純鋼防屈曲耗能支撐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種純鋼防屈曲耗能支撐，屬于土木工程結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]防屈曲支撐(BRB)是作為金屬消能減震器的一種，近年來(lái)發(fā)展迅速，并得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。防屈曲支撐主要由支撐內(nèi)芯耗能單元、外圍約束機(jī)構(gòu)組成，且兩者之間通常設(shè)置有無(wú)粘結(jié)材料或適當(dāng)?shù)拈g隙以釋放支撐內(nèi)芯受壓時(shí)所產(chǎn)生的膨脹變形。
[0003]現(xiàn)有的純鋼防屈曲支撐構(gòu)件存在以下不足之處:
[0004]1、現(xiàn)有的防屈曲支撐一般為只有一個(gè)耗能核心的單級(jí)或多級(jí)耗能核心并聯(lián)的情況，采用單一耗能芯板，難以實(shí)現(xiàn)不同地震設(shè)防水準(zhǔn)下的耗能需求;而多級(jí)耗能核心并聯(lián)的情況是以鉛為其第一耗能段，為鉛制，第二級(jí)耗能段為鋼制，其原理是通過(guò)鉛的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)耗能，而鉛的摩擦力很難控制，因此消能減震效果不佳。
[0005]2、當(dāng)防屈曲支撐處于大震作用下，其單一耗能芯板因極限承載力不足而斷裂后，防屈曲支撐構(gòu)件退出工作，結(jié)構(gòu)安全度難以得到保證；
[0006]3、現(xiàn)有防屈曲支撐芯板焊接量大，嚴(yán)重影響其加工質(zhì)量及力學(xué)性能:
[0007]首先:支撐節(jié)點(diǎn)板與芯板的兩端面之間進(jìn)行全熔透對(duì)接時(shí)，局部的熱應(yīng)力會(huì)使芯板與其兩端的支撐節(jié)點(diǎn)板之間產(chǎn)生相對(duì)的焊接翹曲變形，造成支撐節(jié)點(diǎn)板與芯板的中心線不重合產(chǎn)生偏心，這樣不僅會(huì)對(duì)支撐在實(shí)際工程中的安裝帶來(lái)施工上的困難，而且會(huì)嚴(yán)重降低支撐構(gòu)件的整體穩(wěn)定性;其次:板件間的焊接所產(chǎn)生的熱應(yīng)力會(huì)大大降低芯板的低周疲勞壽命，當(dāng)芯板進(jìn)入大塑性應(yīng)變時(shí)此問(wèn)題尤為突出，會(huì)造成芯板在地震過(guò)程中提前發(fā)生斷裂而不能夠充分發(fā)揮其耗能能力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型純鋼防屈曲耗能支撐，解決現(xiàn)有純鋼防屈曲支撐不能滿足不同地震設(shè)防水準(zhǔn)下多級(jí)耗能的需求及其加工質(zhì)量、力學(xué)性能的缺陷問(wèn)題。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0010]—種純鋼防屈曲耗能支撐，包括外圍約束機(jī)構(gòu)、設(shè)置于外圍約束機(jī)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯耗能單元和連接于內(nèi)芯耗能單元兩端、并伸出外圍約束機(jī)構(gòu)的支撐連接板，外圍約束機(jī)構(gòu)包括四個(gè)均勻布置的方鋼管和連接在相鄰兩個(gè)方鋼管外壁上的約束鋼板，四個(gè)方鋼管之間彼此間隔、并形成十字型空腔，四個(gè)約束鋼板設(shè)置在四個(gè)方鋼管的外圍；在十字型空腔內(nèi)間隙設(shè)置有十字形內(nèi)芯耗能單元，十字形內(nèi)芯耗能單元包括三個(gè)獨(dú)立設(shè)置的上鋼板、中鋼板和下鋼板，上鋼板和下鋼板同中心線設(shè)置，四個(gè)方鋼管和十字形內(nèi)芯耗能單元構(gòu)成“田”字型截面;支撐連接板截面為十字形，十字形支撐連接板通過(guò)加肋板搭接焊接在十字形內(nèi)芯耗能單元上。
[0011]本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:還設(shè)有限位裝置，限位裝置焊接在中鋼板上并插入沿限位裝置延伸方向處的方鋼管內(nèi)的開口中。
[0012]本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:限位裝置為鋼板。
[0013]本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:支撐連接板包括構(gòu)件丨和構(gòu)件Π，構(gòu)件丨和構(gòu)件Π均為鋼板、并通過(guò)全熔透T型焊縫焊接在一起。
[0014]本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:加肋板為角鋼，角鋼兩邊的一端搭接焊接在中鋼板與上鋼板上或中鋼板與下鋼板上，角鋼兩邊的另一端搭接焊接在十字形支撐連接板上。
