一种后装式套管的金属屈曲约束支撑及其构造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于屈曲约束支撑技术领域，具体涉及一种后装式套管的金属屈曲约束支撑及其构造方法。
【背景技术】
[0002]普通钢支撑受压屈曲后受压承载力大幅下降，具有明显的拉压不对称特点，必须在结构中成对布置才能在地震作用下发挥稳定作用，且支撑屈曲后变形急剧增大，将对周围围护构件产生不利影响，采用屈曲约束支撑能够有效解决以上问题。
[0003]现有屈曲约束支撑主要存在以下问题:通常屈曲约束支撑作为耗能构件，工作段较短，导致支撑屈服较早，影响后期变形能力，不能满足某些情况下对支撑的大变形能力要求；芯材多采用一字型或十字型截面，芯材截面抗弯刚度有限，容易发生高阶屈曲，对约束套筒要求较高；对制作精度要求高；如果约束套筒损坏，须要更换整个支撑，造价较高；将既有结构中的普通支撑更换为屈曲约束支撑难度较大。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种后装式套管的金属屈曲约束支撑及其构造方法，该屈曲约束支撑确保了支撑的变形能力，且本身具有较大的截面抗弯刚度，可降低对外套管的要求；加工量小，更换约束套筒方便。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0006]一种后装式套管的金属屈曲约束支撑，包括内芯型材1，内芯型材I选用无缝方钢管/圆钢管或H型钢，内芯型材I两端与端板11之间采用剖口等强焊接，在内芯型材I与端板11之间还焊接纵向加劲肋8，约束套管设置在内芯型材I的外部，约束套管之间设置减摩垫片10，约束套管由两个L型组合件对扣连接构成，当两个L型组合件外围采用箍板约束，则组合件对接处设有密封垫片12。
[0007]所述的L型组合件包括一个等肢角钢2，对内芯型材I为圆形或方形截面，等肢角钢2的两肢内侧分别焊接有一个槽钢3 ;对内芯型材I为H型截面，等肢角钢2的一个肢内侧焊接有一个槽钢3，沿槽钢3长度设置多道加劲板，当内芯型材I为H型钢时，每一道加劲板由I个第二横向加劲板5焊接在槽钢3内侧与等肢角钢2之间；当内芯型材I为圆形或方形时，每一道加劲肋由2个第二横向加劲板5焊接在槽钢3内侧与等肢角钢2之间、I个第一横向加劲板4焊接在2个槽钢3之间与等肢角钢2凹角处、2个第三横向加劲板6焊接在槽钢3外侧与等肢角钢2肢端之间。
[0008]所述的两个L型组合件之间沿纵向全长焊接，或采用抗拉材料全长加密捆绑，或通过两个以上的金属箍板约束，每组箍板包括2个L型金属箍板7，通过螺栓9连接形成。
[0009]所述的一种后装式套管的金属屈曲约束支撑的构造方法，其步骤如下:
[0010]步骤1:按照设计承载力与变形要求确定内芯型材I的长度与截面尺寸，以及端板11的几何尺寸；
[0011]步骤2:按照约束比不小于2，以及内芯稳定性验算的结果估算约束套筒截面尺寸，选取相应的等肢角钢2和槽钢3，按照设计变形要求确定约束套筒的长度，等肢角钢2与槽钢3的长度与之相等；
[0012]步骤3:按照内芯稳定性验算的结果设计加劲板的数量与间距，包括第一横向加劲板4、第二横向加劲板5、第三横向加劲板6沿纵向的分布，根据槽钢3和等肢角钢2的尺寸确定第一横向加劲板4、第二横向加劲板5、第三横向加劲板6的厚度与几何尺寸；
[0013]步骤4:按照端部连接处应力控制水平以及支撑变形要求选取纵向加劲肋8的数量与几何尺寸；
[0014]步骤5:对上述型材、板件除锈后完成防锈防腐处理；
[0015]步骤6:将内芯型材I与端板11采用等强焊接，纵向加劲肋8与内芯型材I和端板11焊接，对内芯型材I表面局部铺设减摩材料10，完成减摩处理；
