一种局部低强的十字型防屈曲支撑的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种局部低强的十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯和外包钢管，在所述外包钢管与所述十字型钢芯之间填充有混凝土结构或砂浆结构，所述十字型钢芯通长截面相等，并将所述十字型钢芯的中间部分热处理为低强段，在所述十字型钢芯与所述外包钢管相对的表面上设置有滑动层。本实用新型采用热处理的方法使十字型钢芯中间部分的强度降低，以满足防屈曲支撑的需要，进而使核心钢芯在整个钢芯截面保持一致的情况下，不需要进行特殊的切削加工，避免了端部连接段需要加强处理的要求，且避免了外部约束单元为适应内芯截面变化所预留的变截面空隙设置，整体支撑制作方便。
【专利说明】
一种局部低强的十字型防屈曲支撑
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种建筑结构中的防屈曲支撑，特别是涉及一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑。
【背景技术】
[0002]在建筑结构的设计中，支撑是一种有效的抗侧力构件，能够大大提高结构的抗侧刚度。传统的普通支撑存在受压屈曲的问题。在地震作用时，支撑过早屈曲失效会使结构承载力下降或发生破坏。针对传统普通支撑存在的问题，出现了防屈曲支撑这一新型支撑形式，其主要包括三个部分:核心屈服耗能单元、外部屈曲约束单元和滑动机制单元。外部屈曲约束单元为核心屈服耗能单元提供侧向约束，避免核心屈服耗能单元在受压时发生整体或局部屈曲，使核心屈服耗能单元拉压性能相似，在大震时均能达到屈服耗能，且滞回曲线饱满。
[0003]虽然防屈曲支撑具有高效的性能，近年来已经在多项工程中得到了应用，但是所采用的防屈曲支撑多为从国外进口，其制造方法、性能参数等均不详，极大地制约了我国防屈曲支撑技术的应用和发展。
[0004]防屈曲支撑要求芯材的屈服和非弹性变形能够发生于被约束区段实现定点或定区域的屈服，目前国内外的防屈曲支撑大都采用变截面内芯构造来实现这一要求，即端部连接段采用较大截面或进行加强设计，以使得中心耗能段能先于其余部位进入屈服，且在约束单元中需要预留变截面的纵向变形空间。但在防屈曲支撑的研究和使用中仍然会出现过渡段、加劲肋焊接端以及切削段脆性断裂、屈曲位置随机且易产生局部屈曲和预留空间不当或初始缺陷导致约束单元受力等问题，使设计的期望性态与实际性态不符，且对于低屈服防屈曲支撑如采用切削加工成型将造成相当一部分的内芯材料浪费，这些问题也阻碍着防屈曲支撑的发展。因此，目前迫切需要立足于国产钢材类型，研发出能够使得常用高强热乳钢材具备低屈服点钢内芯性能的制作处理方式，开发适合我国国情的新型防屈曲支撑形式。
【发明内容】
[0005]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，该防屈曲支撑采用现有高强热乳钢材能够避免因使用变截面内芯所导致的问题。
[0006]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯和外包钢管，在所述外包钢管与所述十字型钢芯之间填充有混凝土结构或砂浆结构，所述十字型钢芯通长截面相等，并将所述十字型钢芯的中间部分热处理为低强段，在所述十字型钢芯与所述外包钢管相对的表面上设置有滑动层。
[0007]所述十字型钢芯的长度大于所述外包钢管的长度，所述外包钢管的长度大于所述十字型钢芯的中间部分的长度。
[0008]本实用新型具有的优点和积极效果是:I)采用热处理的方法使十字型钢芯中间部分的强度降低，以满足防屈曲支撑的需要，进而使核心钢芯在整个钢芯截面保持一致的情况下，不需要进行特殊的切削加工，且避免了外部约束单元为适应内芯截面变化所预留的变截面空隙设置，整体支撑制作方便;2)采用本实用新型制作的防屈曲支撑具有非常饱满的滞回曲线，具有良好的屈服耗能能力;3)本实用新型通过局部定区域削弱材料强度，其端部仍然保持较高的材料强度，因此避免了端部连接段需要加强处理的要求，也避免了因为对钢芯进行切削而造成使用中出现的切削段和过渡段脆性断裂的问题;4)可以实现人为控制钢芯的屈服位置，使其位于约束单元范围内，避免屈曲位置随机产生的问题。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构不意图；
[0010]图2为图1的断面图；
[0011 ]图3为本实用新型的十字型钢芯示意图；
[0012]图4为本实用新型对十字型钢芯进行热处理的示意图；
[0013]图5为图4的断面图；
[0014]图6为本实用新型对十字型钢芯进行热处理的温度变化曲线示意图。
[0015]图中:1、十字型钢芯，2、外包钢管，3、混凝土或砂浆，4、滑动层，5、未处理段，6、低强段，7、陶瓷加热器，8、温度控制箱，9、保温毯，10、绝缘线缆。
【具体实施方式】
