局部填充组装搭接防屈曲支撑的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种局部填充组装搭接防屈曲支撑，其不但能大量消耗地震输入能量，减小结构在地震下的损伤，还采用了模块化安装方式，降低了现场安装定位难度；并可使支撑与节点采用搭接角焊缝连接方式，改善了连接延性；采用若干连接板将提供整体抗弯刚度的空心钢管与钢管混凝土连接为一整体，降低了支撑自重，提高了材料利用率；并且空心钢套管可在震后回收利用。本实用新型具有加工成本低、自重轻、经济效益好、施工方便、震后可部分回收利用等优点。它至少包括：(1)一对L型耗能钢核心、(2)分别约束该对耗能核心的钢管混凝土单元；(3)一对空心方钢管；(4)若干套筒连接板；(5)耗能钢核心与约束单元之间的隔离材料。
【专利说明】局部填充组装搭接防屈曲支撑
(—)【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑结构抗震防灾【技术领域】，属于结构减震被动控制范畴，具体涉及一种仅局部填充约束的四管组装防屈曲支撑，其可用于建筑结构中抵抗水平地震作用，提高结构抗震性能，且自重较轻，可采用现场拼接的方式进行安装，部分外围约束单元还可充重复使用，使成本大大降低，并且采用的搭接方式使节点焊缝质量得到极大改善，提高了节点的焊接质量、安全性和施工便利性。
(二)【背景技术】
[0002]我国处于地震多发区，每年都会发生地震灾害，其给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。建筑结构在强烈地震中即便不倒塌，也会发生很大损伤，影响震后的正常使用。从能量平衡的观点来看，造成结构地震破坏的机理是，地震输入能量通过构件的塑性耗能进行消耗，同时结构也相应地发生了损伤破坏，若结构的耗能能力不足以消耗地震输入能量，则结构就会发生倒塌破坏。防屈曲支撑是一种抗震新技术，其安装在原结构上，可作为附加耗能构件，先于结构主体进入塑性状态，耗散地震输入能量，从而保护了主体结构，可誉为结构抗震“保险丝”。
[0003]防屈曲支撑的工作原理与受力机理非常明确，即通过外围约束单元约束轴向受力钢构件，保证其在受压时不发生整体失稳破坏和局部屈曲破坏，那么轴力构件在地震中将表现出拉压对称的优良力学性能，并通过这种拉压屈服大量耗散地震输入能量，其是金属耗能减震装置的一种。
[0004]防屈曲支撑主要分为两种类型:(1)以钢管混凝土为约束机制的防屈曲支撑，该种支撑通过钢管混凝土约束耗能核心；(2)纯钢型屈曲约束支撑，该种支撑通过加劲钢套筒等实现对耗能单元的约束作用。
[0005]目前，防屈曲支撑存在如下问题:(1)节点连接问题:通常采用螺栓连接或对接焊缝连接的方式将防屈曲支撑与结构相连，螺栓连接对截面削弱较大，且要配置16块连接板，不易准确定位，对施工精度要求较高，并且螺栓连接容易产生滑移现象，不利于支撑耗能作用的发挥；对接焊缝连接虽无截面削弱，但是其焊接缺陷不可避免，由于对接焊缝刚度较大，焊接收缩变形将产生较大焊接残余应力，极宜在地震的冲击荷载下产生脆性断裂，影响结构的安全性；(2)支撑仍有较大优化改进空间:目前纯钢型支撑由于构造原因约束效果通常较钢管混凝土型支撑差，但钢管混凝土填充型支撑自重又较重，生产加工程序较多，周期较长；(3)震后修复替换成本较高:目前防屈曲支撑震后通常需要全部更换，但是事实上支撑发生破坏的区域多为耗能核心，外围约束单元是可以重复利用的，但现在的防屈曲支撑不易拆解，造成大量浪费；(4)施工定位较为困难:目前防屈曲支撑对施工精度要求较高，支撑端部和节点的连接位置以及支撑的长度误差限制均非常严格。
[0006]本发明综合考虑了上述因素，根据基本力学原理，采用局部填充四套管的构造措施，利用了混凝土填充约束效果较好的优点，同时利用两个空心钢套管提供了支撑整体稳定承载力，最大限度地减小了支撑的自重；采用双L型耗能核心，使得支撑节点可与节点十字型板采用紧贴角焊缝的连接方式，将对接焊缝转换为搭接焊缝，提高了连接的延性；并且支撑施工采用化整为零的方式，分段组装进行现场施工，含有耗能核心的两个单元可先与节点连接施工，随后可将空心钢管采用填板的方式连接成以整体，极大地提升了施工的灵活性；震后两个空心钢管可回收重复利用，减小了修复成本。
(三)
【发明内容】
[0007]本发明目的在于提供一种局部填充组装搭接防屈曲支撑，其采用两个钢管混凝土组件分别约束一对L型耗能钢核心；采用若干连接板将提供整体抗弯刚度的空心钢管与钢管混凝土连接为一整体，降低了支撑自重，提高了材料利用率；采用搭接角焊缝将支撑与节点相连，改善了连接延性；采用现场分段连接的施工方式降低了施工定位安装难度；并且空心钢套管部位可在震后回收利用。
