变厚度钢板装配式防屈曲支撑的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于工程结构耗能减震支撑技术领域，公开了一种变厚度钢板装配式防屈曲支撑。其主要技术特征为：包括内芯板，所述内芯板的横截面为一字型，内芯板在长度方向上两端厚度厚、中间厚度薄，厚度由厚向薄光滑过渡，内芯板的上、下表面分别设置有约束部件，上、下表面的约束部件通过外贴板相连接，内芯板与约束部件之间留有1?2mm的间隙，内芯板的端部焊接有端部连接板。本实用新型提供的支撑构件，以变厚度钢板为耗能内芯，屈服段明显，所有部件可在工厂完成全部加工，加工精度可控；施工现场拼装成型，施工进度快，所需人员少，施工现场噪声低，施工成本降低。
【专利说明】
变厚度钢板装配式防屈曲支撑
技术领域
[0001]本实用新型属于工程结构耗能减震支撑技术领域，尤其涉及一种变厚度钢板装配式防屈曲支撑。
【背景技术】
[0002]在经历多次实际地震检验之后，防屈曲支撑构件逐渐得到研究人员以及工程设计人员的认可，特别是在日本、美国以及我国台湾地区，防屈曲支撑的研究工作已经开展的非常深入，其工程应用也十分广泛。相比而言，国内的防屈曲支撑的相关研究及应用起步较晚，在汶川地震之后，防屈曲支撑得到了快速的推广应用，目前，除新建结构领域外，在工程结构抗震加固领域，防屈曲支撑的应用也十分常见。
[0003]防屈曲支撑构件兼具普通支撑的抗侧刚度以及耗能构件的双重功效，设计合理的防屈曲支撑构件在受压时不会发生受压屈曲破坏，且在受拉和受压时均能实现屈服耗能，具有良好的耗能减震性能，在工程技术领域中应用广泛。典型的防屈曲支撑构件主要由耗能内芯、约束构件以及二者之间的无粘结材料或者间隙构成。其中，耗能内芯只承受轴力，只产生轴向变形，而约束构件则通过其抗弯刚度和抗弯承载力来防止内芯受压侧向屈曲。目前，市场上常用的防屈曲支撑构件，其外围约束形式主要有三种类型，分别是钢筋混凝土约束、钢一混凝土组合约束以及全钢约束。
[0004]钢筋凝土外围约束型防屈曲支撑，构件自身重量较大，且与周边结构的连接设计较为复杂，同时施工较为困难，目前应用较少。全钢约束用钢量较高，制作工艺要求高，导致支撑造价较高，难以大面积推广。传统的钢一混凝土约束型支撑，一般采用钢管型封闭构件内填混凝土，耗能内芯置于混凝土中，并与混凝土保持一定的间隙，以保证耗能内芯的自由伸缩变形，而实际操作中，混凝土的浇筑很难精确控制，因此，耗能内芯与混凝土之间的间隙精度难以满足设计要求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题就是提供一种耗能减震性能好、工艺简单、施工方便的变厚度钢板装配式防屈曲支撑。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为:包括内芯板，所述内芯板的横截面为一字型，内芯板在长度方向上两端厚度厚、中间厚度薄，厚度由厚向薄光滑过渡，内芯板的上、下表面分别设置有约束部件，上、下表面的约束部件通过外贴板相连接，内芯板与约束部件之间留有l_2mm的间隙，约束部件由U型钢、封板、砂浆、橡胶层和端板构成，封板焊接于U型钢U口内，端板焊接于U型钢端头，端板设置有缝隙，端板与封板、U型钢一起形成封闭空间，在封闭空间内灌注砂浆，橡胶层粘贴在U型钢腹板外侧，橡胶层的中心厚度为内芯板最大板厚与最小板厚之差，U型钢通过螺栓与外贴板相连接，内芯板的端部焊接有端部连接板，端部连接板的外端设置有螺栓孔，端部连接板的里端由端板的缝隙伸入约束部件。
[0007]本实用新型所提供的变厚度钢板装配式防屈曲支撑由内芯板、端部连接板、约束部件、外贴板构成。内芯板横截面为“一”字型，由工厂成品变厚度钢板一次性切割而成，内芯板在长度方向上，两端钢板厚度厚，中间钢板厚度薄，钢板厚度由厚向薄光滑过渡，端部厚钢板与端板及端部连接板一起形成高强度连接节点，中间薄钢板区域截面面积减小，相比厚钢板区域更容易发生受压、受拉屈服，因此，在薄钢板区域形成消能屈服段，从而达到耗能减震目的。
