一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件制造技术

一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件涉及结构加固及防灾减震领域。该构件包括内核受力单元和外围约束单元两部分。根据金属材料耗能原理，其内核受力单元设计为阻尼板，可以直接承受轴向荷载作用，有效耗散地震输入能量，外围约束单元由各种型钢和螺栓组合装配而成，对内核单元起到约束作用，显著提高内核单元的屈曲荷载，促使内核单元在外荷载作用下发生全截面屈服，进而增大构件滞回环饱满程度和耗能能力，适用于单核和双核支撑。相比于传统防屈曲支撑构件，这种构件无焊接或者极少焊接，便于拆卸和组装，定期更换阻尼板，无砂浆或混凝土灌注极大简化了防屈曲耗能支撑的加工工艺，且结构形式简单，截面样式多样，工程适用性强。工程适用性强。工程适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件


[0001]本专利技术涉及结构加固及防灾减震
，特别是涉及一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件。

技术介绍

[0002]地震是一种突如其来的自然灾害，具有较强的突发性并且难以较早预测，所以每当发生大地震时都会造成城市交通中断和建筑物被摧毁，导致大量的人员伤亡，地震给人类带来的经济损失不可估量的。但震后有不少建筑整体结构完存，仅局部产生较严重的损伤，全部拆除重建此类建筑，必然造成过大的经济负担，故提倡以加固补强修复为主。为了保证建筑结构能够更好抵御地震的作用，国内外建筑结构抗震设计的研究学者进行了大量的工作，以期减小结构在地震下的动力响应。
[0003]框架结构体系是现代建筑结构常见的一种承重结构体系，该体系在空间布置上较灵活，便于实现装配式且拥有一定的耗能能力。但框架体系的抗侧刚度偏低，纯框架结构基本无法实现大震不倒，仅仅能满足小震设计概念，在大震作用下的性能很难得到保证。为提升结构的抗侧刚度，通常会选择在框架的梁柱之间设置钢支撑，形成框架支撑结构。但普通的钢支撑受初始缺陷和安装误差等因素影响，容易在材料屈服之前发生屈曲，拉压承载力差异显著，在往复荷载作用下滞回性能较差。
[0004]防屈曲支撑是一种兼具大变形下不发生整体失稳的支撑和金属耗能阻尼器双重功能的承载消能构件，利用外约束构件给支撑内芯提供约束，抑制支撑的受压屈曲。防屈曲支撑在小震作用下像普通支撑一样为结构提供抗侧刚度，在大震作用下，防屈曲支撑不仅为结构提供抗侧刚度，还可以通过内芯构件受压变形而不屈曲以达到耗散地震能量与减小结构地震反应的目的，发挥阻尼器的作用。采用组合装配式的防屈曲耗能支撑可以在震后进行拆卸外约束构件来检查内核损伤情况，通过随时更换损伤的内核来快速恢复使用功能。目前防屈曲耗能支撑主要存在以下几个缺点：1)支撑的生产工艺复杂，制作周期长；2)支撑的性能对脱粘结材料的要求高，不容易保证质量；3)支撑的自重大，不方便运输安装。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有科学技术中存在的问题，采用一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件，可以有效解决传统防屈耗能支撑的缺点。利用目前市场广泛应用的各种型钢组合装配而成，型钢之间主要依靠螺栓连接，支撑的截面形式可以根据实际工程的要求来调整型钢的组合形式和布置方式，保证结构在小震和大震作用下层间位移均能满足建筑结构抗震设计规范的要求。采用型钢作为组合装配式防屈曲耗能支撑构件的原材料，不仅减轻了结构自重，不会明显增大地震作用，而且支撑可以有效转移地震力，减小地震作用对结构体系的破坏，使构件本身的加固量明显减少，从根本上降低了工程造价。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件，其特征是，包括内核受力单元和外围约束单元两部分。根据金属材料耗能原理，其内核受力单元设计为阻
尼板，可以直接承受轴向荷载作用，有效耗散地震输入能量，外围约束构件由各种型钢和螺栓组合装配而成，对内核单元起到约束作用，显著提高内核单元的屈曲荷载，促使内核部分在外荷载作用下发生全截面屈服，进而增大构件滞回环饱满程度和耗能能力，适用于单核和双核支撑。该防屈曲支撑构件作为一种消能减震结构构件，其支撑具有双重功能：一是作为抗侧力体系的重要组成部分，增大主体结构抗侧刚度，控制结构扭转效应，保证结构在小震作用下层间位移满足规范设计要求；二是作为耗能构件，在大震作用下支撑屈服散能，对主体建筑具有保护作用，保证结构整体大震不倒。
[0007]本专利技术提出的一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件的突出价值体现在：
