一种分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑制造技术

本发明专利技术公开了一种分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，包括核心单元、外围约束单元和连接单元，核心单元包括屈服钢板翼缘和腹板通过端部焊接构成防屈曲支撑，防屈曲支撑上设有约束屈服段、过渡段、约束非屈服段和非约束连接段；屈服钢板翼缘上设有削弱区，削弱强度由内至外逐渐递减，屈服钢板腹板上不设削弱区；外围约束单元在侧部围住防屈曲支撑，两端部通过混凝土端封且留有间隙；连接单元与屈服钢板连接至外部工程。该支撑使屈服钢板翼缘与腹板有明显不同的初始屈服点，进而实现分阶段屈服的预期，适应不同等级水平的地震作用。在小震下屈服钢板翼缘为结构提供刚度，在中震和大震作用下屈服钢板翼缘和腹板共同参与耗能,实现分阶段屈服。阶段屈服。阶段屈服。

【技术实现步骤摘要】
一种分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑


[0001]本专利技术属于建筑工程和结构工程抗震领域，具体涉及一种分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑。

技术介绍

[0002]我国是一个地震多发的国家，为了降低这种灾害对国家经济和人民生命的危害，为此学者们做了很多关于如何提高结构抗震性能的研究。防屈曲支撑属于这众多研究中的一环，防屈曲支撑的设计理念来自于传统的钢支撑，防屈曲支撑克服了传统钢支撑体系的缺点，在受拉和受压时都可以屈服而不屈曲，从而既能为工程结构提供足够的侧向刚度，而且在遭遇罕遇地震时能够通过自身屈服来耗散。虽然普通防屈曲支撑因其耗能能力强、滞回曲线饱满和能提供足够的侧向刚度而广泛应用建筑工程结构中，但是其一般在罕遇地震作用下才进入塑性阶段耗能，在多遇地震下大多仍处于弹性阶段，只附加刚度而不参与耗能，不能满足结构在不同水平的地震作用下的耗能能力，故研发分阶段屈服防屈曲支撑以抵御不同强度的地震作用显得尤为重要。但目前分阶段屈服防屈曲支撑仍存在以下问题：采用串联的方式将不同截面的核心钢板组合形成的分阶段屈服防屈曲支撑，会导致钢板部分屈服后刚度迅速下降，变形易集中在强度较小处，没有完全发挥防屈曲支撑的作用；采用不同屈服强度的材料用并联的方式共同参与受力，材料成本高，且往往由于其两者刚度相差太多，使得低屈服耗能段耗能能力受到很大影响。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，在保证满足实际工程结构所需的抗侧刚度的情况下，解决目前防屈曲支撑只有单一屈服点，不能适应不同等级水平的地震作用下耗能的情况，解决现有采用并联方式的分阶段屈服防屈曲支撑低屈服段耗能能力较小的问题,实现分阶段屈服的技术目标。
[0004]本专利技术是通过下述技术方案来实现的。
[0005]本专利技术实施例提供的一种分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，包括核心单元、外围约束单元和连接单元；
[0006]所述核心单元包括至少两块屈服钢板通过端部焊接构成防屈曲支撑，所述防屈曲支撑上设有约束屈服段、过渡段、约束非屈服段和非约束连接段；
[0007]屈服钢板翼缘上设有削弱区，削弱强度由内至外逐渐递减，屈服钢板腹板上不设削弱区；
[0008]所述外围约束单元在侧部围住屈服钢板的约束屈服段、过渡段、约束非屈服段和非约束连接段，两端部通过混凝土端封且留有间隙；
[0009]所述连接单元与屈服钢板两端连接，并与外部工程连接，形成参与外部结构的荷载作用整体结构。
[0010]在本专利技术实施例中，约束屈服段位于屈服钢板中段；过渡段位于约束屈服段两侧，且呈扩径状；被方形钢管围住的屈服钢板段至过渡段为约束非屈服段，在方形钢管外侧的屈服钢板段为非约束连接段。
[0011]在本专利技术实施例中，外围约束单元与核心单元之间由无粘结滑移材料隔开，使外围约束单元不参与轴向受力。
[0012]在本专利技术实施例中，屈服钢板翼缘的中部两侧设有限定外围约束单元位置的凸钢块。
[0013]在本专利技术实施例中，在约束钢板翼缘的削弱区为约束屈服段上设有若干长条形孔段，在长条形孔段上设有粘贴在钢条表面的FRP布。
[0014]在本专利技术实施例中，若干长条形孔间隔分布于长条形孔段上构成削弱区，在约束屈服段中部的长条形孔分布数量大于两端部的长条形孔，且两端部的长条形孔依次递减；
[0015]削弱区长度为约束屈服段的3/4，且开孔之间的距离为长条形孔长边的1/2。
[0016]在本专利技术实施例中，约束钢板翼缘与腹板钢材材料强度等级相同。
[0017]在本专利技术实施例中，防屈曲支撑屈服钢板翼缘与中间腹板的约束屈服段和过渡段之间无连接，在其两端的约束非屈服段和非约束连接段焊接。
[0018]在本专利技术实施例中，屈服钢板翼缘的约束屈服段的宽度小于或等于中间腹板约束屈服段的宽度；
