专利名称：一种tjⅱ屈曲约束支撑构件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑领域，尤其是建筑物结构支撑领域，具体地，涉及在建筑结构体系中用于支撑的屈曲约束支撑构件。
背景技术：
屈曲约束支撑又称无粘结支撑，是一种性能优越的新型抗震耗能构件，一种在受拉和受压情况下都能达到屈服的耗能支撑构件，改善了传统支撑在受压时发生屈曲的缺点，提高了结构的抗震性能。框架结构是高层建筑使用较普遍的一种结构形式，但其抗侧刚度与承载能力有限，在风荷载或地震作用下侧向位移较大，使其建造高度受到了一定限制。为解决框架结构 抗侧刚度与强度较弱的问题，可为其附加支撑，即为框架一支撑体系，包括中心支撑一框架体系与偏心支撑一框架体系。偏心支撑一框架体系通过梁端剪切屈服段耗散地震输入能量,牺牲了部分主体结构构件,使其震后修复较为困难，且成本很高。而中心支撑一框架体系，在地震作用下，难以避免支撑受压屈曲。传统钢支撑屈曲后，性能退化严重，极易造成支撑本身与节点连接的破坏，进而导致结构抗震能力急剧下降，对结构抗震十分不利。为避免普通钢支撑受压屈曲现象的产生，有学者提出了屈曲约束支撑这一概念，也称为“防屈曲支撑”或“无粘结支撑”，即为普通支撑施加侧向约束，防止其受压时产生屈曲。屈曲约束支撑形式多样，但工作原理类似，其轴力由支撑核心单元承受，而外围钢管或钢管混凝土对核心提供约束，限制其整体屈曲与局部屈曲。屈曲约束支撑拉压性能相当，滞回曲线饱满稳定，其不但可作为结构构件，屈服后也是一种性能优良的阻尼器，可大量耗散地震输入能量，并将结构的损伤集中于屈曲约束支撑自身，保护了主体结构，降低了结构地震响应。目前国内外的屈曲约束支撑构造形式大体上可分为两类(I)纯钢型屈曲约束支撑；(2)以钢管混凝土为约束单元的屈曲约束支撑。但现有的屈曲约束支撑并不十分经济，制作成本较高，这是由于设计中需要保证支撑节点部位处于弹性状态，通常的做法是加大截面面积。支撑的耗能核心与支撑节点采用同一钢板，不可避免地造成了大量废料；另一方面，由于增大节点部位的断面尺寸，有时也会造成支撑外观由强度设计控制，不得不增加套筒尺寸，而由稳定控制的设计才是最经济合理的。
发明内容针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种屈曲约束支撑构件。根据本实用新型的一个方面，提供一种屈曲约束支撑构件，其特征在于，包括芯材部分以及支撑端部节点，其中芯材部分由芯板组成，所述支撑端部节点的至少一端有一与所述芯材部分相适应的凹槽，所述芯材部分插入所述凹槽，从而连接所述芯材部分与所述支撑端部节点。优选地，所述芯材部分与所述支撑端部节点的凹槽焊接为一体。优选地，所述芯材部分包括插入部以及未插入部，所述插入部插入所述凹槽，所述插入部的截面面积大于所述未插入部的截面面积。优选地，所述插入部与所述未插入部优选地通过一内凹的圆弧连接过渡。优选地，所述芯材部分的横截面为十字形以及一字形等形状中的任一种。优选地，所述芯材部分由Q195钢材、Q235钢材、LY100钢材、LY160钢材、LY225钢材以及其他低屈服钢等材料中的任一种制成。优选地，所述支撑端部节点由Q345钢材、Q235钢材、Q460钢材以及其他高强度钢等材料中的任一种制成。优选地，所述屈曲约束支撑构件包括一围束构件，所述围束构件至少包括一套筒，所述套筒套于所述芯材部分的外侧并且其两端继续向外延伸直至套住所述支撑端部节点的一部分。
·[0013]优选地，所述围束构件还包括填充材料，所述填充材料至少部分地填充于所述套筒与所述芯材部分之间。优选地，所述填充材料由高强度无收缩混凝土以及高强度无收缩混合砂浆等材料中的任一种制成。优选地，所述围束构件的两端端部还至少各设有一封头板，所述封头板与所述套筒部分的端部截面尺寸相适应，使所述填充材料封在所述套筒内部。优选地，所述芯材部分上至少设有一防滑板，所述防滑板优选地为正方形，其垂直设置于所述未插入部，并且所述防滑板的一部分插入所述填充材料中。优选地，所述支撑端部节点与所述填充材料之间至少还有一段预留压缩空间。本实用新型通过提供一种屈曲约束支撑构件，其技术优势在于I.采用高强钢作为支撑节点部分，减小了用钢量，减小了支撑外观需求；2.采用槽型插接，减小了芯板废料；3.采用圆弧过渡避免了应力集中造成的芯板断裂现象；4.