本發(fā)明涉及建筑減震裝置，具體為一種波紋腹板h型鋼屈曲約束支撐。

背景技術(shù)：

屈曲約束支撐是一種常見的耗能減震構(gòu)件，能夠在小震下先于主體結(jié)構(gòu)屈服，憑借其優(yōu)越的滯回性能充分耗散地震能量，在工程結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用。

屈曲約束支撐的工作機理是，核心鋼支撐提供承載力，外套筒提供側(cè)向約束，避免核心單元在屈服前屈曲失穩(wěn)。相比于普通鋼支撐，由于受壓工況下不考慮穩(wěn)定系數(shù)，一定程度上能提高構(gòu)件的截面利用率。然而，由于外套筒不提供承載力，因此就構(gòu)件整體而言，截面利用并不理想。

屈曲約束支撐的核心單元形式是不斷發(fā)展的過程，從最初的一字型鋼板，再到后來的十字形和h型鋼，可以滿足不同的承載力要求。針對不同的承載力范圍，選用核心單元類型主要考慮整體穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的要求：整體穩(wěn)定性要求外套筒截面外張，尺寸加大；經(jīng)濟性要求外套筒截面內(nèi)攏，尺寸減小，從而截面利用率增加。一般對于承載力大于400t的屈曲約束支撐，選用h型鋼更為經(jīng)濟，因為相比于一字型鋼板和十字型芯材，h型鋼有以下優(yōu)勢：

(1)h型鋼穩(wěn)定系數(shù)更高，能夠降低外套筒的負擔，減小套筒截面；

(2)h型鋼與約束體系的接觸面更大，約束效果更好；

(3)其他參數(shù)相同的情況下，核心單元選用h型鋼，整體穩(wěn)定性更好。

隨著屈曲約束支撐的應(yīng)用和普及，現(xiàn)有的截面形式無法滿足更加多元化的設(shè)計要求，比如，對于更高的承載力要求，需要一種新的核心單元形式來進一步提高構(gòu)件的截面利用率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種波紋腹板h型鋼屈曲約束支撐，承載力高，能夠減小套筒截面，經(jīng)濟性好，成本低。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種波紋腹板h型鋼屈曲約束支撐，包括核心單元、約束單元和滑動機制單元；

所述核心單元包括波紋腹板h型鋼和平腹板h型鋼；波紋腹板h型鋼的波紋腹板橫截面呈波紋狀，波紋腹板h型鋼兩端分別與用于截面加強的平腹板h型鋼固定連接形成一個整體；

所述約束單元為包圍核心單元設(shè)置的腔體，腔體內(nèi)灌注混凝土；核心單元兩端的平腹板h型鋼穿過腔體兩端設(shè)置；

所述的滑動機制單元包括包裹在核心單元表面的無粘結(jié)可膨脹材料。

優(yōu)選的，所述平腹板h型鋼的連接端焊接固定連接板作為端頭組件；波紋腹板h型鋼與端頭組件焊接固定；

波紋腹板h型鋼的波紋腹板與連接板焊接固定，波紋腹板h型鋼的翼緣與平腹板h型鋼的翼緣焊接固定；連接板的寬度大于波紋腹板h型鋼的波紋幅度。

進一步的，所述平腹板h型鋼的翼緣寬度大于波紋腹板h型鋼的翼緣，波紋腹板h型鋼的連接端翼緣插入焊接在平腹板h型鋼的連接端翼緣中。

再進一步的，平腹板h型鋼的連接端翼緣端部呈斜面設(shè)置，靠近波紋腹板h型鋼的一側(cè)高于遠離波紋腹板h型鋼的一側(cè)。

再進一步的，平腹板h型鋼的連接端翼緣端部上設(shè)置第一可壓縮材料，連接板上焊接波紋腹板的一側(cè)設(shè)置第二可壓縮材料。

再進一步的，第一可壓縮材料采用軟質(zhì)聚氨酯泡沫綿，第二可壓縮材料采用軟質(zhì)聚氨酯泡沫綿。

優(yōu)選的，所以在波紋腹板h型鋼的波紋腹板中部兩側(cè)分別焊接限位卡。

優(yōu)選的，所述約束單元包括方形外套筒，焊接在方形外套筒兩端的封口端板，以及方形外套筒側(cè)面固定的起吊環(huán)。

優(yōu)選的，所述波紋腹板h型鋼采用低屈服點鋼材制成。

優(yōu)選的，所述無粘結(jié)可膨脹材料采用雙向拉伸聚丙烯薄膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明一種波紋腹板h型鋼屈曲約束支撐能夠滿足更高的承載力要求；相比于平腹板h型鋼，由于橫截面呈波紋狀的波紋腹板h型鋼與約束體系的接觸面更大，相當于加大了約束面，增加了約束能力，增加了約束部件的截面利用率，約束效果更好；同時波紋腹板h型鋼具有優(yōu)良的平面外剛度、抗屈曲承載能力，自身穩(wěn)定系數(shù)高，能夠降低外套筒的負擔，減小套筒截面。提高經(jīng)濟性，減少成本，同時可以適當?shù)販p輕屈曲約束支撐的自重。其他參數(shù)相同的情況下，核心單元選用波紋腹板h型鋼，整體穩(wěn)定性更好，為設(shè)計人員提供更多一種截面選擇。

