一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑制造技术

本发明专利技术涉及一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，属于结构工程领域。该防屈曲支撑由2个边段十字型内核构件、n个中间段十字型内核构件、2个带法兰盘的边段外围约束装置、n‑1个带法兰盘的中间段外围约束装置、4(n+1)个内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群及第二高强螺栓群组成。基于构件分段装配式设计理念，将超长超重型防屈曲支撑分成若干段，克服其在加工、运输、安装过程中的诸多不便。通过设置内核外侧连接盖板及内核构件分段顶紧传递轴向力，通过在内核构件上设置削弱区实现塑性损伤控制，震后只需拆卸高强螺栓群及内核外侧连接盖板即可将内核构件抽离更换，克服整体约束型防屈曲支撑在破坏后无法更换内核构件的弊端。

Four steel tube restrained sectional type buckling restrained brace with replaceable cross core

The invention relates to a four-tube restrained segmental buckling-resistant brace with replaceable cross-shaped core, which belongs to the structural engineering field. The anti-buckling brace is composed of two side-section cross-core members, n middle-section cross-core members, two side-section peripheral restraints with flanges, n_1 middle-section peripheral restraints with flanges, 4 (n+1) outer-core connection covers, the first high-strength bolt group and the second high-strength bolt group. Based on the concept of segmental assembly design, the super-long and super-heavy buckling-resistant braces are divided into several sections to overcome the inconvenience in the process of processing, transportation and installation. The plastic damage control is realized by setting up the weakening zone on the core member. The core member can be removed and replaced simply by disassembling the high-strength bolt group and the outer core connection cover plate after the earthquake, which overcomes the failure of the whole restrained buckling brace after the damage. The drawbacks of replacing kernel components.

【技术实现步骤摘要】
一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑
本专利涉及一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，属于结构工程

