CN2752358Y - 槽钢无屈曲消能支撑 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种槽钢无屈曲消能支撑，包括有轴力构件单元、屈曲约束单元，它还包括有间隙阻隔单元，所述轴力构件单元由槽钢构成，该槽钢的二端部伸出所述屈曲约束单元的外面并作为连接件开设有连接通孔，所述屈曲约束单元为方钢管，所述间隙阻隔单元设置在轴力构件单元中各槽钢之间，且由耐挤压材料制成。本实用新型具有结构简单、连接方便、制造容易的优点，可广泛用于新建高层建筑的钢结构或已有建筑的加固中，以达到抗震抗风、提高结构刚度、控制侧移的目的。

Description

槽钢无屈曲消能支撑
技术领域：
本实用新型涉及一种建筑结构构件，特别涉及一种无屈曲消能支撑。
背景技术：
众所周知，现代的建筑结构都要考虑结构的抗震，尤其是建于地震区的建筑，此外结构的设计还需要考虑抗风性能。钢结构由于良好的材料性能，被广泛用于许多土木工程中。随着经济的发展和城市化进程的加快，高层建筑物的数量在不断地增加，而其中又以钢结构和钢与混凝土组合结构增加的比例最大。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而使其结构相对变柔，结构的变形往往超过规范规定的侧移限值，因此结构就需要提高整体的刚度。另外，在大地震的作用下，结构会产生过大的非线性变形，往往造成震后结构修复困难或者修复成本过高，因而不符合经济要求。支撑框架结构具有较好的经济性，但是由于传统的支撑钢结构体系在支撑受压时会产生屈曲，故往往需要加大支撑的断面以符合设计需求，从而又降低了其经济性，即便如此，仍然不能保证在强震动下避免屈曲的发生。有鉴于此，国外一些研究者开发出一种受压时没有屈曲发生的构件，称为屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Braces)或者无屈曲消能支撑，把它们作为阻尼器使用在高层建筑结构中。目前，无屈曲消能支撑已在日本、美国、加拿大等国家得到了广泛应用，但在国内尚未发现有关研究资料。
普通的支撑在承受轴向压力达到一定极限的时候就会发生屈曲现象，当屈曲发生后，支撑就失去了承载能力。无屈曲消能支撑能够在承受轴向压力时不发生屈曲，而是与受拉一样发生屈服，从而能够大量吸收输入整个体系的能量，因此可以用作为一个阻尼装置。
无屈曲消能支撑一般由以下三个基本部分组成：轴力构件单元，屈曲约束单元和连接单元。轴力构件单元位于轴心，屈曲约束单元环包在它的周围，连接单元在轴力构件单元的二端。
当轴力构件单元受压时，由于受到外部的屈曲约束单元的约束，使轴力构件单元不会发生屈曲。当压力达到其屈服荷载时，轴力构件单元会发生屈服从而耗散输入体系的能量。无屈曲消能支撑一般是以轴心支撑的形式连接在钢结构框架的梁柱节点上的，它主要用作为结构的抗水平力(风或地震)构件。在水平荷载作用下，只要支撑不发生屈曲，它就可以吸收输入系统的能量，起到了结构的阻尼器的作用，从而达到提高结构刚度、控制结构侧移的目的。
1988年，日本建筑学会构造论文集第34B册上登载的论文《由屈曲约束混凝土和钢管约束包裹的无粘接支撑的研究》(A study on the unbonded braceencased in buckling-restraining concrete and steel tube)中披露了一种常见的无屈曲消能支撑，其结构和安装见图1和图2。图中所示的无屈曲消能支撑10由钢板构成的轴力构件单元11、方钢管构成的屈曲约束单元12、混凝土构成的填充单元13、化学材料构成的脱粘单元14和连接单元15组成，其一端连接在钢结构的柱20和梁30的节点上，其另一端连接在该钢框架的另一节点或者梁上。钢板11承受轴力荷载；方钢管12和混凝土13从周围对钢板11形成了约束，以防止钢板11在承载到一定极限时发生屈曲；脱粘单元14可以隔断钢板11和混凝土13，以便钢板11受压时能自由伸缩滑动并在屈服时发生变形；钢板11延伸出方钢管12的外部，并在其端部垂直地焊有直立的加固钢板16，以防止没有外部约束而可能产生的屈曲。这样钢板11的延伸端部与加固钢板16就形成了“+”字型的断面(见图2A-A剖面)从而构成连接单元15，该连接单元15与钢结构节点上伸出的由钢板构成的二相互垂直的连接板通过连接缀板用螺栓连接起来。上述现有的无屈曲消能支撑10存在两个主要缺点：