進一步的，通過在波紋腹板h型鋼兩端設(shè)置平腹板h型鋼對其連接截面進行加強，保證在波紋腹板h型鋼進入屈服耗能后仍保持彈性。

進一步的，通過設(shè)置的連接板和插接鑲嵌焊接，保證了波紋腹板h型鋼和平腹板h型鋼連接結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實例中所述屈曲約束支撐的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實例中所述套管約束部件的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實例中所述芯材的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3的縱向剖面圖。

圖5為圖4的a-a斷面圖。

圖6為圖4的b-b斷面圖。

圖7為圖4的c-c斷面圖。

圖8為本發(fā)明實例中所述芯材的三維爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為現(xiàn)有技術(shù)中平腹板h型鋼的一階屈曲模態(tài)下臨界荷載。

圖10為本發(fā)明實例中所述波紋腹板h型鋼的一階屈曲模態(tài)下臨界荷載。

圖中：1-方形外套筒；2-套筒封口端板；3-起吊環(huán)；4-波紋腹板h型鋼；5-平腹板h型鋼；6-連接板；7-第一可壓縮材料；8-第二可壓縮材料；9-限位卡；10-無粘結(jié)可膨脹材料；11-混凝土。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

本發(fā)明一種波紋腹板h型鋼屈曲約束支撐，是一種建筑用耗能減震的波紋腹板h型鋼耗能核心屈曲約束支撐，如圖1和圖4所示，包括核心單元、約束單元和滑動機制單元。

所述核心單元，即芯材，如圖3和圖4所示，包括波紋腹板h型鋼4和平腹板h型鋼5。波紋腹板h型鋼4與用于兩端截面加強的平腹板h型鋼4通過連接板連接為一個整體。所述波紋腹板h型鋼4采用低屈服點鋼材，保證所述的屈曲約束支撐在反復荷載下屈服耗能，截面如圖7所示，波紋腹板h型鋼4的波紋腹板橫截面呈波紋狀，本優(yōu)選實例中采用正弦波，也可以采用梯形波和矩形波等，其在平行于翼板的截面上呈直線。所述平腹板h型鋼5分別設(shè)置在波紋腹板h型鋼4的兩端，為屈曲約束支撐的截面加強段，保證在所述波紋腹板h型鋼4進入屈服耗能后仍保持彈性。平腹板h型鋼5的截面如圖5所示，連接處截面如圖6所示，由于在核心單元支撐安裝后一般存在一定的傾斜角度，約束單元的構(gòu)件會由于重力作用下滑，所以在波紋腹板h型鋼4的波紋腹板中部兩側(cè)分別焊接限位卡9，從而能夠支撐在灌注后的混凝土11中防止支撐滑脫。

所述約束單元為方形外套筒1，如圖2和圖4所示，內(nèi)部灌注混凝土，兩端焊接套筒封口端板2，側(cè)面焊接起吊環(huán)3，起吊環(huán)3對稱設(shè)置。

所述滑動機制單元為核心單元表面包裹的無粘結(jié)可膨脹材料10，可以有效減少或消除芯材受約束單元之間的剪力，避免約束單元構(gòu)件承受軸力，影響約束性能。

具體的，如圖8所示，在波紋腹板h型鋼4的中部焊接限位卡9，防止用于支撐的核心單元滑脫。將平腹板h型鋼5與連接板6焊接，作為端頭組件。再將波紋腹板h型鋼4與端頭組件焊接，即其波紋腹板與連接板6焊接，其翼緣對應(yīng)插入平腹板h型鋼5的翼緣焊接固定，從而形成u型的焊接面保證連接強度和整體性。該連接板6的寬度要大于波紋腹板h型鋼4的波紋幅度，保證焊接。平腹板h型鋼5與連接板6上分別放置第一、二可壓縮材料7、8，第一可壓縮材料7可采用軟質(zhì)聚氨酯泡沫綿，第二可壓縮材料8可采用軟質(zhì)聚氨酯泡沫綿，第二可壓縮材料8設(shè)置在波紋腹板h型鋼4連接端的兩側(cè)。連接板6為長方形鋼板。

在芯材外包裹無粘結(jié)材料10，可采用雙向拉伸聚丙烯薄膜。避免約束構(gòu)件承受軸力，影響約束性能。

在方形外套筒1一側(cè)焊接起吊環(huán)3，一端焊接套筒封口端板2，放入芯材，灌注混凝土11，再將另一端焊接套筒封口端板2。

圖9和圖10分別為平腹板h型鋼和波紋腹板h型鋼的一階屈曲模態(tài)下臨界荷載的一個算例。其中，平腹板h型鋼的一階屈曲模態(tài)下臨界荷載為0.149×10⁸n，波紋腹板工字鋼的一階屈曲模態(tài)下臨界荷載為0.160×10⁸n。說明在參數(shù)相同的情況下，波紋腹板h型鋼比平腹板h型鋼穩(wěn)定性更好。將其用于屈曲約束支撐能獲得更好的作用。

以上只是對本發(fā)明作進一步的說明，并非用以限制本專利，凡為本發(fā)明等效實施，均應(yīng)包含于本專利的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。