通过套筒延伸至节点一部分的方式，增强了支撑抗弯能力，与整体稳定性。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显图I示出根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件正面结构示意图；图2示出根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件正面结构示意图；图3示出根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件在图I中B-B处的横截面图；图4示出根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件在图I中C-C处的横截面图；图5示出根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件在图I中D-D处的横截面图；以及图6示出根据本实用新型的第二实施例的，所述屈曲约束支撑构件的正面结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种屈曲约束支撑构件，又称TJ II型屈曲约束支撑，其采用高强钢作为支撑节点部分，减小了用钢量，减小了支撑外观需求；采用槽型插接，减小了芯板废料；采用圆弧过渡避免了应力集中造成的芯板断裂现象；并且通过套筒延伸至节点一部分的方式，增强了支撑抗弯能力，与整体稳定性。图I示出了根据本实 用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件正面结构示意图。在本实施例中，所述屈曲约束支撑构件主要由芯材部分I、支撑端部节点2、外套筒3、填充材料4、以及封头板5组成。具体地，所述芯材部分I由一块或多块芯板焊接而成，所述支撑端部节点2的截面优选地呈十字形，其横截面面积大于所述芯材部分I的横截面面积。进一步地，所述支撑端部节点2对应所述芯材部分I处有一凹槽21，所述芯材部分I的一端可以插入所述凹槽21，并与所述支撑端部节点2焊接为一个整体，类似地，所述芯材部分I地另一端也可以插入另一个所述支撑端部节点2地凹槽21处，并与另一个所述支撑端部节点2焊接为一个整体，即在此情况下所述芯材部分I呈两端对称，其两端分别与两个所述支撑端部节点2相连接，此处不予赘述。更为具体地，根据图I所示实施例，在本实施例中，所述芯材部分I分为所述插入部11与所述未插入部12，所述芯材部分I的两端分别插入两个所述支撑端部节点2的凹槽21处的部分为所述插入部11，而其中间一段未插入的部分为所述未插入部12。进一步地，所述插入部11焊接于所述支撑端部节点2的凹槽处，从而所述芯材部分I与所述支撑端部节点2相连接，使所述芯材部分I与所述支撑端部节点2在使用时可以视为一个整体(可以参考图2)，在此不予赘述。进一步地，参考图I所示实施例，所述插入部11的横截面面积大于所述未插入部12的横截面面积，即此时所述插入部11与所述未插入部12需进行过渡连接。在一个优选例中，所述插入部11与所述未插入部12之间通过一个内凹地圆弧过渡。本领域技术人员理解，所述圆弧的设计能够使所述芯材部分I所受荷载平稳过渡到所述支撑端部节点2处，避免的槽型插接转换部分的应力集中现象，防止所述芯材部分I在搭接处撕裂，此处不予赘述。根据图I所示实施例，进一步地，在本实施例中，优选地，所述芯材部分I与所述支撑端部节点2的横截面均为十字形，所述芯材部分I与所述支撑端部节点2选用两种不同的钢材料。具体地，所述芯材部分I优选地使用一些国产的低碳钢，例如Q195钢材、Q235钢材、LY100钢材、LY160钢材以及LY225钢材等类似的低屈服钢材，而所述支撑端部节点由于需承受的载荷较大，因此，其优选地采用一些高强度钢材，例如Q345钢材或Q235钢材或Q460钢材等，本领域技术人员理解，采用这种选材的方式为一种比较合理地对钢材的选用方式，其能够较大地节约钢材的使用量，从而起到了节约资源的作用，此处不予赘述。更进一步地，所述芯材部分I的插入部11与所述支撑端部节点2的凹槽21处焊接的方式连成为一个整体，并且所述芯材部分I的外部还套有一个围束构件6，所述围束构件6由所述外套筒3以及所述填充材料4组成。