一种侧面可检视的全钢装配式屈曲约束支撑制造技术

本发明专利技术提出了一种加劲肋端部焊缝经过圆滑处理，侧面可检视的全钢型装配式屈曲约束支撑，有效提高支撑的低周疲劳性能，利用钢材的塑性变形能力，同时在震后也非常容易通过侧面对内芯的状态进行判断。本发明专利技术需要解决问题是：(1)不便于震后快速评估内核变形或损伤状态；(2)加劲肋端部焊缝质量缺陷；(3)无法方便地更换受损的内芯。本发明专利技术需要达到的目的：(1)屈曲约束支撑在不拆卸情况下能对内核变形状态进行判断，利于震后快速评估是否应该更换；(2)对加劲肋端部焊缝进行处理，使内芯尽量在中部截面发生破坏，提高支撑低周疲劳性能；(3)采用装配式方案，能便利地更换受损内芯。包括内核、端部加劲肋、两块约束面板、垫圈、限位槽、高强螺栓。

【技术实现步骤摘要】
一种侧面可检视的全钢装配式屈曲约束支撑
本专利技术涉及一种屈曲约束支撑。
技术介绍
普通钢支撑在往复水平地震作用下容易发生受压屈曲而导致刚度、承载力和耗能能力的急剧下降，显著降低结构的延性。屈曲约束支撑为一种应用于建筑工程和桥梁工程的耗能减震构件，利用钢材的轴向拉压塑性变形吸收能量，通过在内核的外围设置约束构件抑制其受压屈曲，在受压时也能产生较大的轴向变形，不会发生支撑整体失稳。屈曲约束支撑不仅能够给结构提供刚度，而且能起到消能减震的作用，从而避免主体结构产生较大的损伤破坏。目前，屈曲约束支撑在国内外得到了广泛的应用，尤其是对于抗震设防烈度较高的建筑物。目前，屈曲约束支撑按约束方式的不同主要有三种类型，即钢与混凝土整体式、全钢整体式和全钢装配式屈曲约束支撑。钢与混凝土整体式屈曲约束支撑是通过内填混凝土或砂浆的钢构件对内核进行约束，内核表面需要附加无粘结材料以避免混凝土和内核连成一体。全钢整体式屈曲约束支撑是通过单个钢构件或焊接成整体的钢构件作为内核的约束构件。全钢装配式屈曲约束支撑是通过螺栓将约束单元连接起来，形成内核的约束构件。钢与混凝土整体式屈曲约束支撑存在以下缺点：(1)需要浇筑混凝土，湿作业工作多，加工精度控制困难，制作周期长，质量不易控制，支撑的自重大；(2)内核表面需要附加无粘结材料，其耐久性较差；(3)内核受压时填充的混凝土或砂浆容易被压坏，从而降低约束效果，影响支撑的性能；(4)由于内核耗能段被约束构件完全包围，地震发生以后很难快速地判断内芯的变形状态，不能及时有效地判断是否需要更换；(5)支撑破坏以后约束构件不能重复使用。全钢整体式屈曲约束支撑存在以下缺点：(1)由于内核耗能段被约束构件完全包围，约束构件只能破坏性地拆解，地震发生以后很难快速地判断内芯的变形状态，不能及时有效地判断是否需要更换；(2)支撑破坏以后约束构件不能重复使用。(3)整体式全钢约束构件不可避免的存在较多焊接工作，可能会对支撑产生初始残余变形。因此，全钢装配式屈曲约束支撑具有较多的优点，得到了广泛的研究。相对而言，全钢装配式屈曲约束支撑的缺点是约束构件由离散分布的螺栓连接而成，约束构件的整体刚度会受到一定影响。普通的全钢装配式屈曲约束支撑为了保证内核与约束构件之间的间隙，需要设置填充板条，内核被约束构件包围，所以震后也需要将螺栓拆卸掉才能判断内核的变形状态。已有学者在约束构件表面开设观察窗，通过观察窗来判断内芯的变形状态，但观察窗并不能沿支撑通长分布，只能观察局部的内核状态。目前应用较广的支撑内核为一字形，由于支撑端部需要与主体结构相连，内核端部不受约束构件的约束，所以需要在一字形内芯端部垂直焊接加劲肋，以避免内核端部外露段的破坏。