一種組合式防屈曲耗能支撐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種拉壓剛度相近、安裝制作簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉的組合式防屈曲耗能支撐，包括內(nèi)核鋼板和外層鋼套，其特征在于，所述內(nèi)核鋼板兩端都設(shè)置有安裝連接段，中部設(shè)置有耗能段，所述耗能段兩端設(shè)置有開(kāi)口槽，其兩端的所述開(kāi)口槽之間設(shè)置有規(guī)則排列的變形孔，所述外層鋼套包覆住所述耗能段，且在所述外層鋼套和所述耗能段之間填充有填充材料，所述開(kāi)口槽和/或所述變形孔內(nèi)填充有耗能材料。通過(guò)內(nèi)核鋼板的耗能段上設(shè)置有規(guī)則排列的變形孔，耗散震能量，拉壓剛度相近。內(nèi)核鋼板兩端的安裝連接段和鋼板連接段，可以方便制作和安裝。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種組合式防屈曲耗能支撐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，尤其是一種剪切型防屈曲耗能支撐。

【背景技術(shù)】
[0002] 防屈曲支撐可為框架或排架結(jié)構(gòu)提供很大的抗側(cè)剛度和承載力，廣泛應(yīng)用于各種 建筑結(jié)構(gòu)中。防屈曲支撐常見(jiàn)的截面形式有一字形、十字形、T形、雙T型等，現(xiàn)有的防屈曲 支撐存在支撐端部構(gòu)造復(fù)雜、容易在端部發(fā)生局部破壞；承載力和剛度不易控制；受拉和 受壓剛度或承載力相差較大；內(nèi)核單元全截面屈服后，在較長(zhǎng)的屈服段內(nèi)支撐的抗拉或抗 壓剛度幾乎為零，可能引發(fā)連接結(jié)構(gòu)的加速運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題。多數(shù)耗能支撐造價(jià)昂貴或構(gòu)造復(fù) 雜，安裝制作工藝也比較繁瑣，因此，防屈曲支撐仍是一種有待改善的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
[0003] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN101984194A公開(kāi)了一種平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐及其 制作方法，通過(guò)將平行耗能鋼板集束中的每塊鋼板等間距焊接于內(nèi)部鋼板上，在將外層鋼 管的鋼板焊接于平行耗能鋼板上，最后將外層鋼管封閉，組成平行耗能軟鋼板約束型防屈 曲支撐。但是該防屈曲支撐安裝制作工藝復(fù)雜，成本較高，雖然在外層鋼板和內(nèi)部鋼板之間 填充有發(fā)泡劑，但焊接處仍容易受潮腐蝕。
[0004] 中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利CN201078036Y公開(kāi)了一種建筑框架結(jié)構(gòu)防屈曲耗能支撐裝 置，由耗能鋼管、內(nèi)約束鋼管、外約束鋼管、連接鋼板組成，耗能鋼管管壁外側(cè)按一定間隔成 波紋狀。該防屈曲支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝制作也不夠方便。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供了一種拉壓剛度相近、安裝制作簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉的組 合式防屈曲耗能支撐。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種組合式防屈曲耗能支撐，包括內(nèi)核鋼板和外層鋼套，其特征在于，所述內(nèi)核鋼 板兩端都設(shè)置有安裝連接段，中部設(shè)置有耗能段，所述耗能段兩端設(shè)置有開(kāi)口槽，其兩端的 所述開(kāi)口槽之間設(shè)置有規(guī)則排列的變形孔，所述外層鋼套包覆住所述耗能段，且在所述外 層鋼套和所述耗能段之間填充有填充材料，所述開(kāi)口槽和/或所述變形孔內(nèi)填充有耗能材 料。
[0008] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述開(kāi)口槽為斜槽，同一個(gè)所述耗能段兩端的開(kāi)口 槽開(kāi)口方向相反。
[0009] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述內(nèi)核鋼板有兩個(gè)或兩個(gè)以上，通過(guò)正放和倒 置交替的方式疊置在一起。
[0010] 作為一種優(yōu)選，所述變形孔為圓孔、橢圓孔、方孔或異型孔。
[0011] 作為一種優(yōu)選，所述內(nèi)核鋼板材料為不銹鋼。
[0012] 作為一種優(yōu)選，所述外層鋼套橫截面為圓形、橢圓形、方形或異形。