[0008]内芯板上、下表面分别配置有约束部件，在内芯板与约束部件之间留有l-2mm间隙，保证内芯板受力时有足够的变形空间。约束部件用于约束内芯板的平面外变形，防止内芯板发生较大屈曲变形，提高内芯板的抗屈曲能力。约束部件包括U型钢、封板、砂浆、橡胶层以及端板五部分。封板焊接于U型钢U口内，端板焊接于U型钢端头。U型钢、封板、端板、砂浆形成整体部件，为内芯板提供侧向约束。端板上预留缝隙，便于端部连接板通过。端板与封板、U型钢一起形成封闭空间，在封闭空间内灌注砂浆，在端部连接板深入砂浆部分，预留孔隙。端板用于连接约束部件及端部连件。端板上预留有缝隙，端部连接板穿过端板深入约束部件的砂浆中，端板与约束部件及内芯板外伸端形成支撑的连接节点。橡胶层粘贴在U型钢腹板外侧，橡胶层厚度与长度同内芯板钢板变厚度区相关，通过设置局部变厚度的橡胶层，控制约束部件在长度方向上与内芯板之间的间隙保持不变。内芯板两端穿过端板并伸出端板一定长度，并与端部连接部件相连。端部连接板预留有螺栓孔的一端与内芯板外伸端平齐，另一端伸入约束部件内部，端部连接板焊接到内芯板上，与内芯板外伸端一起形成高强度连接节点，实现防屈曲支撑同周边结构的连接。U型钢，在其上、下翼缘外侧，预留有螺栓孔，用以实现约束部件与外贴板的连接。外贴板，一共有两块，沿长度方向外贴板两侧预留有螺栓孔，螺栓孔的大小及孔距与U型钢上预留的螺栓孔一致。外贴板与U型钢通过螺栓连接，外贴板将内芯板两侧的U型钢连为整体共同工作，形成内芯板的完整约束。
[0009]本实用新型所提供的变厚度钢板装配式防屈曲支撑，耗能内芯板采用成品变厚度钢板直接工厂切割，避免焊接型内芯在焊接操作过程中，又焊接所导致的低周期疲劳性能的降低，最大限度地保留了内芯板的原有力学性能，改善了内芯构件的抗屈曲能力，从根本上提高了防屈曲支撑的耗能能力。以往的等厚度钢板内芯构件，常进行截面局部削弱切割形成耗能段，机械二次加工对钢板力学性能影响较大，影响内芯构件的实际耗能能力;而非切割的等截面型内芯板，耗能屈服段往往不确定，给数值计算带来不便。而变厚度钢板内芯的耗能屈曲段为薄板段。本实用新型提供的支撑构件，以变厚度钢板为耗能内芯，屈服段明显，屈服段不受焊接热应力影响，初始几何缺陷可控，最大限度保持了钢材原有的低周期疲劳性能，具有更好的耗能能力。本实用新型所提供的变厚度钢板装配式防屈曲支撑，所有部件可在工厂完成全部加工，加工精度可控;施工现场拼装成型，施工进度快，所需人员少，施工现场噪声低，施工成本降低。变厚度钢板内芯板可根据受力大小进行减量优化设计，节省钢材，减轻结构自重，满足绿色建筑要求。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型变厚度钢板装配式防屈曲支撑的结构示意图；
[0011]图2为图1的A-A视图；
[0012]图3为图1的B-B视图；
[0013]图4为内芯板的结构不意图；
[0014]图5为图4的C-C视图；
[0015]图6为约束部件的外部结构示意图；
[0016]图7为图6的D-D视图；
[0017]图8为图6的E-E视图；
[0018]图9为内芯板与端部连接板组装前的结构示意图；
[0019]图10为内芯板与端部连接板组装后的结构示意图；
[0020]图11为内芯板、端部连接板与约束部件组装前的结构示意图；
[0021 ]图12为内芯板、端部连接板与约束部件组装后的结构示意图；
[0022]图13为内芯板、端部连接板、约束部件与外贴板组装前的结构示意图；
[0023]图14为内芯板、端部连接板、约束部件与外贴板组装后的结构示意图；
[0024]图15为约束部件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型所提供的变厚度钢板装配式防屈曲支撑的具体结构做进一步说明。
[0026]如图1、2、3所示，本实用新型所提供的变厚度钢板装配式防屈曲支撑包括内芯板I，内芯板I的端部焊接有端部连接板2，内芯板I的上、下表面分别设置有约束部件3，上、下表面的约束部件3通过外贴板4相连接，端部连接板2的外端设置有螺栓孔5，端部连接板2的里端伸入约束部件3。
[0027]如图4、5所示，内芯板I的横截面为一字型，内芯板I在长度方向上两端厚度厚、中间厚度薄，厚度由厚向薄光滑过渡。
[0028]如图6、7、8所示，约束部件3由U型钢31、封板32、砂浆33、橡胶层34和端板35构成，封板32焊接于U型钢31U口内，端板35焊接于U型钢31端头，端板35与封板32、U型钢31—起形成封闭空间，在封闭空间内灌注砂浆33，橡胶层34粘贴在U型钢31腹板外侧，橡胶层34的中心厚度为内芯板最大板厚与最小板厚之差。