具体地，所述外套筒3套在所述芯材部分I的外部并且其两端向所述支撑端部节点2的方向延伸，直至套住所述支撑端部节点2的一部分。更具体地，所述外套筒3同时包覆所述芯材部分I、所述芯材部分I与所述支撑端部节点2的接合处以及所述支撑端部节点2的一部分。所述填充材料4位于所述外套筒3与所述芯材部分I之间，其用于对所述芯材部分I产生径向的约束力，优选地，所述填充材料4选用高强度无收缩混凝土或高强度无收缩混合砂浆等材料。更进一步地，所述外套筒3的两端还各设有一个封头板5，所述封头板5的形状、尺寸与所述外套筒3的端面面积相适应，其可以封住所述外套筒3的整个端口，并且与所述外套筒3的端口相焊接。所述封头板5用于将所述填充材料4封在所述外套筒3的内部，此处不予赘述。更进一步地，在本实施例中，所述支撑端部节点2设有凹槽21的一端与所述填充材料4之间还有一段预留压缩空间16，所述预留压缩空间16设置于所述外套筒3的内部，其用于在所述屈曲约束支撑构件承受载荷的情况下，给所述屈曲约束支撑构件受压时预留
一段变形的空间，本领域技术人员理解，所述预留压缩空间16处优选地可以填充一些塑料泡沫等材料以隔离所述支撑端部节点2与所述填充材料4，起到预留空间的作用，此处不予赘述。图2示出了根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件正面结构示意图。为了更清楚地展示所述屈曲约束支撑构件中所述芯材部分I与所述支撑端部节点2之间的连接结构，图2去除了所述围束构件6，单独示出了所述芯材部分I与所述支撑端部节点2的结构示意图。具体地，在本实施例中，所述芯材部分I优选地为十字形，即所述芯材部分I由两块芯板垂直焊接而成，所述支撑端部节点2的一端设有一个凹槽21，所述凹槽21的形状、尺寸与所述芯材部分I的一端的插入部11相适应，使所述芯材部分I能够插入所述凹槽21，进而所述插入部11与所述凹槽21焊接，使所述芯材部分I能够与所述支撑端部节点2连接为一个整体。进一步地，所述芯材部分I中间部分为未插入部12，在本实施例中，所述插入部11与所述未插入部12的横截面的面积不同。具体地，所述插入部11的横截面面积大于所述未插入部12的横截面面积，并且所述插入部11与所述未插入部12之间优选地通过一个内凹的圆弧过渡，以起到节省钢材料的目的。而在一个变化例中，所述插入部11与所述未插入部12之间可以通过另一种方式过渡例如在所述插入部11与所述未插入部12之间通过一个斜坡连接的方式，本领域技术人员理解，所述变化例同样可以结合图I所示实施例予以实现，在此不予赘述。进一步地，所述芯材部分I的中间位置还有一个防滑板15，即所述防滑板15设置在所述未插入部12上，从而固定所述芯材部分1，具体可参考图3，此处不予赘述。图3示出了根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件在图I中B-B处的横截面图。具体地，在本实施例中，所述芯材部分I为十字形，其外表面包覆一层无粘结隔离材料17，所述芯材部分I与所述无粘结隔离材料17被所述填充材料4所包覆约束，所述外套筒3再套于所述填充材料4的外侧。，本领域技术人员理解，所述无粘结隔离材料17用于隔离所述芯材部分I与所述填充材料4，使所述填充材料4并不与所述芯材部分I直接接触，在此不予赘述。进一步地，在本实施例中，所述芯材部分I上至少还设有一防滑板15，所述防滑板15用于固定所述芯材部分1，防止所述芯材部分I在所述填充材料4中产生水平方向上的左右移动。更具体地，优选地，如图所示，所述防滑板15为一正方形的板状，其垂直地设置于所述未插入部12上(可同时参考图I或图2所示的正视图)，所述防滑板15的一部分卡在所述填充材料4之中，通过这种方式使所述芯材部分I得到固定。本领域技术人员理解，所述防滑板15优选地采用目前市场上常见的一些防滑板，其可以降低成本，在此不予赘述。根据图3所示实施例，进一步地，在一些变化例中，所述防滑板15也可以不是所述正方形的。具体地，在一个变化例中，所述防滑板15可以是圆形的。在另一个变化例中，所述防滑板15可以是三角形的。而在又一个变化例中，所述防滑板15还可以是矩形的。本领域技术人员理解，这些变化例均可以结合图3所示实施例予以实现，此处不予赘述。更进一步地，在一个优选例中，所述防滑板15优选地设置于所述未插入部12的中间位置。而在一个变化例中，所述防滑板15也可以设置在所述未插入部12的两端，即靠近所述插入部11的位置处，本领域技术人员理解，所述变化例也可以结合图3所示实施例予以实现，此处不予赘述。 图4示出了根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件在图I中C-C处的横截面图。具体地，在本实施例中，所述芯材部分I与所述支撑端部节点2相连接，所述插入部11与所述凹槽21相焊接。此时，所述支撑端部节点2的外表面也有一层所述无粘结隔离材料17，其与所述插入部11 一起被所述无粘结隔离材料17包围，所述填充材料4处于所述无粘结隔离材料17的外侧，所述填充材料4的外部再套有所述外套筒3，从而形成一整个所述屈曲约束支撑构件，本领域技术人员理解，在此情况下，所述无粘结隔离材料17也同样起到隔离所述支撑端部节点2与所述填充材料4的作用，此处不予赘述。进一步地，根据图4所示实施例，在本实施例的一个优选例中，所述芯材部分I为两块芯板垂直焊接而成，即此时所述芯材部分I的截面呈十字形，相应地，所述凹槽21与所述芯材部分I的插入部11相适应地为十字形，其尺寸也与所述插入部11相适应。而在本实施例的一个变化例中，所述芯材部分I也可以由一块芯板构成，即此时所述芯材部分I的截面为一字型(可以参考图6)，所述一字型的芯材部分I也可以插入所述横截面为十字形的凹槽21。更进一步地，在另一个变化例中，所述芯材部分I的截面可以为一字型，而所述支撑端部节点2上的凹槽21可以也是尺寸与所述芯材部分I相适应的一字型凹槽，本领域技术人员理解，这些变化例均可以结合图4所示实施例予以实现，此处不予赘述。图5示出了根据本实用新型的第一实施例的，所述屈曲约束支撑构件在图I中D-D处的横截面图。具体地，在本实施例中，所述屈曲约束支撑构件在图I的D-D处为所述支撑端部节点2的横截面，即此时，所述支撑端部节点2的两端并无所述围束构件6，从图5中也可以清晰地看出所述支撑端部节点2的横截面呈十字形，其截面面积比所述芯材部分的横截面面积大，在此不予赘述。进一步地，参考图5所示实施例，所述外套筒3套住所述支撑端部节点2的一部分，即此时所述支撑端部节点仍有一部分处于所述外套筒之外。本领域技术人员理解，所述支撑端部节点也可以理解为由所述外套筒3中延长并凸出所述外套筒3的两端端面。因此，可以理解的是，所述封头板5上相应位置处应该设有一形状、尺寸与所述支撑端部节点2相适应的开口 51，使所述支撑端部节点2能够穿过所述开口 51，在此不予赘述。图6示出了根据本实用新型的第二实施例的，所述屈曲约束支撑构件的正面结构示意图。本实施例可以理解为上述图I的一个变化例。具体地，在本实施例中，所述芯材部分I呈一字型，所述芯材部分I同样可以插入所述支撑端部节点2的横截面为十字形的凹槽21中，在一个变化例中，所述支撑端部节点2的截面仍旧呈十字形而所述凹槽21的横截面形状可以是与所述芯材部分I相适应的一字形。所述变化例同样可以结合图6所示实施例予以实现，此处不予赘述。进一步地，在本实施例中，与上述图I类似地，所述一字型的芯材部分I也与所述支撑端部节点2焊接于所述凹槽21处，所述一字型的芯材部分I与所述支撑端部节点2之间通过一小段内凹的圆弧过渡,并且所述芯材部分I的外部也由一围束构件6所包覆，所述围束构件6延伸至所述支撑端部节点2的外侧，同时包裹所述支撑端部节点2的一部分，所述外套筒3的两端端面各有一封头板5将所述围束构件6中的填充材料4封在所述外套筒3中。更进一步地，所述防滑板15垂直设置于所述未插入部12之上。本领域技术人员理解，所述一字型的芯材部分I同样可以结合图I所示实施例予以实现，此处不予赘述。结合图I至图6所示实施例，本领域技术人员理解，所述屈曲约束支撑构件的组装方法为(1)在所述芯材部分I为十字形的情况下先将两块芯板垂直焊接为所述芯材部分 I ; (2)将所述芯材部分I插入所述支撑端部节点2的凹槽21并与所述支撑端部节点2相焊接；(3)将所述无粘结隔离材料17粘贴在所述芯材部分I与所述支撑端部节点2的外表面；⑷将所述外套筒3套于所述芯材部分I与所述支撑端部节点2的外部；(5)将所述封头板5与所述外套筒3的一端焊接起来并且将所述支撑端部节点2与所述封头板5的开口51焊接起来；(6)将填充材料4从所述外套筒3的开口的一端灌入；(7)将所述外套筒3的开口一端用另一块封头板5焊接起来。以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
