平行斜板屈曲约束支撑的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种平行斜板屈曲约束支撑，包括耗能内芯构件、加固板和等截面屈曲约束部件；所述耗能内芯构件包括中间屈服段和用于构件连接的端部扩大段，端部扩大段的截面积大于中间屈服段；所述等截面屈曲约束部件设置在耗能内芯构件的中间段的外围，所述加固板固接于耗能内芯构件翼缘和腹板之间，加固板沿耗能内芯构件长度方向的位置位于耗能内芯构件端部扩大段与等截面屈曲约束部件之间。本发明在保证有效约束耗能内芯构件的整体和局部屈曲的同时，避免了与加固板的冲突，使得屈曲约束部件沿构件长度方向截面相同，且无需因约束要求对耗能内芯构件腹板倒角处进行打磨，显著降低了加工难度。
【专利说明】平行斜板屈曲约束支撑
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程领域，涉及用于减小工程结构地震响应的一种屈曲约束支撑。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代以前，传统的结构抗震方法是通过主体结构局部屈服耗散地震能量，如梁铰机制等，这种抗震耗能方式导致结构主体破坏，严重增加了震后修复难度和成本，不利于结构的震后修复。自日本阪神地震与美国北岭地震后，屈曲约束支撑作为一种性能优越的消能减震构件，在日本、美国等多震的发达国家得到了快速的推广应用，在我国的研究也处于发展阶段。屈曲约束支撑在核心部件外包裹约束部件来限制核心部件的弯曲变形，通过核心部件拉压屈服耗散地震能量，在小震作用下相当于普通的中心支撑，给结构提供足够的侧向刚度，在中等和较大地震作用下相当于金属阻尼器而耗散能量，如此既提高了结构的延性又充分发挥了支撑的耗能作用，使主体结构在地震作用下不会破坏或者破坏较小，是一种较为理想的抗震耗能方式。
[0003]目前，屈曲约束支撑的截面种类按照外围约束材料以及组合情况可以分为三类:钢筋混凝土外围约束截面，钢与混凝土组合外围约束截面和全钢外围约束截面。采用钢筋混凝土外围约束截面或钢与混凝土组合外围约束截面，其存在的问题有:(1)构件制作精度要求高，导致制作费用增加，特别在浇注混凝土时，很难保证内核构件与外围约束构件之间的预留间隙满足精度方面的要求；(2)浇注混凝土等湿作业给制作与施工带来了影响，其精度控制难度大；(3)涂装在内核构件表面的隔离材料多采用环氧树脂，品种单一，其耐久性差，易于从内核表面脱离。
[0004]此外，采用全钢外围约束截面的屈曲约束支撑，若其内核构件采用工字形、十字形、T形构件等，因内核构件的翼缘和腹板交接处存在倒角或者焊缝，一些屈曲约束支撑为实现外围约束部件完美贴合内核构件，需要机械打磨内核构件的倒角或者约束部件的折角，这样显然会增加了施工复杂程度，又容易造成对内核约束部件的机械损伤。如已有技术实例(专利CN101974949B)中采用四个角钢全方位约束耗能内芯构件的屈曲，同样会因为十字形核心构件的倒角或焊缝而增加机械打磨工序；另一方面，技术实例CN201190347Y中的屈曲约束部件由两个角钢焊接组成方形筒，为了实现方形屈曲约束部件筒内角对内核构件边缘的紧密贴合，内核构件角钢的边缘处和屈曲约束部件相应的肢尖位置也须作平滑处理,如此增加了施工复杂程度。此外,该屈曲约束部件对内核构件约束可能会因为内核约束构件的多波屈曲变形而导致紧密贴合效果下降，进而影响屈曲约束效果。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决钢筋混凝土外围约束截面或钢与混凝土组合外围约束截面的屈曲约束支撑制作精度要求和制作费用高、混凝土等湿作业施工困难、涂装在内核构件表面的隔离材料品种单一和耐久性差，全钢外围约束截面的屈曲约束支撑对含有倒角或者焊缝的耗能内芯构件需要额外加工以及外围约束部件约束可靠度的问题，提出了一种制作方便、可靠度高的平行斜板屈曲约束支撑。