[0029]如图9、10所示，内芯板I的端部焊接有端部连接板2，端部连接板2的外端设置有螺栓孔5。
[0030]如图11、12所示，内芯板I的端部焊接有端部连接板2，内芯板I的上、下表面分别设置有约束部件3。
[0031]如图13、14所示，内芯板I的端部焊接有端部连接板2，内芯板I的上、下表面分别设置有约束部件3，上、下表面的约束部件3通过外贴板4相连接。
[0032]如图15所示，约束部件由U型钢31、封板32、砂浆、橡胶层34和端板35构成，封板32焊接于U型钢31U口内，端板35焊接于U型钢31端头，端板35与封板32、U型钢31—起形成封闭空间，橡胶层34粘贴在U型钢31腹板外侧，端板35设置有缝隙36。
[0033]本实用新型所提供的变厚度钢板装配式防屈曲支撑由内芯板1、端部连接板2、约束部件3、外贴板4构成。内芯板I横截面为“一”字型，由工厂成品变厚度钢板一次性切割而成，内芯板I在长度方向上，两端钢板厚度厚，中间钢板厚度薄，钢板厚度由厚向薄光滑过渡，端部厚钢板与端板35及端部连接板2—起形成高强度连接节点，中间薄钢板区域截面面积减小，相比厚钢板区域更容易发生受压、受拉屈服，因此，在薄钢板区域形成消能屈服段，从而达到耗能减震目的。
[0034]内芯板I上、下表面分别配置有约束部件3，在内芯板I与约束部件3之间留有l-2mm间隙，保证内芯板I受力时有足够的变形空间。约束部件3用于约束内芯板I的平面外变形，防止内芯板I发生较大屈曲变形，提高内芯板I的抗屈曲能力。约束部件3包括U型钢31、封板32、砂浆33、橡胶层34以及端板35五部分。封板32焊接于U型钢31U口内，端板35焊接于U型钢31端头。U型钢31、封板32、端板35、砂浆33形成整体部件，为内芯板I提供侧向约束。端板35上预留缝隙36，便于端部连接板2通过。端板35与封板32、U型钢31—起形成封闭空间，在封闭空间内灌注砂浆33，在端部连接板2深入砂浆33部分，预留孔隙。端板35用于连接约束部件3及端部连件2。端板35上预留有缝隙36，端部连接板2穿过端板35深入约束部件3的砂浆33中，端板35与约束部件3及内芯板I外伸端形成支撑的连接节点。橡胶层34粘贴在U型钢31腹板外侧，橡胶层34厚度与长度同内芯板I钢板变厚度区相关，通过设置局部变厚度的橡胶层34，控制约束部件3在长度方向上与内芯板I之间的间隙保持不变。内芯板I两端穿过端板35并伸出端板35—定长度，并与端部连接部件2相连。端部连接板2预留有螺栓孔5的一端与内芯板I外伸端平齐，另一端伸入约束部件3内部，端部连接板2焊接到内芯板I上，与内芯板I外伸端一起形成高强度连接节点，实现防屈曲支撑同周边结构的连接。U型钢31，在其上、下翼缘外侧，预留有螺栓孔，用以实现约束部件3与外贴板4的连接。外贴板4，一共有两块，沿长度方向外贴板4两侧预留有螺栓孔，螺栓孔的大小及孔距与U型钢31上预留的螺栓孔一致。外贴板4与U型钢31通过螺栓连接，外贴板4将内芯板I两侧的U型钢31连为整体共同工作，形成内芯板I的完整约束。
[0035]本实用新型所提供的变厚度钢板装配式防屈曲支撑，并不局限于上述的【具体实施方式】，上述【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情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.变厚度钢板装配式防屈曲支撑，包括内芯板，其特征在于:所述内芯板的横截面为一字型，内芯板在长度方向上两端厚度厚、中间厚度薄，厚度由厚向薄光滑过渡，内芯板的上、下表面分别设置有约束部件，上、下表面的约束部件通过外贴板相连接，内芯板与约束部件之间留有l-2mm的间隙，约束部件由U型钢、封板、砂浆、橡胶层和端板构成，封板焊接于U型钢U口内，端板焊接于U型钢端头，端板设置有缝隙，端板与封板、U型钢一起形成封闭空间，在封闭空间内灌注砂浆，橡胶层粘贴在U型钢腹板外侧，橡胶层的中心厚度为内芯板最大板厚与最小板厚之差，U型钢通过螺栓与外贴板相连接，内芯板的端部焊接有端部连接板，端部连接板的外端设置有螺栓孔，端部连接板的里端由端板的缝隙伸入约束部件。
【文档编号】E04H9/02GK205712557SQ201620663860
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】刘世英
【申请人】衡水逸海工程橡胶有限公司