本发明属于土木工程,涉及到钢结构建筑的设计和安装,尤其涉及一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置及其制备方法。
背景技术:
1、一般情况下,防屈曲支撑的芯板变形无法直接观察,这是因为芯板外侧布置了约束单元挡住了内部芯板,芯板在荷载作用下的受力变形情况一直处于一个“黑匣子”状态。不拆开防屈曲支撑的约束单元,从外观很难判断防屈曲支撑芯板的变形和失效状态。此外,目前无论是内部填充混凝土的防屈曲支撑,还是全钢防屈曲支撑,单体重量较大,对吊装设备要求很高,施工安装难度都很大,严重影响建设效率。并且,现有防屈曲支撑还存在失效位置不可控,芯板仅在一处位置颈缩耗能,材料性能无法发挥的问题。因此现有技术当中亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。
2、cn 115749409侧向定位孔(公开日2023年3月07日)公开了一种防屈曲支撑装置,该支撑采用第一芯板和偶数个第二芯板,第二芯板形状尺寸相同且沿第一芯板的厚度方向对称分布于第一芯板的两侧,发挥多级性能消能减震作用。该技术方案主要存在以下几方面的不足:
3、一方面,该技术方案的安装复杂,构件数量多,第一芯板失效后,第一芯板无法继续承载发挥作用,需要依靠第二芯板耗能,达到持续耗能的目的,需要增加芯板数量,对材料的利用率低,并没有在实质上解决一块芯板仅在一处颈缩耗能的问题。
4、另一方面,防屈曲支撑的刚度是通过增加构件来提升刚度,两个面外屈曲约束组件用设置两个固定连接,提高防屈曲支撑装置防止面外屈曲的能力。实际上,对面外屈曲约束组件的腹板无法起到真正的约束作用,腹板位置仍然会受芯板挤压变形。此外,该专利选用的面外屈曲约束组件为槽钢,对槽钢而言翼缘厚度不一致,螺栓与约束单元无法贴合拧紧,并且槽钢的腹板厚度相对较小,侧向刚度较低,即便用螺栓固定两个约束单元,腹板刚度弱的问题并未有效解决。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑制备方法,以解决目前防屈曲支撑芯板耗能能力有限,构件自重过大,加工以及施工安装复杂;芯板变形无法观测,致使难以判断防屈曲支撑的芯板是否失效的技术问题。
2、为实现上述目的,本发明的一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑制备方法的具体技术方案如下:
3、一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,包括芯板、侧向约束单元和上下约束单元,芯板耗能区段中间窄两端宽,芯板的耗能区段设有多个芯板定位孔,芯板定位孔中设置限位螺栓;
4、沿芯板的厚度方向对称分布两个侧向约束单元,两个侧向约束单元均与芯板保持一定的间隙;
5、侧向约束单元中心位置设置芯板定位孔,侧向约束单元的腹板上设置多组滑槽,滑槽沿侧向约束单元长度方向设置,且每组滑槽沿芯板定位孔对称分布,侧向定位孔和滑槽与芯板定位孔一一对应;限位螺栓穿过滑槽和芯板定位孔,或穿过侧向定位孔和芯板定位孔;
6、侧向约束单元远离芯板的一侧设置多个侧向加劲肋;
7、两个上下约束单元可拆卸设置在侧向约束单元的顶部和底部。
8、进一步,滑槽的长度随滑槽距离侧向约束单元中心的距离逐渐增加而逐渐变长;
9、滑槽的数量是四的倍数。
10、进一步,侧向加劲肋等间距排布。
11、进一步,侧向加劲肋围绕侧向定位孔对称分布,且离侧向定位孔越远相邻的两个侧向加劲肋距离越大。
12、进一步,侧向加劲肋为横向加劲肋或纵向加劲肋。
13、进一步,芯板的端部对称设有端部加劲肋,端部加劲肋上设有连接螺栓孔。
14、进一步,芯板采用低屈服点钢,上下约束单元采用低碳钢或低合金钢,侧向约束单元采用方钢管中心对称切割而成,方钢管采用低碳钢或低合金钢。
15、本发明还提供了一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置制备方法,具体包括以下步骤,并按照以下步骤顺次进行:
16、步骤一、芯板与上下约束单元和侧向约束单元预安装
17、在工厂加工完成防屈曲支撑的各个构件,芯板的耗能段采用中间窄、端部宽的变截面一字型钢板,在芯板连接段设置端部加劲肋,并且在芯板耗能段设置芯板定位孔;侧向约束单元腹板设有对应的限位滑槽和芯板定位孔。上下约束单元和侧向约束单元分别设置上下螺栓孔和侧向螺栓孔。现场将芯板、上下约束单元以及侧向约束单元布置好,通过高强螺栓完成初步定位。
18、步骤二、安装限位螺栓
19、将限位螺栓螺杆从一侧的侧向约束单元滑槽或侧向定位孔外侧拧入,穿过芯板定位孔,丝扣外露到另一侧的约束单元滑槽或侧向定位孔,之后安装限位螺栓螺母。
20、步骤三、对连接高强螺栓施加预紧力
21、在所有限位螺栓安装完成后,对连接上下约束单元和侧向约束单元的高强螺栓施加预紧力,确保防屈曲支撑在服役期间内,上下约束单元和侧向约束单元紧固连接。至此,一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置制备方法完成。
22、本发明的一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑制备方法具有以下优点:本发明的防屈曲支撑芯板耗能区段中间高度最小,越向外侧芯板高度越大。在受力过程中,通过变截面的形式,预先设定芯板中部最先屈服,同时芯板带动限位螺栓在侧向约束单元的滑槽内移动,这样就能够直观判断芯板耗能段的变形情况,打破芯板处于“黑匣子”的状态。通过测量限位螺栓之间的距离变化,可以得到建筑层间位移的变化情况,实现对建筑物形成动态监测的效果。
23、本发明有效控制芯板耗能段不同位置的变形,实现分段屈曲的效果,使得芯板可以充分发挥各个位置的耗能能力,在节省材料消耗、减少安装工序的同时,提高防屈曲支撑的质量和安全性,此外对吊装要求低、降低建造成本,提升施工效率。
1.一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,包括芯板(1)、侧向约束单元(3)和上下约束单元(2),其特征在于,芯板(1)的耗能区段中间窄两端宽,且设有多个芯板定位孔(101),芯板定位孔(101)中设置限位螺栓(4);
2.根据权利要求1所述的可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,其特征在于,滑槽(301)的长度随滑槽(301)距离侧向约束单元(3)中心的距离逐渐增加而逐渐变长;
3.根据权利要求1所述的可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,其特征在于,侧向加劲肋(304)等间距排布。
4.根据权利要求1所述的可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,其特征在于,侧向加劲肋(304)围绕侧向定位孔(303)对称分布,且离侧向定位孔(303)越远相邻的两个侧向加劲肋(304)距离越大。
5.根据权利要求1所述的可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,其特征在于,侧向加劲肋(304)为横向加劲肋或纵向加劲肋。
6.根据权利要求1所述的可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,其特征在于,芯板(1)的端部对称设有端部加劲肋(6),端部加劲肋(6)上设有连接螺栓孔。
7.根据权利要求1所述的可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置,其特征在于,芯板(1)采用低屈服点钢,上下约束单元(2)采用低碳钢或低合金钢,侧向约束单元(3)采用方钢管中心对称切割而成,方钢管采用低碳钢或低合金钢。
8.一种可视化低屈服点钢防屈曲支撑装置制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤,并按照以下步骤顺次进行: