一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑，该屈曲约束耗能支撑包括一字形核心钢板、约束套管，其特征在于，所述的一字形核心钢板的屈服段均匀分布有通孔，外伸段的上下表面分别贴合焊接有加劲板；所述的约束套管套设在一字形核心钢板的中部，其横截面为矩形，内壁与一字形核心钢板外壁之间设有间隙，与所述加劲板相对应的头部设有容纳加劲板的缺口，该缺口的底部与所述加劲板的端部之间设有凹凸对插的侧向限位结构；所述的约束套管的两头在所述侧向限位结构的部位分别套设有加劲套管，该套管由螺栓固定在约束套管上；所述的约束套管两侧的内壁与一字形核心钢板之间和所述的加劲板与加劲套管的内壁之间分别设有弹性垫。
【专利说明】一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及防振动或震动的一般建筑物构造，具体涉及一种防屈曲耗能支撑构件。
【背景技术】
[0002]为增大结构的抗侧刚度以减小其在地震中的侧向变形，往往在结构中增加钢支撑构件，但传统钢支撑构件在强震作用受压时会产生屈曲失稳的现象，即使增加支撑横截面达到设计要求也难以保证其在突发强震下不发生屈曲失稳，鉴于此，工程人员研发了一种受压时屈曲失稳收到约束的轴向支撑构件，其兼具支撑与耗能作用，称为防屈曲耗能支撑。
[0003]防屈曲耗能支撑是一种在受拉与受压作用下均能达到屈服而不发生屈曲失稳的轴力构件，比传统支撑构件具有更加稳定的力学性能。安装于结构中，不但可以增加结构的整体刚度、提高结构延性，还能发挥钢材的滞回耗能能力，因此其同时具备了中心支撑和位移型耗能器的功能，在工程抗震领域具有较显著的应用价值。美国北岭地震和日本神户地震后，工程师开始意识到防屈曲耗能支撑在结构消能减震上的良好效果，其后，防屈曲耗能支撑得以较广泛的应用于各类建筑，在日本和美国已有数百栋建筑采用了该类构件。中国也有相关建筑采用防屈曲耗能支撑作为支撑与耗能构件，但数量较少。
[0004]目前，防屈曲耗能支撑按照不同的材料形式和不同的制作工艺可分为三类，即混凝土约束型防屈曲耗能支撑、全钢型防屈曲耗能支撑和装配式防屈曲耗能支撑。一般而言，防屈曲耗能支撑主要由核心单元、外约束单元和无粘结构造层三部分构成，其中核心单元是支撑构件的主受力元件，外约束单元提供约束机制，以防止核心单元受轴压时发生整体或局部屈曲失稳，无粘结层设置在核心单元与外约束单元接触面之间，以尽量减小核心单元与外约束单元产生握裹或摩擦力从而造成支撑受压时轴向压力的大量增加。
[0005]目前大多防屈曲支撑普遍存在以下问题:(1)支撑截面多呈方形或圆形，难以与墙体实现有效结合，在建筑外观要求严格的情况下布置位置受限制；(2)大部分防屈曲支撑尤其是混凝土约束型，其自重较大，加工工艺复杂且周期较长；(3)大多防屈曲支撑端部容易出现破坏，需要进行较大程度的端部加强。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑，该屈曲约束耗能支撑不仅横截面尺寸小，自重轻，端部强度高，安装布置便利，而且加工工艺简单，周期短。
[0007]本实用新型解决上述技术问题的方案如下所述:
[0008]一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑，该屈曲约束耗能支撑包括一字形核心钢板和约束套管，其特征在于，
[0009]所述的一字形核心钢板沿轴向分为中部的屈服段和两头的外伸段，其中所述的屈服段均匀分布有通孔，所述的外伸段的上下表面分别贴合焊接有加劲板；[0010]所述的约束套管套设在一字形核心钢板的的中部，其横截面为矩形，内壁与一字形核心钢板外壁之间设有满足一字形核心钢板受压屈服时可自由膨胀的间隙，与所述加劲板相对应的头部设有容纳加劲板的缺口，该缺口的底部与所述加劲板的端部之间设有凹凸对插的侧向限位结构；
[0011]所述的约束套管的两头在所述侧向限位结构的部位分别套设有加劲套管，该套管由螺栓固定在约束套管上；
[0012]所述的约束套管两侧的内壁与一字形核心钢板之间和所述的加劲板与加劲套管的内壁之间分别设有弹性垫。
[0013]由于所述的一字形核心钢板的截面尺寸和长度是根据地震烈度和建筑物的结构要求来确定的，因此，要根据所确定的一字形核心钢板的截面尺寸来选择合适规格的型钢作为约束套管往往十分困难，甚至选不到。为了解决上述的技术难题，本实用新型的进一步改进方案是，所述的约束套管和加劲套管均由钢板焊接构成的。
[0014]为了进一步保证核心单元只承受拉伸和压缩载荷，本实用新型的进一步改进方案是，所述的一字形核心钢板的外伸段还设有穿越加劲板的安装孔。
[0015]本实用新型较现有技术具有下述有益效果:
[0016]1、将约束套管的内壁与一字形核心钢板外壁之间的间隙限定为满足一字形核心钢板受压屈服时自由膨胀，且，加劲板以贴合的方式焊接在一字形核心钢板的外伸段的上下表面，因此约束套管和一字形核心钢板的外伸段(与建筑结构的连接部位)的截面积都相对较小，整个支撑能够布置于墙体中，所占用的空间明显减小。
[0017]2、在一字形核心钢板的屈服段均匀分布有通孔，使其在拉一压循环载荷作用下均能进入屈服，滞回性能得到明显改善。
