一种局部强度降低的建筑结构全钢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强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑，包括一根通长截面相等的一字型钢芯，所述一字型钢芯被夹固在两根背对背设置的槽钢之间，两根所述槽钢通过横跨在所述一字型钢芯上的多个连接钢板固接在一起，在所述一字型钢芯与所述槽钢对应部分的表面上设置有无粘结材料涂层，所述一字型钢芯的中间部分热处理为低强段；所述槽钢和所述一字型钢芯的轴线在同一平面内；在所述一字型钢芯的两个端部的两侧各设有一加劲肋，所述加劲肋与所述一字型钢芯垂直。本实用新型能够避免因使用变截面内芯所导致的问题。
【专利说明】
一种局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑
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强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑。
【背景技术】
[0002]建筑结构中，为提高结构的抗侧刚度，通常会在结构中设置支撑等抗侧构件。支撑的种类繁多，传统的支撑在地震来临时，由于支撑缺少面外约束而存在受压失稳的问题，支撑会较早发生整体屈曲而失效，进而地震力作用在结构关键构件上使得结构承载力下降甚至发生严重的破坏。在传统支撑的基础上，针对其存在的问题，防屈曲支撑这一新型支撑形式逐渐出现和发展，这种支撑的构造包括核心屈服耗能单元、周边屈曲约束单元和两者之间的滑动单元。由于周边屈曲约束单元为核心单元提供了较强的侧向约束，从而避免了核心耗能单元的整体受压失稳，使其在受压时以内芯屈服为主，同时伴随着多波局部屈曲现象，使得核心单元在拉伸和压缩两种条件下整理力学性能和承载性能相似，增加了支撑的屈服耗能能力。
[0003]防屈曲支撑由于其结构效能高，耗能能力强，已经被国内外多项工程中采用。但是，在国内，防屈曲支撑多为从国外进口，其制造工艺等均属保密，这制约了我国防屈曲支撑技术的应用和发展。
[0004]针对这种新型支撑，国内一些学者和企业开发了内芯为钢材，外部采用钢管并在内芯和钢管之间填充混凝土或砂浆的防屈曲支撑，同时为了满足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，这种防屈曲支撑基本上都采用非等截面内芯的方式，将芯材端部截面加大加强，或将中心耗能段截面削弱，使得中心部分相对较弱，从而能够早于其他段进入屈服状态。也有学者开发了全钢防屈曲支撑，但是其内芯仍为变截面设计，使中心部分成为强度较弱段。在实际应用中发现，这两种支撑由于内芯存在局部加强或者中心段局部削弱的问题，即使采用了一定的平滑段消除应力集中，仍会出现加劲肋焊接端、过渡段以及切削段脆性断裂，屈曲位置无法控制等现象，导致实际状态与设计状态不符。另外，由于需要对中心段采用切削等方式降低其强度，会造成内芯钢材的一定程度的浪费，且前一种支撑由于需要浇筑混凝土等，其内芯变截面构造将使得构件施工相对复杂且制作周期长。这些问题都使得防屈曲支撑无法顺利在国内得到广泛的应用和发展。
[0005]因此，在国家倡导积极用钢、绿色建筑等理念的环境下，研发出可使用我国常见热乳钢材制作，且无需采用切削等会造成钢材浪费以及截面尺寸变化的加工方式的新型防屈曲支撑，具有极为重要的意义和必要性。
【发明内容】
[0006]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强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑，该防屈曲支撑能够避免因使用变截面内芯所导致的问题。
[0007]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:一种局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑，包括一根通长截面相等的一字型钢芯，所述一字型钢芯被夹固在两根背对背设置的槽钢之间，两根所述槽钢通过横跨在所述一字型钢芯上的多个连接钢板固接在一起，在所述一字型钢芯与所述槽钢对应部分的表面上设置有无粘结材料涂层，所述一字型钢芯的中间部分热处理为低强段;所述槽钢和所述一字型钢芯的轴线在同一平面内；在所述一字型钢芯的两个端部的两侧各设有一加劲肋，所述加劲肋与所述一字型钢芯垂直。
[0008]所述一字型钢芯的长度大于所述槽钢的长度，所述槽钢的长度大于所述一字型钢芯的低强段的长度。
[0009]所述连接钢板与所述槽钢通过螺栓连接。
[0010]本实用新型具有的优点和积极效果是:I)支撑耗能内芯中所采用钢材为我国常用的热乳钢材，来源广且价格便宜，突破了我国低屈服钢材种类较少且价格昂贵的瓶颈;2)整个支撑全部采用钢材制作，绿色环保，有助于缓解我国钢材过剩的问题，且经历地震后可以回收利用；3)内部钢芯通长截面相同，无需进行切削等工序，避免了材料的浪费；4)钢芯两侧的槽钢使用连接钢板通过螺栓相连，一方面节约了材料并对钢芯产生一定的约束作用，另一方面连接钢板较小，方便单个工人进行组装和连接，同时还可以通过连接钢板之间的空隙观察内部钢芯的状态;5)支撑具有良好的耗能能力，可以实现钢芯的定点屈服，且通过钢材强度的逐渐改变避免了应力突变现象，同时避免了钢芯由于切削等出现的应力集中和脆性断裂的问题;6)整体支撑制作工序较简单，且连接主要为螺栓连接，加工制作方便，制作周期短，高效经济。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的整体三维示意图；