众多试验研究结果表明，内核常常在加劲肋端部焊缝处发生断裂，这是由于焊接残余应力的存在和几何突变造成的应力集中的影响，加劲肋焊缝端部容易形成薄弱环节而过早发生低周疲劳断裂，严重降低支撑的耗能能力。加劲肋端部焊缝质量的不确定性给支撑的安全性和可靠性带来了影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺点，提出了一种加劲肋端部焊缝经过圆滑处理，侧面可检视的全钢型装配式屈曲约束支撑，能够有效地提高支撑的低周疲劳性能，充分利用钢材的塑性变形能力，同时在震后也非常容易通过侧面对内芯的状态进行判断。针对目前屈曲约束支撑的发展现状，本专利技术需要解决的问题是：(1)不便于震后快速评估内核变形或损伤状态；(2)加劲肋端部焊缝质量缺陷；(3)无法方便地更换受损的内芯。本专利技术需要达到的目的是：(1)屈曲约束支撑在不拆卸的情况下便能对内核的变形状态进行判断，以利于震后快速评估是否应该更换；(2)对加劲肋端部焊缝进行处理，使内芯尽量在中部截面发生破坏，提高支撑的低周疲劳性能；(3)采用装配式的方案，能便利地更换受损内芯。为此，给出的技术方案概括为：一种侧面可检视的全钢型装配式屈曲约束支撑，其特征在于，包括内核1、端部加劲肋6、两块约束面板2、垫圈4、限位槽7、高强螺栓3。所述内核1为一字形截面钢板，在内核1中部设置凸起，对内核1端部进行放大，整个内核1一次切割加工完成。上下两块约束面板2，每块所述约束面板2含有两排沿纵向分布的螺栓孔，约束面板2端部螺栓孔间距比中间螺栓孔间距小；约束面板2两端进行开槽，使得端部加劲肋6能以轴向伸入约束构件内部；两个上下相同的约束面板2通过高强度螺栓3连接。所述垫圈4为圆环形截面，厚度大于内核1钢板的厚度，使内核1与约束面板2之间形成间隙。内核1侧面与垫圈4之间有间隙，内核1构件受压时与垫圈4为点接触。所述限位槽7与内核1中间凸起相匹配，内核1凸起的表面与限位槽7内表面存在间隙，限位槽7上有螺栓孔，以便于螺杆的穿过。所述螺栓3为高强度螺栓，高强螺栓由螺母和螺杆组成，螺杆依次穿过上约束面板2、垫圈4(或限位槽7)、下约束面板2，通过施加预紧力使约束构件形成一个整体。进一步优化技术方案，本专利技术还包括加劲构件5，所述加劲构件5为焊接在约束面板2上的钢构件，可以根据实际需要决定是否设置加劲构件，加劲构件是为了提高约束构件的平面外刚度，往往设置加劲构件比改变约束面板厚度的效果更好，加劲构件可以为槽钢、矩形钢管、一字形钢板等。进一步优化技术方案，本专利技术还包括加劲肋端部焊缝8结构，所述加劲肋端部焊缝8为角焊缝，焊接加劲肋6端部时应保证连续施焊，焊接完成后应对端部焊缝进行局部打磨圆滑处理，使其与内核1表面圆滑过渡。本专利技术关键技术点如下：(1)采用圆环形截面的垫圈用于固定内核与约束面板的间隙，可以从支撑侧面对内核全长进行观察，以判断震后内核的变形或损伤状态；(2)螺杆依次穿过上约束面板、垫圈(或限位槽)、下约束面板，通过施加预紧力使约束构件形成一个整体，形成可拆卸的装配式构造；(3)对加劲肋端部焊缝进行光滑打磨处理，使得焊缝与内核表面圆滑过渡；(4)减小端部螺栓间距，以保证构件端部不发生破坏。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)应用于工程中，震后不用对支撑进行拆解便可以容易地通过支撑侧面观察内核的变形或损伤状态，便于震后的性能评估，若内核发生损坏，可及时用新的内核替换，应用方便。