技术介绍
防屈曲支撑由内核构件和外围约束构件组成，内核构件承受轴向压力，外围构件约束内核构件的横向位移，使其在轴压作用下发生全截面屈服。自上个世纪90年代的日本阪神地震和美国北岭地震以来，防屈曲支撑在美国、日本等一些发达国家进行了大量的工程实践，由于其兼具“正常使用状态及小震时的支撑作用”以及“大震作用下的耗能作用”，使其成为最好的消能减震构件之一，并在近几年得以迅速推广应用。目前，工程中采用的整体约束型防屈曲支撑，其内核构件通常采用“一”字型、“十”字型或“工”字型构件，外围约束构件采用混凝土外围约束型构件、钢管混凝土外围约束型构件或全钢外围约束型构件，且内核构件表面与外围约束构件表面之间留有一定间隙，防止内核构件受压时横向膨胀而塞死。在正常使用状态以及小震作用下，防屈曲支撑的内核构件受力保持弹性状态，并为主体框架提供足够的刚度；大震发生时，内核构件会首先进入屈服，大量消耗地震能量，保护主体框架。然而，在一些大型建筑物中所使用的超长超重型防屈曲支撑，由于其构件长而重，使得其在加工、运输、安装等环节有诸多不便，很大一部分资金用于重型机械运输吊装方面；此外，一旦安装完成即无法拆卸，地震发生后即使发生局部损伤也只能整体更换，造成建筑材料的严重浪费，不符合现在提倡绿色建筑的内涵。基于此，本专利技术提出一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，该防屈曲支撑克服了传统超长超重型防屈曲支撑在加工、运输、安装过程中的诸多不便，以及在震后无法修复的弊端。该防屈曲支撑由2个边段十字型内核构件、n个中间段十字型内核构件、2个带法兰盘的边段外围约束装置、n-1个带法兰盘的中间段外围约束装置、4(n+1)个内核外侧连接盖板，第一高强螺栓群及第二高强螺栓群组成，其中n为正整数。本专利技术提出的防屈曲支撑通过内核外侧连接盖板及第一高强螺栓群传递轴向拉力，通过在十字型内核构件上设置狗骨削弱或开槽削弱来控制各段十字型内核构件塑性发展区域，外围约束装置仍起到防止十字型内核构件屈曲失稳的目的。震后只需通过拆卸内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群及第二高强螺栓群即可将有损伤的十字型内核构件可从相应段的外围约束装置中抽离更换，震后修复工作简单快捷，也避免了因内核局部损伤而更换防屈曲支撑造成的材料浪费，且更换内核构件后的防屈曲支撑仍可继续使用，满足震后修复需求。此外，用于连接的第一高强螺栓群有传力作用和限位作用，当十字型内核构件受拉时，第一高强螺栓群传递各十字型内核构件上的拉力至对应的内核外侧连接盖板上，同时其限制外围约束装置滑动，此时外围约束装置不参与受力。当十字型内核构件受压时，第一高强螺栓群限制外围约束装置滑动，外围约束装置处于受弯状态，约束各段内核构件屈曲失稳。本专利技术采用常用板件通过合理布置即可实现长、重型整体约束型防屈曲支撑的合理分段以及内核构件的更换修复，而且无需另外设置外围约束构件的限位装置；本专利技术整体构造精巧且传力合理，特别适用于地震设防烈度较高地区的大型建筑，在保证重型结构抗侧力构件“承载”与“耗能”的同时，又能解决其运输成本昂贵以及震后无法修复等问题，降低成本，提高功效和时效。
技术实现思路
本专利技术提出一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，旨在解决现有的超长超重型防屈曲支撑在加工、运输、安装过程中的诸多不便，以及在震后无法修复的弊端，降低成本，提高功效和时效，也为重型防屈曲支撑形式提供了更多的选择范围。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术手段：一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，其特征在于：该防屈曲支撑由2个边段十字型内核构件、n个中间段十字型内核构件、2个带法兰盘的边段外围约束装置、n-1个带法兰盘的中间段外围约束装置、4(n+1)个内核外侧连接盖板，第一高强螺栓群及第二高强螺栓群组成，其中n为正整数；该防屈曲支撑克服了传统超长超重型防屈曲支撑在加工、运输、安装过程中的诸多不便，以及整体约束型防屈曲支撑在破坏后无法更换内核构件的弊端；基于构件分段装配式设计理念，通过各段内核构件相互顶紧传递轴向压力，通过内核外侧连接盖板及第一高强螺栓群传递轴向拉力，通过在内核构件上设置狗骨削弱或开槽削弱来控制各段内核构件塑性发展区域，外围约束装置仍起到防止内核构件屈曲失稳的目的；震后只需通过拆卸内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群及第二高强螺栓群即可将有损伤的内核构件从相应段的外围约束装置中抽离更换，也避免了因内核构件局部损伤而更换防屈曲支撑造成的材料浪费，且更换内核构件后的防屈曲支撑仍可继续使用，满足震后功能恢复需求；所述的外围约束装置，由四根钢管约束构件、法兰盘以及若干缀板在工厂焊接而成，钢管约束构件与十字型内核构件表面之间留有1-2mm间隙，或橡胶填充；所述的n+2段十字型内核构件在安装时需穿过对应段的外围约束装置，且端部顶紧，而后通过内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群以及第二高强螺栓群将n+2段十字型内核构件与n+1段外围约束装置联系为整体。所述的边段十字型内核构件，单块通长分为三个区域：端部加强区——避免防屈曲支撑边段内核构件端部发生折曲破坏；中部削弱区——内核构件塑性发展区域，采用狗骨削弱或开槽削弱的方式进行控制，削弱宽度大于高强螺栓孔洞直径的两倍，削弱区填充橡胶材料，或不填充，保证该区域截面抗拉承载力弱于其他两区域，从而将塑性破坏控制在该区域内；端部开孔连接区——用于与内核外侧连接盖板及外围约束装置的连接，通过第一高强螺栓群传递轴向拉力，并限制外围约束装置滑动。所述的中间段十字型内核构件，单块通长分别为端部开孔连接区、中部削弱区、端部开孔连接区，各区域设置方式与边段十字型内核构件对应区域相同，不设端部加强区。所述的法兰盘四周开孔，在工厂焊接于四根钢管端部；所述的内核外侧连接盖板及各段外围约束装置在相应段十字型内核构件端部开孔连接区对应位置处开孔，通过安装第一高强螺栓群及第二高强螺栓群将内核外侧连接盖板、外围约束装置以及十字型内核构件连为一体。所述的内核外侧连接盖板板件材质屈服强度高于十字型内核构件材质，4个内核外侧连接盖板总的抗拉承载力高于十字型内核构件中部削弱区抗拉承载力的两倍；所述的第一高强螺栓群有传力作用和限位作用，当十字型内核构件受拉时，第一高强螺栓群传递十字型内核构件上的拉力至内核外侧连接盖板上，同时其限制外围约束装置滑动，此时外围约束装置不参与受力；当十字型内核构件受压时，第一高强螺栓群限制外围约束装置滑动，外围约束装置处于受弯状态，约束各段十字型内核构件屈曲失稳。所述的法兰盘为带孔矩形板，或其他形式的带孔板件。本专利的优点表现在以下几个方面：(1)超长超重型构件分段化。本专利技术基于构件分段装配式设计理念，将内核构件与外围约束构件均分为若干段，通过螺栓连接为一体，该防屈曲支撑克服传统长、重型构件在加工、运输、安装过程中的诸多不便，减少运输、吊装成本，降低造价。(2)震后可分段更换内核构件。本专利技术通过各段内核构件顶紧传递轴向压力，通过内核外侧连接盖板及第一高强螺栓群传递轴向拉力，通过在内核构件上设置狗骨削弱或开槽削弱来控制内核构件塑性发展区域。使得该防屈曲支撑在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，其特征在于：该防屈曲支撑由2个边段十字型内核构件、n个中间段十字型内核构件、2个带法兰盘的边段外围约束装置、n‑1个带法兰盘的中间段外围约束装置、4(n+1)个内核外侧连接盖板，第一高强螺栓群及第二高强螺栓群组成，其中n为正整数；该防屈曲支撑克服了整体约束型防屈曲支撑在破坏后无法更换内核构件的弊端；基于构件分段装配式设计理念，通过各段内核构件相互顶紧传递轴向压力，通过内核外侧连接盖板及第一高强螺栓群传递轴向拉力，通过在内核构件上设置狗骨削弱或开槽削弱来控制各段内核构件塑性发展区域，外围约束装置仍起到防止内核构件屈曲失稳的目的；震后只需通过拆卸内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群及第二高强螺栓群即可将有损伤的内核构件从相应段的外围约束装置中抽离更换，也避免了因内核构件局部损伤而更换防屈曲支撑造成的材料浪费，且更换内核构件后的防屈曲支撑仍可继续使用，满足震后功能恢复需求；所述的外围约束装置，由四根钢管约束构件、法兰盘以及若干缀板在工厂焊接而成，钢管约束构件与十字型内核构件表面之间留有1‑2mm间隙，或橡胶填充；所述的n+2段十字型内核构件在安装时需穿过对应段的外围约束装置，且端部顶紧，而后通过内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群以及第二高强螺栓群将n+2段十字型内核构件与n+1段外围约束装置联系为整体。...