[0012]图2为图1的平面示意图；
[0013]图3为图1的正立面示意图；
[0014]图4为图1的侧立面示意图；
[0015]图5为图1中A-A截面的断面图；
[0016]图6为本实用新型所采用的钢芯示意图；
[0017]图7为本实用新型对钢芯进行热处理的示意图；
[0018]图8为图7的断面图。
[0019]图中:1、一字型钢芯，2、槽钢，3、连接钢板，4、螺栓，5、加劲肋，6、无粘结材料涂层，
7、低强段，8、未经处理段，9、程控加热器。
【具体实施方式】
[0020]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:
[0021]请参阅图1?图8，一种局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑，包括一根通长截面相等的一字型钢芯I，所述一字型钢芯I被夹固在两根背对背设置的槽钢2之间，两根所述槽钢2通过横跨在所述一字型钢芯I上的多个连接钢板3固接在一起，在所述一字型钢芯I与所述槽钢2对应部分的表面上设置有无粘结材料涂层6，所述一字型钢芯I的中间部分热处理为低强段7;所述槽钢2和所述一字型钢芯I的轴线在同一平面内；在所述一字型钢芯I的两个端部的两侧分别设有加劲肋5，所述加劲肋5与所述一字型钢芯I垂直。
[0022]请参阅图1?图8，上述局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑制作方法，采用以下步骤:
[0023]—)在通长截面相等的一字型钢芯I的两个端部的两侧根据构造要求设置加劲肋5；
[0024]二)对通长截面相等的一字型钢芯I的中间部分进行热处理，使其中间部分强度降低，延性增加；
[0025]三)对一字型钢芯I进行喷砂抛丸处理，除去其表面氧化层，并在其与槽钢对应部分的表面上涂刷无粘结材料，以形成无粘结材料涂层6 ；
[0026]四)将两根槽钢2分别放置在一字型钢芯I两侧并进行定位，使槽钢2和一字型钢芯I的轴线在同一平面内，然后采用横跨一字型钢芯I的连接钢板3将两根槽钢2连接在一起并将一字型钢芯I夹紧固定在它们中间，此时即完成了局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑的制作。
[0027]请参见图1?图6，在采用上述方法进行防屈曲支撑制作时，首先根据结构对支撑的要求计算确定钢芯I和槽钢2的截面尺寸，并确定钢芯I的长度L1和两侧槽钢2的长度Lo，根据一字型钢芯I耗能时屈服位置的要求确定低强段7的位置和长度L2,且一般要求1^>?0且L2<Lo。使用钢板制作一字型钢芯I，并在一字型钢芯I的两个端部的两侧分别焊接加劲肋5。
[0028]然后对钢芯I的中间部分-低强段7进行热处理，请参见图7?图8，热处理方法为:在室温条件下采用程控加热器9包裹需要进行热处理的一字型钢芯I的中间部分，首先程控加热至1000摄氏度，保持20分钟，然后采用每小时30摄氏度的降温速率进行降温，降至500摄氏度左右时，关闭程控加热器9，等待一字型钢芯I冷却至环境温度，即完成了一字型钢芯I的特殊热处理工艺。
[0029]然后对一字型钢芯I进行喷砂抛丸处理，除去其表面的氧化层，并涂刷无粘结材料，涂刷完毕后将两根槽钢2分别放置在钢芯I的两侧并定位固定，保证钢芯I和槽钢2的轴线在同一水平面上。将连接钢板3放置在槽钢2的相应位置处，采用螺栓4将连接钢板3和槽钢2固定，同时也完成了两侧槽钢2的固定，此时即完成了局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑的制作，在支撑的两端设置连接板即可与结构相应部位进行连接。
[0030]连接在工程结构中的支撑在地震来临时，由于中间部分的钢材强度降低，使得一字型钢芯I中间部分强度产生局部削弱，从而在地震力作用下会首先发生屈服，实现屈服耗能，减小地震力对主体结构其他构件的破坏和影响，保证结构的安全。同时，在地震结束后，通过连接钢板3之间的空隙可以方便快捷的观察到钢芯I的屈曲情况，确定是否需要对支撑进行更换。
[0031]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】
1.一种局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑，其特征在于，包括一根通长截面相等的一字型钢芯，所述一字型钢芯被夹固在两根背对背设置的槽钢之间，两根所述槽钢通过横跨在所述一字型钢芯上的多个连接钢板固接在一起，在所述一字型钢芯与所述槽钢对应部分的表面上设置有无粘结材料涂层，所述一字型钢芯的中间部分热处理为低强段;所述槽钢和所述一字型钢芯的轴线在同一平面内；在所述一字型钢芯的两个端部的两侧分别设有加劲肋，所述加劲肋与所述一字型钢芯垂直。2.根据权利要求1所述局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑，其特征在于，所述一字型钢芯的长度大于所述槽钢的长度，所述槽钢的长度大于所述一字型钢芯的低强段的长度。3.根据权利要求1所述局部强度降低的建筑结构全钢防屈曲支撑，其特征在于，所述连接钢板与所述槽钢通过螺栓连接。
【文档编号】E04B1/98GK205557890SQ201620349793
【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