[0006]本发明采用的技术方案为:一种平行斜板屈曲约束支撑，包括耗能内芯构件、加固板和等截面屈曲约束部件；
[0007]所述耗能内芯构件包括中间屈服段和用于构件连接的端部扩大段，端部扩大段的截面积大于中间屈服段；
[0008]所述等截面屈曲约束部件设置在耗能内芯构件的中间段的外围，等截面屈曲约束部件沿耗能内芯构件长度方向截面形式保持不变，用于约束耗能内芯构件的整体和局部屈曲，等截面屈曲约束部件包含折板，折板的边侧面与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域紧靠，并留有间隙，间隙为0.5mm?3mm ;
[0009]所述加固板固接于耗能内芯构件翼缘和腹板之间，加固板沿耗能内芯构件长度方向的位置位于耗能内芯构件端部扩大段与等截面屈曲约束部件之间，其一端设在耗能内芯构件端部扩大段范围内，另一端伸入等截面屈曲约束部件内。
[0010]作为优选，所述耗能内芯构件是十字形构件或T形构件。
[0011 ] 作为优选，所述加固板是钢平板或角钢。
[0012]作为优选，所述加固板是钢平板，加固板固接于耗能内芯构件翼缘或腹板靠近根部1/2处内，等截面屈曲约束部件的折板的中侧面与加固板保持有距离，且与加固板的固接缝保持平行。
[0013]作为优选，所述耗能内芯构件是十字形构件，所述等截面屈曲约束部件由四个折板和四个填充板通过螺栓拼装而成；所述四个折板对称放置在耗能内芯构件的每个翼缘或腹板两侧，使其边侧面与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域紧靠；所述每个填充板位于每两个折板的边侧面之间，并且位于耗能内芯构件每个翼缘或腹板端部，每个填充板的厚度比十字形耗能内芯构件的翼缘大；如此每个折板的边侧面与对称位置上折板的边侧面以及相应的填充板共同约束耗能内芯构件翼缘或腹板的边缘。
[0014]作为优选，所述耗能内芯构件是T形构件，所述等截面屈曲约束部件由两个折板、
三个填充板和一块钢平板通过螺栓拼装而成；两个折板对称放置在耗能内芯构件I的每个翼缘或腹板两侧，使其边侧面与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域紧靠；钢平板与耗能内芯构件的平面翼缘面紧靠，并留有间隙，间隙为0.5_?3_ ;每个填充板位于每两个折板的边侧面之间或折板的边侧面和钢平板之间；如此每个折板的边侧面与对称位置上折板的边侧面以及相应的填充板，或每个折板的边侧面与一个钢平板以及相应的填充板共同约束耗能内芯构件翼缘或腹板的边缘。
[0015]作为优选，所述屈曲约束部件的折板的外侧面固定有数个横向加劲板。
[0016]本发明屈曲约束支撑由耗能内芯构件和屈曲约束部件组成。屈曲约束部件位于十字形耗能内芯构件中间段的外围，由四个折板和四个填充板拼装而成，通过控制折板尺寸，可以紧密贴合耗能内芯构件四个翼缘的部分截面，从而更为有效约束了在轴向力作用下翼缘的多波屈曲；加固板斜向焊接在十字形内芯板端部附近的每两个翼缘内侧边之间，且加固板的起点始于耗能内芯构件扩大端内部,终点位于屈曲约束部件内部，防止耗能内芯构件过渡段过早破坏。因屈曲约束部件通过折板和填充板形成了一个矩形空间，可以可靠约束耗能内芯构件的四个翼缘端部，从而实现对整个耗能内芯构件屈曲的约束，并且约束部件对耗能内芯构件倒角处没有精度要求，耗能内芯构件可以根据需要由钢板焊接组成或者型钢组装，且无需做任何倒角和平滑处理，如此既补充了现有防屈曲支撑构件的种类、外围约束的截面形式，又简化了对构件的加工。上述思路同样适用于T形耗能内芯构件。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]1.屈曲约束部件通过折板和填充板或折板、钢平板和填充板形成一个约束空间，仅约束耗能内芯构件的翼缘或腹板端部的1/4?1/2，相比全方位约束耗能内芯构件的屈曲约束支撑，在保证可靠约束耗能内芯构件的整体和局部屈曲的同时，无需对耗能内芯构件和外围约束部件做任何倒角和平滑处理，因此可以简化构件的加工工序，避免了倒角等工艺对屈曲约束支撑性能不利影响。