[0008]1、组合装配式防屈曲耗能支撑构件具有饱满稳定的滞回曲线，拥有良好的延性和刚度，在拉压荷载作用下表现出相同的受力特性，克服了普通支撑构件易屈服的缺点。
[0009]2、组合装配式防屈曲耗能支撑构件的制作工艺简单，生产速度提高，与传统防屈曲支撑构件相比，更能方便地应用到实际工程中。
[0010]3、组合装配式防屈曲耗能支撑构件具有金属阻尼器的耗能能力，使结构体系完全处于弹性阶段范围，利用阻尼耗能增强支撑构件在中震和大震下的抗震性能。
[0011]4、组合装配式防屈曲耗能支撑构件适用于建筑结构的抗震加固，具有明显的优势，可以为原结构提供侧向刚度，改善结构体系整体性能，减少构件本身的加固量，降低工程成本，同时充当另一道抗震防线，提高了结构自身的安全储备。
附图说明
[0012]图1为单核支撑截面示意图；(a)侧视图；(b)正视图；(c)总体图
[0013]图2为双核支撑截面示意图；其中(a)侧视图；(b)正视图；(c)总体图
[0014]图3为内核阻尼板的示意图；其中(a)总体图；(b)正视图
[0015]图中：1为阻尼板；2为槽钢；3为型钢板或H型钢；4为螺栓；5为型钢板；6为高分子阻尼胶材料。
具体实施方式
[0016]以下将结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，所描述的具体实施方式仅用来解释本专利技术，并不作为限定本专利技术。
[0017]一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件，利用目前社会广泛应用的各种型钢组合装配而成，型钢之间主要依靠螺栓连接，型钢板外表面包裹一层碳纤维布，支撑的截面形式可以根据实际工程的要求来调整型钢的组合形式和布置方式，约束比需满足规范设计要求，保证结构在小震和大震作用下层间位移均能满足建筑结构抗震设计规范的要求。采用型钢作为组合装配式防屈曲支撑构件的原材料，不仅减轻了结构自重，不会明显增大地震作用，而且支撑可以有效转移地震力，减小地震作用对结构体系的破坏，使构件本身的加固量明显减少，从根本上降低了工程造价。
[0018]参照附图1，所述的单核支撑外围约束单元采用两个左右背靠背的槽钢和两个上下对称分布的型钢板组成，在槽钢和型钢板上开设螺栓孔，内核受力单元在两个槽钢与两个型钢板中间夹置一个阻尼板，由上下左右四排高强螺栓分别在槽钢腿宽的中心线上将它们固定在一起，螺栓的强度验算及最小间距满足规范构造要求。单核支撑的端部连接构造
中，内核板的端部中心通过焊接两块翼缘板将内核构件做成十字形连接段，在连接段上可以开设螺栓孔，借助角钢或连接板与框架部分进行拼接。
[0019]参照附图2，所述的双核支撑外围约束单元采用两个左右背靠背的槽钢和一个H型钢构成，在槽钢和H型钢上开设螺栓孔，内核受力单元在H型钢与两个槽钢中间各夹置一个阻尼板，由上下左右四排高强螺栓在槽钢腿宽的中心线上将它们固定在一起，螺栓的强度验算及最小间距满足规范构造要求。双核支撑的端部连接构造中，每一个内核板的端部中心通过焊接一块翼缘板形成T形截面连接段，在两片T形截面连接段中间可夹住框架节点板，实现与框架的直接连接。
[0020]参照附图3，所述的阻尼板采用上下两个高强矩形钢板，钢材的强屈比不应小于1.25，伸长率应大于25％，零摄氏度下应具有冲击韧性27J。在两钢板中间表面经加热加压粘合固化一层高分子粘弹性阻尼胶材料作为夹芯层，阻尼板厚度可按减震目标来设计，在阻尼板中轴线上开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件，其特征是，包括内核受力单元和外围约束单元两部分；根据金属材料耗能原理，其内核受力单元设计为阻尼板，可以直接承受轴向荷载作用，有效耗散地震输入能量，外围约束构件由各种型钢和螺栓组合装配而成，对内核单元起到约束作用，提高内核单元的屈曲荷载，促使内核单元在外荷载作用下发生全截面屈服，进而增大构件滞回环饱满程度和耗能能力，包括单核和双核支撑。2.根据权利要求1所述的一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件，其特征是，各种型钢之间依靠螺栓进行连接，型钢板外表面包裹一层碳纤维布。3.根据权利要求1所述的一种组合装配式防屈曲耗能支撑构件，其特征是，单核支撑外围约束单元采用两个左右背靠背的槽钢和两个上下对称分布的型钢板组成，在槽钢和型钢板上开设螺栓孔，内核受力单元在两个槽钢与两个型钢板中间夹置一个阻尼板，由高强螺栓将它们固定在一起；单核支撑的端部连接构造中，内核板的端部中心通过焊接两块翼缘板...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐云鹏，王秋生，王帅康，周鹏展，邱松楠，张瑞涛，裴瑛，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：