【技术特征摘要】
1.一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，其特征在于：该防屈曲支撑由2个边段十字型内核构件、n个中间段十字型内核构件、2个带法兰盘的边段外围约束装置、n-1个带法兰盘的中间段外围约束装置、4(n+1)个内核外侧连接盖板，第一高强螺栓群及第二高强螺栓群组成，其中n为正整数；该防屈曲支撑克服了整体约束型防屈曲支撑在破坏后无法更换内核构件的弊端；基于构件分段装配式设计理念，通过各段内核构件相互顶紧传递轴向压力，通过内核外侧连接盖板及第一高强螺栓群传递轴向拉力，通过在内核构件上设置狗骨削弱或开槽削弱来控制各段内核构件塑性发展区域，外围约束装置仍起到防止内核构件屈曲失稳的目的；震后只需通过拆卸内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群及第二高强螺栓群即可将有损伤的内核构件从相应段的外围约束装置中抽离更换，也避免了因内核构件局部损伤而更换防屈曲支撑造成的材料浪费，且更换内核构件后的防屈曲支撑仍可继续使用，满足震后功能恢复需求；所述的外围约束装置，由四根钢管约束构件、法兰盘以及若干缀板在工厂焊接而成，钢管约束构件与十字型内核构件表面之间留有1-2mm间隙，或橡胶填充；所述的n+2段十字型内核构件在安装时需穿过对应段的外围约束装置，且端部顶紧，而后通过内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群以及第二高强螺栓群将n+2段十字型内核构件与n+1段外围约束装置联系为整体。2.根据权利要求1所述的一种可更换十字型内核的四钢管约束分段式防屈曲支撑，其特征在于：所述的边段十字型内核构件，单块通长分为三个区域：端部加强区——避免防屈曲支撑边段内核构件端部发生折曲破坏；中部削弱区——内核构件塑性发展区域，采用狗骨削弱或开槽削弱的方式进行控制，削弱宽度大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜子钦，杨晓峰，程魁魁，杨忠帅，郭康，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11