局部填充組裝搭接防屈曲支撐的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種局部填充組裝搭接防屈曲支撐，其不但能大量消耗地震輸入能量，減小結(jié)構(gòu)在地震下的損傷，還采用了模塊化安裝方式，降低了現(xiàn)場安裝定位難度；并可使支撐與節(jié)點采用搭接角焊縫連接方式，改善了連接延性；采用若干連接板將提供整體抗彎剛度的空心鋼管與鋼管混凝土連接為一整體，降低了支撐自重，提高了材料利用率；并且空心鋼套管可在震后回收利用。本實用新型具有加工成本低、自重輕、經(jīng)濟(jì)效益好、施工方便、震后可部分回收利用等優(yōu)點。它至少包括：(1)一對L型耗能鋼核心、(2)分別約束該對耗能核心的鋼管混凝土單元；(3)一對空心方鋼管；(4)若干套筒連接板；(5)耗能鋼核心與約束單元之間的隔離材料。
【專利說明】局部填充組裝搭接防屈曲支撐
(—)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)抗震防災(zāi)【技術(shù)領(lǐng)域】，屬于結(jié)構(gòu)減震被動控制范疇，具體涉及一種僅局部填充約束的四管組裝防屈曲支撐，其可用于建筑結(jié)構(gòu)中抵抗水平地震作用，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，且自重較輕，可采用現(xiàn)場拼接的方式進(jìn)行安裝，部分外圍約束單元還可充重復(fù)使用，使成本大大降低，并且采用的搭接方式使節(jié)點焊縫質(zhì)量得到極大改善，提高了節(jié)點的焊接質(zhì)量、安全性和施工便利性。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]我國處于地震多發(fā)區(qū)，每年都會發(fā)生地震災(zāi)害，其給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了巨大威脅。建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震中即便不倒塌，也會發(fā)生很大損傷，影響震后的正常使用。從能量平衡的觀點來看，造成結(jié)構(gòu)地震破壞的機(jī)理是，地震輸入能量通過構(gòu)件的塑性耗能進(jìn)行消耗，同時結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地發(fā)生了損傷破壞，若結(jié)構(gòu)的耗能能力不足以消耗地震輸入能量，則結(jié)構(gòu)就會發(fā)生倒塌破壞。防屈曲支撐是一種抗震新技術(shù)，其安裝在原結(jié)構(gòu)上，可作為附加耗能構(gòu)件，先于結(jié)構(gòu)主體進(jìn)入塑性狀態(tài)，耗散地震輸入能量，從而保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)，可譽(yù)為結(jié)構(gòu)抗震“保險絲”。
[0003]防屈曲支撐的工作原理與受力機(jī)理非常明確，即通過外圍約束單元約束軸向受力鋼構(gòu)件，保證其在受壓時不發(fā)生整體失穩(wěn)破壞和局部屈曲破壞，那么軸力構(gòu)件在地震中將表現(xiàn)出拉壓對稱的優(yōu)良力學(xué)性能，并通過這種拉壓屈服大量耗散地震輸入能量，其是金屬耗能減震裝置的一種。
[0004]防屈曲支撐主要分為兩種類型:(1)以鋼管混凝土為約束機(jī)制的防屈曲支撐，該種支撐通過鋼管混凝土約束耗能核心；(2)純鋼型屈曲約束支撐，該種支撐通過加勁鋼套筒等實現(xiàn)對耗能單元的約束作用。