(2)约束构件由两组约束单元通过高强螺栓连接而成，可以现场装配，组装方便，约束构件还可以重复使用；(3)全部采用钢材制作，不需要浇筑混凝土，不需要附加无粘结材料，自重较轻，工序简单，耐久性好，加工精度容易控制，能够提高生产效率；(4)加劲肋端部焊缝进行圆滑处理，能够减小残余应力和应力集中，尽量避免焊缝根部提前发生破坏，提高了支撑的低周疲劳性能；(5)内核与约束面板之间的间隙可以通过垫圈的高度灵活调整。(6)加劲钢构件可根据需要进行设置，加劲钢构件的形式灵活，可以为槽钢、矩形钢管或一字形钢板等。(7)整个支撑经济性能较好，维护方便，滞回耗能性能好，具有良好的经济效益和社会效益。附图说明图1为支撑整体轴侧分解图图2为内核平面图图3为约束面板平面图图4为限位槽平面图图5为垫圈平面图图6为内核端部剖面图图7为加劲肋端部焊缝圆滑处理示意图图8为支撑平面示意图图9为支撑整体侧面示意图图10为支撑平面局部放大图图11为支撑侧面局部放大图图12为支撑整体A-A剖面图图13为支撑整体B-B剖面图其中：1-内核、2-约束面板、3-高强螺栓、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧面可检视的全钢型装配式屈曲约束支撑，其特征在于，包括内核1、端部加劲肋6、两块约束面板2、垫圈4、限位槽7、高强螺栓3；所述内核1为一字形截面钢板，在内核1中部设置凸起，对内核1端部进行放大，整个内核1一次切割加工完成；上下两块约束面板2，每块所述约束面板2含有两排沿纵向分布的螺栓孔，约束面板2端部螺栓孔间距比中间螺栓孔间距小；约束面板2两端进行开槽，使得端部加劲肋6能以轴向伸入约束构件内部；两个上下相同的约束面板2通过高强度螺栓3连接；所述垫圈4为圆环形截面，厚度大于内核1钢板的厚度，使内核1与约束面板2之间形成间隙；内核1侧面与垫圈4之间有间隙，内核1构件受压时与垫圈4为点接触；所述限位槽7与内核1中间凸起相匹配，内核1凸起的表面与限位槽7内表面存在间隙，限位槽7上有螺栓孔，以便于螺杆的穿过；所述螺栓3为高强度螺栓，高强螺栓由螺母和螺杆组成，螺杆依次穿过上约束面板2、垫圈4(或限位槽7)、下约束面板2，通过施加预紧力使约束构件形成一个整体。

【技术特征摘要】
1.一种侧面可检视的全钢型装配式屈曲约束支撑，其特征在于，包括内核1、端部加劲肋6、两块约束面板2、垫圈4、限位槽7、高强螺栓3；所述内核1为一字形截面钢板，在内核1中部设置凸起，对内核1端部进行放大，整个内核1一次切割加工完成；上下两块约束面板2，每块所述约束面板2含有两排沿纵向分布的螺栓孔，约束面板2端部螺栓孔间距比中间螺栓孔间距小；约束面板2两端进行开槽，使得端部加劲肋6能以轴向伸入约束构件内部；两个上下相同的约束面板2通过高强度螺栓3连接；所述垫圈4为圆环形截面，厚度大于内核1钢板的厚度，使内核1与约束面板2之间形成间隙；内核1侧面与垫圈4之间有间隙，内核1构件受压时与垫圈4为点接触；所述限位槽7与内核1中间凸起相匹配，内核1凸起的表面与...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢丽宇，李林，薛松涛，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31