[0016]步骤7:将第二横向加劲板5按照步骤3的要求与槽钢3内壁局部焊接，之后将槽钢3与等肢角钢2的内壁不连续焊接，之后在对应第二横向加劲板5的位置焊接第一横向加劲板4与第三横向加劲板6，采用不连续焊缝焊接；
[0017]步骤8:将两个L型组合件对扣，沿纵向全长焊接，或采用抗拉材料全长加密捆绑，或由L型箍板7通过螺栓9进行连接固定，L型箍板7范围内的两个L型组合件之间选取相应厚度的密封垫片12，如果采用L型箍板7连接，按照等肢角钢2的外表尺寸、约束套管与内芯型材I之间保留l_2mm的间隙要求确定L型箍板7尺寸，间隙中沿芯材长度铺设减摩材料10，且L型箍板7沿纵向按照交错方向布置。
[0018]所述的内芯型材I的长度与截面尺寸，还要遵循宽厚比不能超过预定的抗断裂塑性变形能力限制。
[0019]所述的纵向加劲肋8截面尺寸需保证在端部的截面积与内芯型材I截面积相当，纵向加劲肋8的加劲肋长度及沿纵向的截面变化应保证在支撑最大设计受压变形时，约束套管不会同时受到两端加劲肋挤压，在支撑最大设计受拉变形时仍有部分加劲肋在约束套管中，其与内芯型材I之间连接焊缝的承载力不低于内芯型材I的极限抗拉承载力。
[0020]本发明的有益效果包括:该屈曲约束支撑的工作段长度系数可达0.9以上，确保了支撑的变形能力，进而在提高建筑结构抗倒塌能力方面发挥作用；采用型材作为内芯，无焊缝，性能相对稳定，且本身具有较大的截面抗弯刚度，可降低对外套管的要求；内芯型材I和约束套筒基本全部采用标准型材，加工量小，制作方便；约束套筒采用后装的方式，如其发生损坏，可保留原内芯型材1，只更换约束套筒，既可减少屈曲约束支撑的维护费用，也可将既有结构中的方钢管/圆钢管/H型钢支撑原位改造成屈曲约束支撑。
【附图说明】
[0021]图1是本发明的后装式套管的金属屈曲约束支撑的主视图。
[0022]图2是本发明的后装式套管的金属屈曲约束支撑的俯视图。
[0023]图3是图2的a_a、b_b、c_c、d-d截面不意图，其中b_b_l为内芯型材是圆钢管的截面图，其中b-b-2为内芯型材是方钢管的截面图，其中b-b-3为内芯型材是H型钢的截面图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作更详细的说明。
[0025]如图1、图2所示，一种后装式套管的金属屈曲约束支撑，包括内芯型材I，内芯型材I选用无缝方钢管/圆钢管或H型钢，内芯型材I两端与端板11之间采用剖口等强焊接，为了加强内芯型材I与两端端板11之间的连接，在内芯型材I与端板11之间还焊接纵向加劲肋8，保证内芯型材I与端板11之间连接节点的抗拉承载力大于芯材本身的抗拉承载力，约束套管设置在内芯型材I的外部，约束套管之间设置减摩垫片10，约束套管由两个L型组合件对扣连接构成，当两个L型组合件外围采用箍板约束，则组合件对接处设有密封垫片12。
[0026]如图3所示，所述的L型组合件包括一个等肢角钢2，对内芯型材I为圆形或方形截面，等肢角钢2的两肢内侧分别焊接有一个槽钢3 ;对内芯型材I为H型截面，等肢角钢2的一个肢内侧焊接有一个槽钢3，为了提高约束组合件的整体性，沿槽钢3长度设置多道加劲板，当内芯型材I为H型钢时，每一道加劲板由I个第二横向加劲板5焊接在槽钢3内侧与等肢角钢2之间；当内芯型材I为圆形或方形时，每一道加劲肋由2个第二横向加劲板5焊接在槽钢3内侧与等肢角钢2之间、I个第一横向加劲板4焊接在2个槽钢3之间与等肢角钢2凹角处、2个第三横向加劲板6焊接在槽钢3外侧与等肢角钢2肢端之间。
[0027]所述的两个L型组合件之间沿纵向全长焊接，或采用抗拉材料全长加密捆