[0019]2.加固板固接于耗能内芯构件翼缘或腹板靠近根部1/2处内，一端相对起点位于耗能内芯构件扩大段内，一端相对终点位于屈曲约束部件内部，其作用相当于增加了耗能内芯构件过渡段的面积，一方面可以防止过渡段过早屈服，另一方面可以简化过渡段的加工，使耗能内芯构件可以做成简单的两段式，从而简化了耗能内芯构件切割加工。
[0020]3.屈曲约束部件只需要对耗能内芯构件翼缘或腹板端部的约束区域进行约束，该约束区域的宽度仅是翼缘或腹板外伸长度的1/4?1/2，而加固板固接在翼缘或腹板靠近根部1/2处内，如此外围屈曲约束部件和加固板在空间上不会产生冲突，外围屈曲约束部件可以做成简单的等截面形式，进一步降低了屈曲约束支撑加工的难度，提高了其产能。
[0021]4.采用全钢外围约束截面，避免了混凝土湿作业，所有钢构件均可以在工厂制作，加工精度更容易控制。
[0022]5.耗能内芯构件可以根据承载力需要灵活选择截面形式和截面大小，补充了现有屈曲约束支撑构件的种类和外围约束的截面形式，可以用于大承载力的屈曲约束支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实施例1耗能内芯构件的示意图；
[0024]图2是本实施例1加固板组装到耗能内芯构件后的示意图；
[0025]图3是图2的A-A剖视图；
[0026]图4是图2的B-B剖视图；
[0027]图5是本实施例1结构分解图；
[0028]图6是本实施例1结构图；
[0029]图7是图6的C-C剖视图；
[0030]图8是图6的D-D剖视图；
[0031]图9是本实施例2的横截面示意图；
[0032]图10的本实施例3的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0034]实施例1
[0035]如图1?8所示:一种平行斜板式屈曲约束支撑,包括耗能内芯构件1、加固板2和等截面屈曲约束部3 ;所述耗能内芯构件I的端部扩大段1-2扩大以致面积大于中间屈服段1-1用于构件连接；所述加固板2固接于耗能内芯构件I翼缘或腹板靠近根部1/2处内，沿耗能内芯构件I长度方向的固接相对起点位于耗能内芯构件I端部扩大段1-2内，相对终点位于等截面屈曲约束部件3内部，该加固板相当于起到衔接耗能内芯板I中间屈服段1-1和端部扩大段1-2的作用，可以防止两段之间的过渡段过早屈服并简化构件加工；所述耗能内芯构件I是十字形构件。所述加固板2是钢平板。等截面屈曲约束部件3沿耗能内芯构件I长度方向截面形式保持不变，由四个折板3-1和四个填充板3-2通过螺栓拼装而成；所述四个折板3-1对称放置在耗能内芯构件I的每个翼缘或腹板两侧，使其边侧面3-1-1与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域1-1-1紧靠；所述每个填充板3-2位于每两个折板3-1的边侧面3-1-1之间，同时位于耗能内芯构件I每个翼缘或腹板端部，且每个填充板3-2的厚度比十字形耗能内芯构件I的翼缘略大；如此每个折板3-1的边侧面3-1-1与对称位置上折板3-1的边侧面3-1-1以及相应的填充板3_2共同约束耗能内芯构件I翼缘或腹板的边缘；此外，根据实际需要，屈曲约束部件3的每个折板3-1的外侧面固定有数个横向加劲板3-1-3。
[0036]实施例2