1、端部的连接结构很复杂，梁柱节点必须伸出两个相互垂直的连接板，总共需要8个连接缀板，至少16个连接螺栓。一方面耗费了大量的连接材料和人工，另一方面由于对连接的精度要求很高，因而加大了制造和安装的难度；
2、整个消能支撑的制造比较困难。它需要将中心的钢板包裹化学脱粘接材料后悬空地放入方钢管管腔的中央，然后在钢板周围注入混凝土填充材料，而在浇注时，还要保证中心的钢板不能有偏移。此外，如果中心钢板断面很小，在制作的过程中钢板就可能发生比较大的初始变形，从而影响其性能的发挥。
发明内容：
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单、连接方便、制造容易的槽钢无屈曲消能支撑。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种槽钢无屈曲消能支撑，包括有轴力构件单元、屈曲约束单元，此外它还包括有间隙阻隔单元，所述轴力构件单元由槽钢构成，该槽钢的二端部伸出所述屈曲约束单元的外面并作为连接件开设有连接孔，所述屈曲约束单元为方钢管，所述间隙阻隔单元设置在轴力构件单元中各槽钢之间，且由耐挤压材料制成。
本实用新型所述的槽钢无屈曲消能支撑的轴力构件单元可由二根槽钢组成，它们的槽口相互背向朝外，其腹板相互平行设置，若干短钢条间隔地焊接在二槽钢翼缘所对应的腹板位置之间，从而将二槽钢连接起来并形成二槽钢腹板之间的均匀间隙，作为阻隔单元的硬橡胶填置在该间隙中；在上述槽钢二端的腹板上直立地焊有形状为截头梯形的加固钢板，其长边部分位于方钢管的外面且高度相同，其短边部分伸入在方钢管的内腔中；所述的槽钢无屈曲消能支撑还可包括有填充单元和脱粘单元，该脱粘单元为聚乙烯薄膜且紧贴地包裹在槽钢的表面，该填充单元为混凝土或水泥砂桨充满在槽钢与方钢管之间。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是，将轴力构件单元的槽钢的延伸部位直接作为连接单元，只需通过单块钢板即可连接到钢结构的框架上去，节省了大量连接缀板，简化了现有无屈曲消能支撑的连接单元的复杂结构，不仅方便了连接而且也简化了制造与安装工艺，同时还节约了人工。
附图说明：
图1是公知无屈曲消能支撑的结构和安装示意图。
图2是图1中A-A、B-B、C-C处的剖面图。
图3是本实用新型结构和外观示意图。
图4是图3中D-D处剖面图。
图5是图3中E-E处剖面图。
图6是图3中F-F处剖面图。
图7是本实用新型安装示意图。
图8是图7中G-G处剖面图。
图9是本实用新型另一种实施例的剖面图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
首先参阅图3本实用新型的示意图和图4、图5、图6各剖面图。图示的槽钢无屈曲消能支撑由轴力构件单元1、屈曲约束单元2和间隙阻隔单元3组成。所述轴力构件单元1是由二根槽钢构成，该二槽钢方向相反背靠背地设置，其腹板相互平行，槽口各自朝外，二槽钢腹板之间留有均匀的间隙(见图6)；在位于二槽钢腹板之间，间隔地设有若干短连接件5(见图5)，该短连接件5为小钢条，焊接在槽钢翼缘所对应的腹板处，从而将二槽钢连接起来并固定住二槽钢腹板之间的间隙；在该间隙中设置有耐挤压材料制成的间隙阻隔单元3，该耐挤压材料可以是硬橡胶；由上述设置方式构成的轴力构件单元1和间隙阻隔单元3一起被置入方钢管构成的屈曲约束单元2(见图5和图6)；上述轴力构件单元1的槽钢的二端部伸出屈曲约束单元2的方钢管的端头之外，并在该槽钢伸出的端部的腹板上开设有若干连接通孔7，此外该处的腹板上还直立地焊接有加固钢板4，从而使伸出方钢管之外的槽钢端部与加固钢板4共同形成了本实用新型所述的槽钢无屈曲消能支撑的连接单元；上述加固钢板4的形状为截头梯形，其长边部分位于屈曲约束单元2的方钢管的端头外面(见图4)并且高度相同，其短边部分伸入在方钢管的内腔中(见图5)。