[0013] 采用上述技術(shù)方案后，由于內(nèi)核鋼板的耗能段上設(shè)置有開(kāi)口槽和規(guī)則排列的變形 孔，當(dāng)內(nèi)核鋼板受到拉力或壓力作用后，首先在開(kāi)口槽與變形孔或變形孔之間的內(nèi)核鋼板 最小截面處形成一定高度的剪切屈服區(qū)，利用材料的剪切屈服來(lái)耗散能量，減少結(jié)構(gòu)中的 地震作用；隨著屈服位移增大，剪切屈服區(qū)域逐漸向較寬的部分延伸，防屈曲支撐的連接的 承載力和屈服面積隨之增大，可以耗散更多的地震能量，避免屈服階段的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速，拉 壓剛度相近。此外，內(nèi)核鋼板兩端都設(shè)置有安裝連接段，方安裝，整套防屈曲耗能支撐主要 由內(nèi)核鋼板、外層鋼套和填充材料組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。
[0014] 內(nèi)核鋼板的耗能段兩端設(shè)置有開(kāi)口槽，當(dāng)其為斜槽時(shí)，更有利于受力加大時(shí)屈服 區(qū)的擴(kuò)大延伸，耗散更多的地震能量。當(dāng)內(nèi)核鋼板有兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，通過(guò)正放和倒置交 替的方式放置，可以有效消除偏心受力，防止對(duì)防屈曲耗能支撐造成破壞。
[0015] 由于不銹鋼具有良好的力學(xué)性能，非常適合作為內(nèi)核鋼板的材料，如304型不銹 鋼，其材料屈服強(qiáng)度約150-200MPa，抗拉強(qiáng)度大于500MPa，伸長(zhǎng)率大于40%且耐腐蝕，這些 特性都有助于提升內(nèi)核鋼板的耗能能力和使用壽命。
[0016] 此外，外層鋼套和耗能段之間填充有填充材料，可以防止內(nèi)核鋼板的平面外屈曲， 為內(nèi)核鋼板提供面外支撐，開(kāi)口槽和/或變形孔內(nèi)也填充有耗能材料，可以利用變形孔或 開(kāi)口槽的剪切變形將開(kāi)口槽和/或變形孔內(nèi)的耗能材料剪碎來(lái)增加耗能。與摩擦型防屈曲 耗能支撐相比，本實(shí)用新型的防屈曲耗能支撐連接剛度大，拉壓剛度相近，能量耗散穩(wěn)定且 耗散量大，安裝或更換維護(hù)方便。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型組合式防屈曲耗能支撐組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本實(shí)用新型組合式防屈曲耗能支撐的分解示意圖；
[0019] 圖3為本實(shí)用新型組合式防屈曲耗能支撐的橫截面剖視圖；
[0020] 圖4為本實(shí)用新型組合式防屈曲耗能支撐的縱向截面剖視圖。
[0021] 圖中標(biāo)示對(duì)應(yīng)如下：
[0022] 1-內(nèi)核鋼板， 11-安裝連接段，
[0023] 111-安裝孔， 12-耗能段，
[0024] 121-開(kāi) 口槽， 122-變形孔，
[0025] 123-連接板條， 2-外層鋼套，
[0026] 3-填充材料。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0028] 本實(shí)用新型提供的組合式防屈曲耗能支撐如圖1至圖4所示，包括內(nèi)核鋼板1和 外層鋼套2,內(nèi)核鋼板1兩端都設(shè)置有安裝連接段11。中部設(shè)置有耗能段12,耗能段12兩 端設(shè)置有開(kāi)口方向相反的開(kāi)口槽121，開(kāi)口槽121的形狀可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，在本實(shí)施 例中，開(kāi)口槽121為斜槽。耗能段12兩端的開(kāi)口槽121之間設(shè)置有規(guī)則排列的變形孔122， 變形孔122的形狀和具體的排列規(guī)則可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，在本實(shí)施例中，變形孔122為 異型孔，沿著內(nèi)核鋼板1的長(zhǎng)度方向成"一"字形排列。相鄰倆變形孔122之間以及開(kāi)口槽 121與變形孔122之間自然形成有連接板條123,通過(guò)調(diào)整連接板條123的寬度可以改變防 屈曲耗能支撐的整體連接剛度和變形量。安裝連接段11上設(shè)置有安裝孔111。外層鋼套2 包覆住耗能段12,且在外層鋼套2和耗能段12之間填充有填充材料3。外層鋼套2可以是 不銹鋼管、玻璃鋼管或FRP管，其橫截面可以為圓形、橢圓形、方形或異形，在本實(shí)施例中， 外層鋼套2為不銹鋼管，其橫截面為圓形。填充材料3最好是具有較高擠壓強(qiáng)度的材料，如 本實(shí)施例中使用的混凝土。開(kāi)口槽121和變形孔122內(nèi)填充有耗能材料，當(dāng)變形孔122太小 無(wú)法填充耗能材料時(shí)，可以不填充耗能材料，但開(kāi)口槽121最好是可以填充耗能材料的槽， 以增加防屈曲耗能支撐的耗能能力，耗能材料最好是具有超彈性的材料或具有一定硬度且 抗壓、抗剪強(qiáng)度低的可變形材料，如橡膠、塑料或浙青，在本實(shí)施例中使用橡膠作為耗能材 料。