[0037]如图9所示:本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于所述耗能内芯构件I为T形构件；所述等截面屈曲约束部件3由两个折板3-1、三个填充板3-2和一块钢平板3-3通过螺栓拼装而成；两个折板3-2对称放置在耗能内芯构件I的每个翼缘或腹板两侦牝使其边侧面3-1-1与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域1-1-1紧靠；钢平板3-3与耗能内芯构件的平面翼缘面1-1-2紧靠但留有间隙；每个填充板3-2位于每两个折板3-1的边侧面3-1-1之间或折板3-1的边侧面3_1_1和钢平板3_3之间；如此每个折板3-1的边侧面3-1-1与对称位置上折板3-1的边侧面3-1-1以及相应的填充板3-2，或每个折板3-1的内侧面3-1-1与一个钢平板3-3以及相应的填充板3_2共同约束耗能内芯构件I翼缘或腹板的边缘；此外，根据实际需要，屈曲约束部件3的每个折板3-1的外侧面固定有数个横向加劲板3-1-3。实施例3
[0038]如图10所示:本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于所述加固板2为角钢。
[0039]应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种平行斜板屈曲约束支撑，其特征在于:包括耗能内芯构件、加固板和等截面屈曲约束部件； 所述耗能内芯构件包括中间屈服段和用于构件连接的端部扩大段，端部扩大段的截面积大于中间屈服段； 所述等截面屈曲约束部件设置在耗能内芯构件的中间段的外围，等截面屈曲约束部件沿耗能内芯构件长度方向截面形式保持不变，等截面屈曲约束部件包含折板，折板的边侧面与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域紧靠，并留有间隙； 所述加固板固接于耗能内芯构件翼缘和腹板之间，加固板沿耗能内芯构件长度方向的位置位于耗能内芯构件端部扩大段与等截面屈曲约束部件之间，其一端设在耗能内芯构件端部扩大段范围内，另一端伸入等截面屈曲约束部件内。
2.根据权利要求1所述的平行斜板屈曲约束支撑，其特征在于:所述耗能内芯构件是十字形构件或T形构件。
3.根据权利要求1所述的平行斜板屈曲约束支撑，其特征在于:所述加固板是钢平板或角钢。
4.根据权利要求3所述的平行斜板屈曲约束支撑，其特征在于:所述加固板是钢平板，加固板固接于耗能内芯构件翼缘或腹板靠近根部1/2处内，等截面屈曲约束部件的折板的中侧面与加固板保持有距离，且与加固板的固接缝保持平行。
5.根据权利要求2所述的平行斜板屈曲约束支撑，其特征在于:所述耗能内芯构件是十字形构件，所述等截面屈曲约束部件由四个折板和四个填充板通过螺栓拼装而成；所述四个折板对称放置在耗能内芯构件的每个翼缘或腹板两侧，使其边侧面与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域紧靠；所述每个填充板位于每两个折板的边侧面之间，并且位于耗能内芯构件每个翼缘或腹板端部，每个填充板的厚度比十字形耗能内芯构件的翼缘大。
6.根据权利要求2所述的平行斜板屈曲约束支撑，其特征在于:所述耗能内芯构件是T形构件，所述等截面屈曲约束部件由两个折板、三个填充板和一块钢平板通过螺栓拼装而成；两个折板对称放置在耗能内芯构件I的每个翼缘或腹板两侧，使其边侧面与耗能内芯构件翼缘或腹板端部外伸长度1/4?1/2宽的约束区域紧靠；钢平板与耗能内芯构件的平面翼缘面紧靠，并留有间隙；每个填充板位于每两个折板的边侧面之间或折板的边侧面和钢平板之间。
7.根据权利要求1所述的平行斜板屈曲约束支撑，其特征在于:所述屈曲约束部件的折板的外侧面固定有数个横向加劲板。
【文档编号】E04B1/98GK103758244SQ201410016987
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】王春林, 孟少平, 曾鹏, 曾滨, 吴京 申请人:东南大学