[0005]目前，防屈曲支撐存在如下問題:(1)節(jié)點連接問題:通常采用螺栓連接或?qū)雍缚p連接的方式將防屈曲支撐與結(jié)構(gòu)相連，螺栓連接對截面削弱較大，且要配置16塊連接板，不易準(zhǔn)確定位，對施工精度要求較高，并且螺栓連接容易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，不利于支撐耗能作用的發(fā)揮；對接焊縫連接雖無截面削弱，但是其焊接缺陷不可避免，由于對接焊縫剛度較大，焊接收縮變形將產(chǎn)生較大焊接殘余應(yīng)力，極宜在地震的沖擊荷載下產(chǎn)生脆性斷裂，影響結(jié)構(gòu)的安全性；(2)支撐仍有較大優(yōu)化改進(jìn)空間:目前純鋼型支撐由于構(gòu)造原因約束效果通常較鋼管混凝土型支撐差，但鋼管混凝土填充型支撐自重又較重，生產(chǎn)加工程序較多，周期較長；(3)震后修復(fù)替換成本較高:目前防屈曲支撐震后通常需要全部更換，但是事實上支撐發(fā)生破壞的區(qū)域多為耗能核心，外圍約束單元是可以重復(fù)利用的，但現(xiàn)在的防屈曲支撐不易拆解，造成大量浪費(fèi)；(4)施工定位較為困難:目前防屈曲支撐對施工精度要求較高，支撐端部和節(jié)點的連接位置以及支撐的長度誤差限制均非常嚴(yán)格。
[0006]本發(fā)明綜合考慮了上述因素，根據(jù)基本力學(xué)原理，采用局部填充四套管的構(gòu)造措施，利用了混凝土填充約束效果較好的優(yōu)點，同時利用兩個空心鋼套管提供了支撐整體穩(wěn)定承載力，最大限度地減小了支撐的自重；采用雙L型耗能核心，使得支撐節(jié)點可與節(jié)點十字型板采用緊貼角焊縫的連接方式，將對接焊縫轉(zhuǎn)換為搭接焊縫，提高了連接的延性；并且支撐施工采用化整為零的方式，分段組裝進(jìn)行現(xiàn)場施工，含有耗能核心的兩個單元可先與節(jié)點連接施工，隨后可將空心鋼管采用填板的方式連接成以整體，極大地提升了施工的靈活性；震后兩個空心鋼管可回收重復(fù)利用，減小了修復(fù)成本。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于提供一種局部填充組裝搭接防屈曲支撐，其采用兩個鋼管混凝土組件分別約束一對L型耗能鋼核心；采用若干連接板將提供整體抗彎剛度的空心鋼管與鋼管混凝土連接為一整體，降低了支撐自重，提高了材料利用率；采用搭接角焊縫將支撐與節(jié)點相連，改善了連接延性；采用現(xiàn)場分段連接的施工方式降低了施工定位安裝難度；并且空心鋼套管部位可在震后回收利用。
[0008]本發(fā)明實施方式為:它至少包括(I) 一對L型耗能鋼核心、(2)分別約束該對耗能核心的鋼管混凝土單元；(3) 一對空心方鋼管；(4)若干套筒連接板；(5)耗能鋼核心與約束單元之間的隔離材料。
[0009]本發(fā)明還包括如下技術(shù)特征:
[0010][I]所述一對L型耗能鋼核心(I)，為端部截面大，中部截面削弱的構(gòu)件；
[0011][2]所述一對L型耗能鋼核心(I)，分別放置于鋼管混凝土套管(2)內(nèi)部，且兩端穿出⑵；
[0012][3]所述一對L型耗能鋼核心(I)兩端節(jié)點區(qū)域與節(jié)點板采用搭接角焊縫的形式進(jìn)行連接；
[0013][4]所述一對鋼管混凝土套管(2)與一對中空方鋼管(3)采用若干套筒連接板
(4)以角焊縫連接。
[0014][5]所述一對放置于鋼管混凝土內(nèi)部的耗能剛核心(I)，分別連接于節(jié)點的上、下兩個角部；
[0015][6]所述一對方鋼管(3)，分別布置于一對鋼管混凝土套管(2)的間隙處。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的耗能核心屈服前可為結(jié)構(gòu)提供較大的抗側(cè)剛度與承載能力，其作用同普通鋼支撐，但由于本發(fā)明不會發(fā)生整體失穩(wěn)破壞，材料利用效率更高；本發(fā)明耗能核心屈服后可耗散大量地震輸入能量，為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼，是一種性能優(yōu)良的金屬阻尼器；本發(fā)明為部分填充型防屈曲支撐，使材料利用率提高很多，而自重大大降低；采用雙L型耗能核心，使得支撐節(jié)點可與節(jié)點十字型板采用緊貼角焊縫的連接方式，將對接焊縫轉(zhuǎn)換為搭接焊縫，提高了連接的延性；支撐施工采用化整為零的方式，分段組裝進(jìn)行現(xiàn)場施工，極大地提升了施工的靈活性和對安裝精度的要求；震后兩個空心鋼管可回收重復(fù)利用，減小了修復(fù)成本。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明各構(gòu)件組裝示意立面圖