[0016]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0017]请参阅图1?图5，一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯I和外包钢管2，在所述外包钢管2与所述十字型钢芯I之间填充有混凝土或砂浆，所述十字型钢芯I通长截面相等，并将所述十字型钢芯I的中间部分热处理为低强段6，在所述十字型钢芯I与所述外包钢管2相对的表面上设置有滑动层4。
[0018]请参阅图1?图6，上述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑制作方法，采用以下步骤:
[0019]一)对通长截面相等十字型钢芯I的中间部分进行热处理，使其中间部分的屈服强度和极限强度降低。
[0020]二)对十字型钢芯I与外包钢管2相对应的长度段Lo涂刷滑动层材料，形成滑动层4。
[0021]三)将十字型钢芯I放入外包钢管2中并进行中心定位，使两者的中心线在同一条直线上，然后浇筑混凝土或砂浆3，对混凝土或砂浆3进行养护，待混凝土或砂浆3的强度达到设计要求后即完成了局部低强的十字型防屈曲支撑的制作。
[0022]请参见图1?图3，在采用上述方法进行防屈曲支撑制作时，首先根据实际工程结构中的需要计算确定十字型钢芯I和外包钢管2的截面尺寸，并确定十字型钢芯I的长度L1和外包钢管2的长度Lo，根据屈曲位置要求确定低强段6的位置和长度L2,—般情况下应满足且 L2<L0<L1o
[0023]然后对十字型钢芯I中间部分-低强段6进行热处理，热处理工艺为:在室温条件下以加热速率Vh将十字型钢芯的中间部分加热到极限温度T。，然后保温th，之后以冷却速率V。使十字型钢芯的中间部分的温度从Tc下降至To，最后使十字型钢芯的中间部分从To自然冷却至室温，热处理工艺中各个参数的取值范围如下:5°C/min彡Vh彡20°C/min，700°C彡Tc彡1200°C，To 彡 550°C，10min 彡 th 彡 60min，0.1°C/min 彡 Vc 彡 5°C/min。作为优选，热处理工艺中各个参数的最优取值范围如下:5°(:/1^11彡￥11彡15°(:/1^11，850°(:彡1'。彡1200°(:，1'() = 500°(:，15min<th<30min，0.3°C/min<Vc<l°C/min。采用所述的最优取值范围进行热处理工艺可以获得最为理想的效果。
[0024]请参见图4?图6，本实施例应用上述热处理工艺的具体实现方式:对需要进行热处理的十字型钢芯I中间部分粘贴陶瓷加热器7，在陶瓷加热器7的外部包裹保温毯9，陶瓷加热器7与温度控制箱8连接，通过温度控制箱8控制陶瓷加热器7的温度，对十字型钢芯I中间部分进行热处理。
[0025]综上所述，采用上述方法制作的局部低强的十字型防屈曲支撑，包括十字型钢芯I和外包钢管2，十字型钢芯I和外包钢管2之间填充混凝土或砂浆3，十字型钢芯I表面设置有滑动层4。外包钢管2的长度为Lo，十字型钢芯I的长度SL1。十字型钢芯I长为L2的中间部分也即低强段6进行超高温热处理。十字型钢芯I进行热处理时，采用陶瓷加热器7包裹低强段6，并使用保温毯9包裹在陶瓷加热器7外部，防止加热过程中热量的散失，并有助于控制加热和降温过程中低强段6的温度。将陶瓷加热器7通过绝缘线缆10与温度控制箱8相连，使用温度控制箱8来控制陶瓷加热器7按照图6中的温度变化曲线对低强段6进行热处理。热处理工艺中，首先在室温条件下以加热速率Vh将高温热处理段6加热到极限温度T。，控制陶瓷加热器7以极限温度T。持温th，然后控制陶瓷加热器7以冷却速率V。从T。下降至To，随后关闭温度控制箱8和陶瓷加热器7，使得试件在保温毯9中从To自然冷却至室温。采用超高温热处理后的低强段6钢材屈服强度和极限强度会降低，而未处理段5钢材强度不变，通过改变材料性能的方式实现了十字型钢强度的局部削弱，进行屈服耗能。
[0026]将上述支撑安装在工程结构中的相应位置处，在地震作用时，此局部低强的十字型防屈曲支撑通过十字型钢芯I的低强段6率先发生屈服进行耗能，且具有较好的耗能能力，能够有效减少地震带来的侧向力对结构其他结构构件造成的破坏，保证整体结构的安全。
[0027]尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种局部低强的十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯和外包钢管，在所述外包钢管与所述十字型钢芯之间填充有混凝土或砂浆，其特征在于，所述十字型钢芯通长截面相等，并将所述十字型钢芯的中间部分热处理为低强段，在所述十字型钢芯与所述外包钢管相对的表面上设置有滑动层。2.根据权利要求1所述的局部低强的十字型防屈曲支撑，其特征在于，所述十字型钢芯的长度大于所述外包钢管的长度，所述外包钢管的长度大于所述十字型钢芯的中间部分的长度。
【文档编号】E04B1/98GK205557889SQ201620345564
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】余玉洁, 陈志华, 王霄翔
【申请人】天津大学