权利要求1.一种屈曲约束支撑构件，其特征在于，包括芯材部分以及支撑端部节点，其中芯材部分由芯板组成，所述支撑端部节点的至少一端有一与所述芯材部分相适应的凹槽，所述芯材部分插入所述凹槽，从而连接所述芯材部分与所述支撑端部节点。
2.根据权利要求I所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述芯材部分与所述支撑端部节点的凹槽焊接为一体。
3.根据权利要求2所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述芯材部分包括插入部以及未插入部，所述插入部插入所述凹槽，所述插入部的截面面积大于所述未插入部的截面面积。
4.根据权利要求3所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述插入部与所述未插入部优选地通过一内凹的圆弧连接过渡。
5.根据权利要求4所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述芯材部分的横截面为如下形状中的任一种 十字形；以及 一字形。
6.根据权利要求5所述的屈曲约束支撑构件,其特征在于,所述芯材部分由如下材料中的任一种制成 Q195钢材； Q235钢材； LYlOO钢材； LY160钢材；以及 LY225钢材。
7.根据权利要求6所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述支撑端部节点由如下材料中的任一种制成 Q345钢材； Q235钢材；以及 Q460钢材。
8.根据权利要求3所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，其包括一围束构件，所述围束构件至少包括一套筒，所述套筒套于所述芯材部分的外侧并且其两端继续向外延伸直至套住所述支撑端部节点的一部分。
9.根据权利要求8所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述围束构件还包括填充材料，所述填充材料至少部分地填充于所述套筒与所述芯材部分之间。
10.根据权利要求9所述的屈曲约束支撑构件,其特征在于，所述填充材料由如下材料中的任一种制成 高强度无收缩混凝土；以及 高强度无收缩混合砂浆。
11.根据权利要求10所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述围束构件的两端端部还至少各设有一封头板，所述封头板与所述套筒部分的端部截面尺寸相适应，使所述填充材料封在所述套筒内部。
12.根据权利要求9或10或11所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述芯材部分上至少设有一防滑板，所述防滑板优选地为正方形，其垂直设置于所述未插入部，并且所述防滑板的一部分插入所述填充材料中。
13.根据权利要求9或10或11所述的屈曲约束支撑构件，其特征在于，所述支撑端部节点与所述填充材料之间至少还有一段预留压缩空间。
专利摘要本实用新型提供一种TJⅡ屈曲约束支撑构件，又称TJⅡ型屈曲约束支撑，其特征在于，包括芯材部分以及支撑端部节点，其中芯材部分由芯板组成，所述支撑端部节点的至少一端有一与所述芯材部分相适应的凹槽，所述芯材部分插入所述凹槽，从而连接所述芯材部分与所述支撑端部节点。本实用新型通过提供一种TJⅡ屈曲约束支撑构件，其采用高强钢作为支撑节点部分，减小了用钢量，减小了支撑外观需求；采用槽型插接，减小了芯板废料；采用圆弧过渡避免了应力集中造成的芯板断裂现象；并且通过套筒延伸至节点一部分的方式，增强了支撑抗弯能力，与整体稳定性。
文档编号E04B1/98GK202689227SQ20112057242
公开日2013年1月23日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者宫海, 郭小康 申请人:上海蓝科钢结构技术开发有限责任公司