[0018]圖2為本發(fā)明俯視圖(1-1)
[0019]圖3為本發(fā)明橫截面圖(2-2)
[0020]圖4為本發(fā)明橫截面圖(3-3)[0021]圖5為本發(fā)明橫截面圖(4-4)
[0022]圖6為本發(fā)明個組件拼裝示意圖
[0023]圖7為本發(fā)明專利在建筑結(jié)構(gòu)中的布置方式示意圖
(五)【具體實施方式】
[0024]參照圖1至圖7，可知本發(fā)明裝置的外觀以及構(gòu)造要求。
[0025]本發(fā)明按以下步驟實施:
[0026](1)確定本裝置的安裝位置與數(shù)量，將其盡量布置在結(jié)構(gòu)抗震的薄弱位置。
[0027](2)根據(jù)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計，確定該裝置的屈服承載力、剛度與節(jié)點連接力等參數(shù)。
[0028](3)根據(jù)設(shè)計參數(shù)，結(jié)合該裝置的具體構(gòu)造措施進(jìn)行本發(fā)明裝置的設(shè)計與加工。
[0029](4)將本發(fā)明裝置與建筑結(jié)構(gòu)主體通過搭接角焊縫的方式與十字形節(jié)點板進(jìn)行連接，具體實例如圖3和圖7所示。
[0030]本發(fā)明裝置的具體構(gòu)造措施與實施方式為:
[0031](1)根據(jù)建筑與分析設(shè)計要求，確定該裝置的外觀尺寸，包括長度、高度、寬度等參數(shù)，以方便與主體結(jié)構(gòu)連接；
[0032](2)根據(jù)屈服承載力與屈服位移要求，選擇L型耗能核心(1)尺寸；
[0033](3)根據(jù)支撐屈服承載力及長度確定外套筒的厚度與尺寸，使其滿足整體穩(wěn)定要求；
[0034](4)對本發(fā)明各組裝部件進(jìn)行切削加工；
[0035](5)將L字型耗能芯板(1)置于鋼套筒(2)內(nèi)部，并澆注混凝土，待混凝土養(yǎng)護(hù)完成；
[0036](6)將步驟(5)所形成的兩個約束耗能構(gòu)件通過搭接角焊縫焊接與結(jié)構(gòu)的十字形節(jié)點板上；
[0037](7)將兩個空心鋼管與鋼管混凝土通過若干套筒連接板進(jìn)行連接，形成一整體；
[0038](8)震后修復(fù)時，可將套筒連接板切開，重復(fù)利用空心方鋼管。
【權(quán)利要求】
1.局部填充組裝搭接防屈曲支撐，其特征在于它至少包括：一對L型耗能鋼核心（I)、分別約束該對耗能核心的一對鋼管混凝土（2)對空心方鋼管（3);將上述一對鋼管混泥土（2)和上述一對空心方鋼管（3)采用角焊接連為一整體的若干套筒連接板（4);耗能鋼核心與約束單元之間的隔離材料（5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述局部填充組裝搭接防屈曲支撐，一對L型耗能鋼核心（1)，為端部截面大，中部截面削弱的構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述局部填充組裝搭接防屈曲支撐，一對L型耗能鋼核心（I)兩端節(jié)點區(qū)域與節(jié)點板采用搭接角焊縫的形式進(jìn)行連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述局部填充組裝搭接防屈曲支撐，一對鋼管混凝土套管（2)與一對中空方鋼管（3)采用若干套筒連接板（4)以角焊縫連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述局部填充組裝搭接防屈曲支撐，一對放置于鋼管混凝土內(nèi)部的耗能剛核心（I)，分別連接于節(jié)點的上、下兩個角部。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述局部填充組裝搭接防屈曲支撐，所述一對方鋼管（3)分別布置于一對鋼管混凝土套管（2)的角部。
【文檔編號】E04B1/98GK203514559SQ201320315728
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】郭小康, 孔應(yīng)祥 申請人:北京聽風(fēng)廬文化發(fā)展有限公司