[0015]本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:上鋼板和下鋼板均沿著中鋼板的中心線設(shè)置，上鋼板、中鋼板和下鋼板均采用Q235低碳鋼熱乳鋼材。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是:本實(shí)用新型內(nèi)芯耗能單元由彼此獨(dú)立的三個(gè)鋼板組成一個(gè)十字形芯板，通過(guò)調(diào)整鋼板截面尺寸實(shí)現(xiàn)不同設(shè)防地震水準(zhǔn)下的耗能需求;三級(jí)耗能形式，較單一耗能芯板構(gòu)造避免了大震作用下芯板由于極限承載力不足而斷裂造成的缺陷問(wèn)題，提高了防屈曲支撐構(gòu)件自身的安全可靠度；內(nèi)芯耗能單元采用Q235低碳鋼熱乳鋼材，該種鋼材低屈服點(diǎn)、延性好，在反復(fù)荷載作用下滿足支撐屈服要求。
[0017]內(nèi)芯耗能單元與支撐連接板通過(guò)加肋板搭接焊接形式，該連接形式，不僅使防屈曲支撐內(nèi)芯耗能單元加工過(guò)程中的焊接量大大減少，而且避免了支撐節(jié)點(diǎn)板與內(nèi)芯耗能單元直接焊接帶來(lái)的殘余應(yīng)力造成的力學(xué)性能缺陷問(wèn)題，提高了芯材強(qiáng)度和耐久性;加肋板可采用角鋼，取材方便，施工簡(jiǎn)易。
[0018]外圍約束機(jī)構(gòu)包括四個(gè)方鋼管和四個(gè)約束鋼板，制作工藝簡(jiǎn)單，效率高，而且方鋼管與內(nèi)芯耗能單元之間易于形成間隙，以釋放支撐內(nèi)芯受壓時(shí)所產(chǎn)生的膨脹變形，為防屈曲支撐在軸向力作用下內(nèi)芯耗能單元橫向膨脹提供了空間，避免了與外圍約束機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)摩擦，為防屈曲耗能支撐耗能作用的充分發(fā)揮提供了保證。
[0019]設(shè)有的限位裝置，防止外圍約束機(jī)構(gòu)在重力作用下或施工安裝過(guò)程中與內(nèi)芯耗能單元產(chǎn)生相對(duì)滑移，安全系數(shù)更高。
【附圖說(shuō)明】

[0020]圖1是本實(shí)用新型組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型中的芯材結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型中1-1線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型中2-2線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型中3-3線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型中4-4線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7是本實(shí)用新型中5-5線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8是本實(shí)用新型構(gòu)件丨的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖9是本實(shí)用新型構(gòu)件Π的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]其中，1、構(gòu)件丨，2、構(gòu)件Π，3、上鋼板，4、下鋼板，5、中鋼板，6、加肋板，7、約束鋼板，
8、方鋼管，9、限位裝置，10、空隙。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0031]如圖1?圖9所示，一種純鋼防屈曲耗能支撐，包括外圍約束機(jī)構(gòu)、設(shè)置于外圍約束機(jī)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯耗能單元和連接于內(nèi)芯耗能單元兩端、并伸出外圍約束機(jī)構(gòu)的支撐連接板，外圍約束機(jī)構(gòu)包括四個(gè)均勻布置的方鋼管8和連接在相鄰兩個(gè)方鋼管8外壁上的約束鋼板7，四個(gè)方鋼管8之間彼此間隔、并形成十字型空腔，四個(gè)約束鋼板7設(shè)置在四個(gè)方鋼管8的外圍；在十字型空腔內(nèi)間隙設(shè)置有十字形內(nèi)芯耗能單元，十字形內(nèi)芯耗能單元包括三個(gè)獨(dú)立設(shè)置的上鋼板3、中鋼板5和下鋼板4，四個(gè)方鋼管8和十字形內(nèi)芯耗能單元構(gòu)成“田”字型截面;上鋼板3和下鋼板4均沿著中鋼板5的中心線設(shè)置，上鋼板3、中鋼板5和下鋼板4均采用Q235B低碳鋼熱乳鋼材。
[0032]支撐連接板為十字形鋼板，包括構(gòu)件丨I和構(gòu)件Π2，構(gòu)件丨I和構(gòu)件Π 2通過(guò)全熔透T型焊縫焊接在一起，構(gòu)件丨I和構(gòu)件Π 2的結(jié)構(gòu)如圖8和圖9所示，構(gòu)件丨I和構(gòu)件Π 2的數(shù)量分別為兩個(gè)和四個(gè)，均與建筑物連接。十字形支撐連接板通過(guò)加肋板6搭接焊接在十字形內(nèi)芯耗能單元上。加肋板6為角鋼，角鋼兩邊的一端搭接焊接在中鋼板5與上鋼板3上，或者中鋼板5與下鋼板4上，角鋼兩邊的另一端搭接焊接在十字形支撐連接板的構(gòu)件丨I和構(gòu)件Π 2上。當(dāng)然加肋板6也可為鋼板，在此不再贅述。
[0033]還設(shè)有鋼板做成的四個(gè)限位裝置9，限位裝置9焊接在中鋼板5上并插入沿限位裝置9延伸方向處的方鋼管8內(nèi)的開口中。