[0018]3、在所述的约束套管两侧的内壁与一字形核心钢板之间和所述的加劲板与加劲套管的内壁之间分别增设弹性垫，既可严格控制一字形核心钢板与约束套管之间四周的间隙，又能让轴向力传递到一字形核心钢板上，进一步提高了整个支撑防屈曲效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1?5为实用新型所述改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑的一个具体实施例的结构示意图，其中，图1主视图，图2为俯视图，图3为图2的A— A剖面放大图，图4为图2的B-B剖面放大图；图5为图2的C一C剖面放大图。
[0020]图6为图1去掉加劲套管后显示约束套管与加劲板之间所设凹凸对插的侧向限位结构的示意图。
[0021]图7和图8为图1?5所示实施例中一字形核心钢板与加劲板的连接结构示意图，其中，图7主视图，图8为俯视图。
[0022]图9?11为图1?5所示实施例中约束套管的一种具体结构示意图，其中，图9为主视图，图10为俯视图(半剖)，图11为图9的D— D剖视图。
[0023]图12?14为图1?5所示实施例中加劲套管的一种具体结构示意图，其中，图12为主视图，图13为图12的E— E剖视图，图14为图13的F— F剖视图。
【具体实施方式】[0024]参见图1?5，整个支撑由一字形核心钢板1、加劲板2、约束套管3、加劲套管4和无粘结构造层5 (由于该层太薄，图1?5中无法显示)组成，其中各零部件的具体结构形状和相互之间的连接关系如下所述。
[0025]参见图7和图8，一字形核心钢板I沿轴向分为中部的屈服段1-1 (两条双点划线之间的部分)和两头的外伸段1-2，其中，屈服段1-1的表面涂布有油脂脱模剂形成无粘结构造层5，且沿轴向均匀分布有矩形的通孔6 ;外伸段1-2的上下表面分别贴合焊接有加劲板2，并开设有穿越两加劲板2的安装孔14。
[0026]参见图9?11并合图3?6，约束套管3套设在一字形核心钢板I的的中部，其横截面为矩形；约束套管3的内壁与一字形核心钢板I外壁之间设有满足一字形核心钢板受压屈服时可自由膨胀的间隙7 ;约束套管3与加劲板2相对应的头部设有容纳加劲板2的缺口 8，该缺口 8的底部设有凸起9，加劲板2的相对的端部设有小缺口 10，所述凸起9与小缺口 10动配合构成凹凸对插的侧向限位结构。
[0027]参见图12?14，约束套管3的两头在上述侧向限位结构的部位分别套设有加劲套管4，该套管由螺栓11固定在约束套管3上。
[0028]参见图3?6，在约束套管3头部的相应位置，即约束套管3两侧的内壁与一字形核心钢板I之间和加劲板2与加劲套管4的内壁之间分别设有由硬质橡胶制成的弹性垫12。参见图9?11和图12?14约束套管3两侧的内壁上和加劲套管4与加劲板2相对的内壁上分别设有放置弹性垫12的凹槽13。
[0029]参见图9?11和图12?14，本例中所述的约束套管3和加劲套管4均由钢板焊接构成。为了控制好一字形核心钢板I与约束套管3之间的间隙7，焊接时先把约束套管3两侧的内壁与一字形核心钢板I之间的两弹性垫12放置在约束套管3上的凹槽13内，再把约束套管3两侧边的钢板夹持在一字形核心钢板I的两侧边上并调整好二者之间的间隙7，然后才放上组成约束套管3的另两块钢板进行焊接。焊接好约束套管3后，即可把加劲板2与加劲套管4的内壁之间两弹性垫12放置在加劲套管4上的凹槽13内，然后先用螺栓11把组成加劲套管4的四块钢板固定在约束套管3上再焊接即可。
【权利要求】
1.一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑，该屈曲约束耗能支撑包括一字形核心钢板和约束套管，其特征在于， 所述的一字形核心钢板沿轴向分为中部的屈服段和两头的外伸段，其中所述的屈服段均匀分布有通孔，所述的外伸段的上下表面分别贴合焊接有加劲板； 所述的约束套管套设在一字形核心钢板的的中部，其横截面为矩形，内壁与一字形核心钢板外壁之间设有满足一字形核心钢板受压屈服时可自由膨胀的间隙，与所述加劲板相对应的头部设有容纳加劲板的缺口，该缺口的底部与所述加劲板的端部之间设有凹凸对插的侧向限位结构； 所述的约束套管的两头在所述侧向限位结构的部位分别套设有加劲套管，该套管由螺栓固定在约束套管上； 所述的约束套管两侧的内壁与一字形核心钢板之间和所述的加劲板与加劲套管的内壁之间分别设有弹性垫。
2.根据权利要求1所述的一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑，其特征在于，所述的约束套管和加劲套管均由钢板焊接构成的。
3.根据权利要求1或2所述的一种改进的纯钢型屈曲约束耗能支撑，其特征在于，所述的一字形核心钢板的外伸段还设有穿越加劲板的安装孔。
【文档编号】E04B1/98GK203514561SQ201320576969
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】周云, 纪宏恩, 邓雪松, 张文鑫, 尹绕章 申请人:广州大学