焊接在一起，矫正两个热轧角钢以免焊接造成的变形，将焊缝9打磨平整，在工作段c与过渡段b上均涂刷无粘结材料，保证注浆时切削热轧角钢与填充材料轻骨料混凝土8完全隔离，过渡段b的倾斜过渡段上粘贴泡沫材料用于预留压缩空间；

步骤四、将方形钢管2的一侧与下端板4采用点焊焊接，焊缝打磨平整；

步骤五、将加工好的芯材支撑构件1嵌入方形钢管2对角线位置后，芯材支撑构件1与下端板4之间的缝隙用硅胶密封，然后将方形钢管2竖直吊装入铁架内；

步骤六、向方形钢管2内灌注轻骨料混凝土8并振捣密实，浇筑完成后，养护至标准强度后，安装上端板3，将方形钢管2的上侧与上端板3采用点焊焊接，焊缝打磨平整；

步骤七、打磨整平所有的焊接焊缝，得到切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，并在其表面涂刷防火油漆。

经济效益：

切削成型的两个热轧角钢对顶组合成呈十字形截面的芯材支撑构件1，工作段c点焊、非工作段采用深度焊接技术连成整体，对角线嵌入方形钢管2设定的位置后放入铁架中，使焊接下端板4的一侧朝下，并用硅胶密封方形钢管2与下端板4缝隙，以免漏浆，灌注轻骨料混凝土8并达到要求强度后，采用点焊方式安装上端板3。本实用新型采用热轧角钢作为核芯材料，避免传统十字型屈曲约束支撑采用钢板通长焊接造成的温度应力、残余应变等问题；约束单元填充为轻骨料混凝土8，具有轻质、高强等特点，改善了传统屈曲约束支撑自重大的缺点，为进一步推广应用奠定了基础。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (5)

1.切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，包括芯材支撑构件(1)、方形钢管(2)、上端板(3)以及下端板(4)，其特征在于：所述芯材支撑构件(1)是由两个热轧角钢对顶组合而成，截面呈十字形，芯材支撑构件(1)包括位于中间部位的工作段(c)、位于两端的连接段(a)及设置在工作段(c)与连接段(a)之间的过渡段(b)，其中工作段(c)的截面积小于连接段(a)的截面积，同时工作段(c)中部向外凸起形成限位部，连接段(a)上开设有螺栓孔(5)，过渡段(b)由直线过渡段和倾斜过渡段组成，

在工作段(c)处两个热轧角钢通过点焊固定，连接段(a)与过渡段(b)处两个热轧角钢边缘完全焊接在一起，其中工作段(c)与过渡段(b)上均涂刷有无粘结材料层(6)，并在过渡段(b)的倾斜过渡段上粘贴有泡沫材料层(7)；

所述方形钢管(2)套设在芯材支撑构件(1)上，芯材支撑构件(1)位于方形钢管(2)的对角线上，方形钢管(2)的两端各设置有一个端板，分别为上端板(3)、下端板(4)，方形钢管(2)与芯材支撑构件(1)之间填充有轻骨料混凝土(8)；

所述上端板(3)以及下端板(4)中部开设有与芯材支撑构件(1)截面相匹配的十字形开口，上端板(3)以及下端板(4)装配在芯材支撑构件(1)上，同时上端板(3)以及下端板(4)通过点焊与方形钢管(2)连接，且下端板(4)与方形钢管(2)之间的缝隙用硅胶密封。

2.根据权利要求1所述的切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，其特征在于：所述限位部的坡度范围为18°～25°。

3.根据权利要求1所述的切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，其特征在于：所述倾斜过渡段的坡度范围30°～45°。

4.根据权利要求1所述的切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，其特征在于：所述轻骨料混凝土(8)采用天然轻骨料或人工轻骨料。

5.根据权利要求1所述的切削热轧角钢组合十字型屈曲约束支撑，其特征在于：所述轻骨料混凝土(8)强度等级为LC30～LC40。