[0029] 內(nèi)核鋼板1的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，當(dāng)內(nèi)核鋼板1的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以 上時(shí)，最好通過(guò)正放和倒置交替的方式放置以消除偏心受力，防止對(duì)防屈曲耗能支撐造成 破壞，即在防屈曲耗能支撐的同一端，相鄰兩個(gè)內(nèi)核鋼板1上的開(kāi)口槽121開(kāi)口方向相反。 在本實(shí)施例中，內(nèi)核鋼板1有兩塊。作為一種優(yōu)選，所述內(nèi)核鋼材質(zhì)最好為不銹鋼或軟鋼， 也可以是其他具備較好的屈服強(qiáng)度和延展性的材料。
[0030] 施工時(shí)，先按圖2所示的位置關(guān)系，將內(nèi)核鋼板1和外層鋼套2通過(guò)填充材料3和 耗能材料4填充后組裝在一起，然后通過(guò)防屈曲耗能支撐兩端的安裝連接段11上的安裝孔 111將防屈曲耗能支撐安裝到建筑上，安裝位置為結(jié)構(gòu)中遭遇地震或水平作用時(shí)可能發(fā)生 較大伸長(zhǎng)或縮短的位置，如同層同跨框架的柱腳節(jié)點(diǎn)位置與另一柱頂部的節(jié)點(diǎn)位置等，同 時(shí)應(yīng)注意安裝平面盡可能在框架的變形平面內(nèi)，以避免框架梁、柱等主體受力結(jié)構(gòu)受扭。
[0031] 地震時(shí)，內(nèi)核鋼板1受到拉力或壓力作用后，首先在連接板條123最小截面處形成 一定高度的剪切屈服區(qū)，利用材料的剪切屈服來(lái)耗散能量，減少建筑結(jié)構(gòu)中的地震作用；隨 著屈服位移增大，剪切屈服區(qū)域逐漸向連接板條123兩邊較寬的位置延伸，防屈曲支撐的 連接的承載力和屈服面積隨之增大，可以耗散更多的地震能量，避免屈服階段的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 加速，同時(shí)，可以利用開(kāi)口槽121和/或變形孔122的剪切變形將開(kāi)口槽121和/或變形孔 122內(nèi)的耗能材料剪碎來(lái)增加耗能。當(dāng)內(nèi)核鋼板1承受壓力時(shí)，外層鋼套2和填充材料3不 直接承壓，但可以防止內(nèi)核鋼板1的平面外屈曲，為內(nèi)核鋼板1提供面外支撐。
[0032] 上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做了詳細(xì)的說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不僅 限于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變形，如在 內(nèi)核鋼板1上開(kāi)設(shè)多個(gè)開(kāi)口槽等，這些都屬于本實(shí)實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種組合式防屈曲耗能支撐，包括內(nèi)核鋼板和外層鋼套，其特征在于，所述內(nèi)核鋼 板兩端都設(shè)置有安裝連接段，中部設(shè)置有耗能段，所述耗能段兩端設(shè)置有開(kāi)口槽，其兩端的 所述開(kāi)口槽之間設(shè)置有規(guī)則排列的變形孔，所述外層鋼套包覆住所述耗能段，且在所述外 層鋼套和所述耗能段之間填充有填充材料，所述開(kāi)口槽和/或所述變形孔內(nèi)填充有耗能材 料。
2. 如權(quán)利要求1所述的組合式防屈曲耗能支撐，其特征在于，所述開(kāi)口槽為斜槽，同一 個(gè)所述耗能段兩端的開(kāi)口槽開(kāi)口方向相反。
3. 如權(quán)利要求2所述的組合式防屈曲耗能支撐，其特征在于，所述內(nèi)核鋼板有兩個(gè)或 兩個(gè)以上，通過(guò)正放和倒置交替的方式疊置在一起。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的組合式防屈曲耗能支撐，其特征在于，所述 變形孔為圓孔、橢圓孔、方孔或異型孔。
5. 如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的組合式防屈曲耗能支撐，其特征在于，所述 外層鋼套橫截面為圓形、橢圓形、方形或異形。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK203891239SQ201420163871
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】王衛(wèi)華 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)