再参阅图7本实用新型的安装示意图，所述槽钢无屈曲消能支撑两端分别连接在建筑钢结构框架的梁柱节点上，也可一端连接在节点上，另一端连接在梁上。在节点上设有并伸出单张钢板8，其厚度与上述轴力构件单元1的二槽钢端部腹板间的间隙相应，钢板8上还开有位置与上述槽钢腹板上的连接通孔7相对应的螺栓孔，螺栓9穿入该螺栓孔和连接通孔7从而把所述槽钢无屈曲消能支撑安装固定在建筑钢结构上，其安装部位的剖面图见图8。
图9表示了本实用新型的另一种实施例的结构剖面图。所述槽钢无屈曲消能支撑在具有图3所示实施例的所有技术特征的基础上，紧贴在轴力构件单元21的槽钢的表面包裹有脱粘单元24，该脱粘单元24是三层厚度为0.8～1mm的聚乙烯薄膜，其价格低廉而同样能起到隔断脱粘作用，使槽钢在受压时能自由伸缩滑动并发生变形。此外，在轴力构件单元21的槽钢与屈曲约束单元22的方钢管之间充满了填充单元26，该填充单元26为混凝土或水泥砂浆材料，其大大增加了屈曲约束单元22的方钢管对轴力构件单元21的槽钢的约束作用，提高了所述槽钢无屈曲消能支撑的承载能力。
在制造时，首先将二槽钢位置间距调整好，在其中间放入间隙阻隔单元23的硬橡胶，然后用小钢条有间距地将二槽钢端部的翼缘焊固，完成轴力构件单元21的制作；与此同时，以同类槽钢为模板将混凝土或水泥砂浆浇注成填充单元26的预制件；然后将该预制件放入槽钢，最后整体置入屈曲约束单元22的方钢管中。此制造过程比图2所示的公知无屈曲消能支撑的制造更适于工业化的批量生产，所以其制造工艺更简单，成本更低廉。

Claims (10)

1、一种槽钢无屈曲消能支撑，包括有轴力构件单元、屈曲约束单元，其特征在于：它还包括有间隙阻隔单元，所述轴力构件单元由槽钢构成，该槽钢的二端部伸出所述屈曲约束单元的外面并作为连接件开设有连接通孔，所述屈曲约束单元为方钢管，所述间隙阻隔单元设置在轴力构件单元中各槽钢之间，且由耐挤压材料制成。
2、根据权利要求1所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：组成所述轴力构件单元的槽钢为二根，它们的槽口相互背向朝外，其腹板相互平行设置，该腹板之间留有填置阻隔单元耐挤压材料的均匀的间隙。
3、根据权利要求1或2所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：在所述二槽钢翼缘所对应的腹板位置之间间隔地设有若干短连接件，该短连接件将二槽钢连接起来并固定住二槽钢腹板之间的间隙。
4、根据权利要求3所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：所述短连接件为钢条且焊接在槽钢翼缘所对应的腹板之间。
5、根据权利要求2所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：在所述槽钢二端的腹板上直立地焊接有加固钢板。
6、根据权利要求5所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：所述加固钢板为截头梯形，其长边部分位于方钢管的外面且高度相同，其短边部分伸入在方钢管的内腔中。
7、根据权利要求1或2所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：所述耐挤压材料为硬橡胶。
8、根据权利要求1或2所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：它还包括有填充单元和脱粘单元，该脱粘单元紧贴并包裹在槽钢的表面，该填充单元充满在槽钢与方钢管之间。
9、根据权利要求8所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：所述填充单元为混凝土或水泥砂浆。
10、根据权利要求8所述的槽钢无屈曲消能支撑，其特征在于：所述脱粘单元为聚乙烯薄膜。
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