[0034]由于在十字型空腔內(nèi)間隙設(shè)置有十字形內(nèi)芯耗能單元，因此外圍約束機(jī)構(gòu)的四個(gè)方鋼管8與十字形內(nèi)芯耗能單元間均留有空隙10，為防屈曲支撐在軸向力作用下芯材橫向膨脹提供了空間，避免了芯材與外圍約束機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)摩擦，為防屈曲耗能支撐耗能作用的充分發(fā)揮提供了保證。
[0035]約束鋼板7可沿上鋼板3、中鋼板5或下鋼板4中軸線對(duì)稱布置，也可不對(duì)稱設(shè)置。
[0036]使用時(shí)，可根據(jù)具體情況調(diào)整上鋼板3、中鋼板5和下鋼板4的截面尺寸實(shí)現(xiàn)不同設(shè)防地震水準(zhǔn)下的耗能需求。當(dāng)發(fā)生地震險(xiǎn)情時(shí)，上鋼板3先承受力屈服耗能，然后是下鋼板4受力屈服耗能，最后是中鋼板5受力屈服耗能，三級(jí)耗能，提高了防屈曲支撐構(gòu)件自身的安全可靠度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種純鋼防屈曲耗能支撐，包括外圍約束機(jī)構(gòu)、設(shè)置于外圍約束機(jī)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯耗能單元和連接于內(nèi)芯耗能單元兩端、并伸出外圍約束機(jī)構(gòu)的支撐連接板，其特征在于:外圍約束機(jī)構(gòu)包括四個(gè)均勻布置的方鋼管(8)和連接在相鄰兩個(gè)方鋼管(8)外壁上的約束鋼板(7)，四個(gè)方鋼管(8)之間彼此間隔、并形成十字型空腔，四個(gè)約束鋼板(7)設(shè)置在四個(gè)方鋼管(8)的外圍；在十字型空腔內(nèi)間隙設(shè)置有十字形內(nèi)芯耗能單元，十字形內(nèi)芯耗能單元包括三個(gè)獨(dú)立設(shè)置的上鋼板(3 )、中鋼板(5)和下鋼板(4)，上鋼板(3)和下鋼板(4)同中心線設(shè)置，四個(gè)方鋼管(8)和十字形內(nèi)芯耗能單元構(gòu)成“田”字型截面;支撐連接板截面為十字形，十字形支撐連接板通過(guò)加肋板(6)搭接焊接在十字形內(nèi)芯耗能單元上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純鋼防屈曲耗能支撐，其特征在于:還設(shè)有限位裝置(9)，限位裝置(9)焊接在中鋼板(5)上并插入沿限位裝置(9)延伸方向處的方鋼管(8)內(nèi)的開口中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的純鋼防屈曲耗能支撐，其特征在于:限位裝置(9)為鋼板。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的純鋼防屈曲耗能支撐，其特征在于:支撐連接板包括構(gòu)件丨(I)和構(gòu)件Π (2)，構(gòu)件丨(I)和構(gòu)件Π (2)均為鋼板、并通過(guò)全熔透T型焊縫焊接在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的純鋼防屈曲耗能支撐，其特征在于:加肋板(6)為角鋼，角鋼兩邊的一端搭接焊接在中鋼板(5)與上鋼板(3)上或中鋼板(5)與下鋼板(4)上，角鋼兩邊的另一端搭接焊接在十字形支撐連接板上。6.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的純鋼防屈曲耗能支撐，其特征在于:上鋼板(3)和下鋼板(4)均沿著中鋼板(5)的中心線設(shè)置，上鋼板(3)、中鋼板(5)和下鋼板(4)均采用Q235低碳鋼熱乳鋼材。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種純鋼防屈曲耗能支撐，屬于土木工程結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)領(lǐng)域。包括外圍約束機(jī)構(gòu)、內(nèi)芯耗能單元、前述兩者之間的空隙和支撐連接板，外圍約束機(jī)構(gòu)包括四個(gè)方鋼管和設(shè)置在四個(gè)方鋼管外圍的約束鋼板，四個(gè)方鋼管之間形成十字型空腔，在十字型空腔內(nèi)間隙設(shè)置有十字形內(nèi)芯耗能單元，十字形內(nèi)芯耗能單元包括上鋼板、中鋼板和下鋼板，方鋼管和十字形內(nèi)芯耗能單元構(gòu)成“田”字型截面；支撐連接板通過(guò)加肋板搭接焊接在十字形內(nèi)芯耗能單元上；還設(shè)有限位裝置，限位裝置焊接在中鋼板上并插入方鋼管內(nèi)的開口中。本實(shí)用新型解決現(xiàn)有純鋼防屈曲支撐不能滿足不同地震設(shè)防水準(zhǔn)下多級(jí)耗能的需求及其加工質(zhì)量、力學(xué)性能的缺陷問(wèn)題。
【IPC分類】E04B1/98
【公開號(hào)】CN205382586
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620068593
【發(fā)明人】王兵
【申請(qǐng)人】河北華研卓筑加固工程集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日