[0019]屈服钢板翼缘的过渡段、约束非屈服段和非约束连接段的厚度小于或等于屈服钢板腹板的过渡段、约束非屈服段和非约束连接段的厚度；
[0020]屈服钢板翼缘的约束屈服段、过渡段、约束非屈服段和非约束连接段的长度和宽度与屈服钢板腹板的约束屈服段、过渡段、约束非屈服段和非约束连接段的长度和宽度相同；
[0021]约束屈服段、过渡段、约束非屈服段总和长度与方形钢管的长度相等。
[0022]在本专利技术实施例中，屈服钢板为一字型，防屈曲支撑为类工字型或类T字型。
[0023]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
[0024]本专利技术双屈服点的分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，采用至少两块屈服钢板通过端部焊接构成防屈曲支撑，屈服钢板翼缘上设有削弱区，屈服钢板腹板上不设削弱区；屈服钢板翼缘在特定位置进行一定程度的削弱，形成条状的钢带，使得屈服钢板翼缘与屈服钢板腹板有明显不同的初始屈服点，进而实现分阶段屈服的预期，而且削弱的程度逐渐递减，进而使塑性区能够不断的延伸，且条状钢带外包有FRP布，有利于提高削弱区的耗能能力和疲劳性能。本专利技术解决了目前普通防屈曲支撑只有单一屈服点，不能满足不同等级水平的地震作用屈服耗能的情况，而且构造简单，传力途径明确。
[0025]本专利技术通过将屈服钢板削弱来人为地将屈服荷载和屈服位移改变，实现定点屈服，并通过并联的方式使不同初始屈服点的钢板能共同地工作，从而实现具有双屈服点的分阶段屈服的目标。在小震或中震作用下屈服钢板翼缘开始屈服，在整个地震作用过程中都参与耗能，当地震作用水平超过某一水平，屈服钢板腹板才开始屈服参与耗能，整个过程分阶段整体约束型防屈曲支撑不仅为工程结构提供了足够的附加刚度，而且也耗散了地震作用输入工程结构的能量，减少了工程结构的损伤。在中震和大震作用下屈服钢板翼缘和屈服钢板腹板共同参与耗能，使耗能效果进一步提高。在屈服钢板翼缘削弱处外包有FRP
布，在一定程度上约束钢条，提高钢条的屈服荷载和极限荷载，能够使其在低位移情况下增加耗能，并防止削弱处的钢条被拉断，提高了屈服钢板翼缘的疲劳性能。
附图说明
[0026]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：
[0027]图1(a)、(b)为本专利技术的结构示意图；
[0028]图2(a)、(b)是图1(a)、(b)的侧视结构示意图；
[0029]图3是核心单元的正视图；
[0030]图4是第一屈服钢板划分段位置图；
[0031]图5是第一屈服钢板详图；
[0032]图6是第一屈服钢板削弱区详图；
[0033]图7是本专利技术有限元模型；
[0034]图8是本专利技术单压10mm时等效应力图；
[0035]图9是本专利技术单压10mm时塑性损伤图；
[0036]图10是本专利技术第一屈服钢板削弱处无FRP的等效应力图；
[0037]图11是本专利技术第一屈服钢板削弱处无FRP的塑性损伤图；
[0038]图12是本专利技术第一屈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，其特征在于，包括核心单元、外围约束单元和连接单元；所述核心单元包括至少两块屈服钢板通过端部焊接构成防屈曲支撑，所述防屈曲支撑上设有约束屈服段、过渡段、约束非屈服段和非约束连接段；屈服钢板翼缘上设有削弱区，削弱强度由内至外逐渐递减，屈服钢板腹板上不设削弱区；所述外围约束单元在侧部围住屈服钢板的约束屈服段、过渡段、约束非屈服段和非约束连接段，两端部通过混凝土端封且留有间隙；所述连接单元与屈服钢板两端连接，并与外部工程连接，形成参与外部结构的荷载作用整体结构。2.根据权利要求1所述的分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，其特征在于，约束屈服段位于屈服钢板中段；过渡段位于约束屈服段两侧，且呈扩径状；被方形钢管围住的屈服钢板段至过渡段为约束非屈服段，在方形钢管外侧的屈服钢板段为非约束连接段。3.根据权利要求1所述的分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，其特征在于，外围约束单元与核心单元之间由无粘结滑移材料隔开，使外围约束单元不参与轴向受力。4.根据权利要求1所述的分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，其特征在于，屈服钢板翼缘的中部两侧设有限定外围约束单元位置的凸钢块。5.根据权利要求1所述的分阶段屈服整体约束型防屈曲支撑，其特征在于，约束钢板翼缘的削弱区为约束屈服段上设有若干长条形孔段，在长条形孔段上设有粘贴在钢条表面的FRP布。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：门进杰，李杰才，李家富，徐超，郭梦强，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：