[0008]本发明实施方式为:它至少包括(I) 一对L型耗能钢核心、(2)分别约束该对耗能核心的钢管混凝土单元；(3) 一对空心方钢管；(4)若干套筒连接板；(5)耗能钢核心与约束单元之间的隔离材料。
[0009]本发明还包括如下技术特征:
[0010][I]所述一对L型耗能钢核心(I)，为端部截面大，中部截面削弱的构件；
[0011][2]所述一对L型耗能钢核心(I)，分别放置于钢管混凝土套管(2)内部，且两端穿出⑵；
[0012][3]所述一对L型耗能钢核心(I)两端节点区域与节点板采用搭接角焊缝的形式进行连接；
[0013][4]所述一对钢管混凝土套管(2)与一对中空方钢管(3)采用若干套筒连接板
(4)以角焊缝连接。
[0014][5]所述一对放置于钢管混凝土内部的耗能刚核心(I)，分别连接于节点的上、下两个角部；
[0015][6]所述一对方钢管(3)，分别布置于一对钢管混凝土套管(2)的间隙处。
[0016]本发明的有益效果在于:本发明的耗能核心屈服前可为结构提供较大的抗侧刚度与承载能力，其作用同普通钢支撑，但由于本发明不会发生整体失稳破坏，材料利用效率更高；本发明耗能核心屈服后可耗散大量地震输入能量，为结构提供附加阻尼，是一种性能优良的金属阻尼器；本发明为部分填充型防屈曲支撑，使材料利用率提高很多，而自重大大降低；采用双L型耗能核心，使得支撑节点可与节点十字型板采用紧贴角焊缝的连接方式，将对接焊缝转换为搭接焊缝，提高了连接的延性；支撑施工采用化整为零的方式，分段组装进行现场施工，极大地提升了施工的灵活性和对安装精度的要求；震后两个空心钢管可回收重复利用，减小了修复成本。
(四)【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明各构件组装示意立面图
[0018]图2为本发明俯视图(1-1)
[0019]图3为本发明横截面图(2-2)
[0020]图4为本发明横截面图(3-3)[0021]图5为本发明横截面图(4-4)
[0022]图6为本发明个组件拼装示意图
[0023]图7为本发明专利在建筑结构中的布置方式示意图
(五)【具体实施方式】
[0024]参照图1至图7，可知本发明装置的外观以及构造要求。
[0025]本发明按以下步骤实施:
[0026](1)确定本装置的安装位置与数量，将其尽量布置在结构抗震的薄弱位置。
[0027](2)根据结构分析设计，确定该装置的屈服承载力、刚度与节点连接力等参数。
[0028](3)根据设计参数，结合该装置的具体构造措施进行本发明装置的设计与加工。
[0029](4)将本发明装置与建筑结构主体通过搭接角焊缝的方式与十字形节点板进行连接，具体实例如图3和图7所示。
[0030]本发明装置的具体构造措施与实施方式为:
[0031](1)根据建筑与分析设计要求，确定该装置的外观尺寸，包括长度、高度、宽度等参数，以方便与主体结构连接；
[0032](2)根据屈服承载力与屈服位移要求，选择L型耗能核心(1)尺寸；
[0033](3)根据支撑屈服承载力及长度确定外套筒的厚度与尺寸，使其满足整体稳定要求；
[0034](4)对本发明各组装部件进行切削加工；
[0035](5)将L字型耗能芯板(1)置于钢套筒(2)内部，并浇注混凝土，待混凝土养护完成；
[0036](6)将步骤(5)所形成的两个约束耗能构件通过搭接角焊缝焊接与结构的十字形节点板上；
[0037](7)将两个空心钢管与钢管混凝土通过若干套筒连接板进行连接，形成一整体；
[0038](8)震后修复时，可将套筒连接板切开，重复利用空心方钢管。
【权利要求】
1.局部填充组装搭接防屈曲支撑，其特征在于它至少包括：一对L型耗能钢核心（I)、分别约束该对耗能核心的一对钢管混凝土（2)对空心方钢管（3);将上述一对钢管混泥土（2)和上述一对空心方钢管（3)采用角焊接连为一整体的若干套筒连接板（4);耗能钢核心与约束单元之间的隔离材料（5)。
2.根据权利要求I所述局部填充组装搭接防屈曲支撑，一对L型耗能钢核心（1)，为端部截面大，中部截面削弱的构件。
3.根据权利要求I所述局部填充组装搭接防屈曲支撑，一对L型耗能钢核心（I)两端节点区域与节点板采用搭接角焊缝的形式进行连接。
4.根据权利要求I所述局部填充组装搭接防屈曲支撑，一对钢管混凝土套管（2)与一对中空方钢管（3)采用若干套筒连接板（4)以角焊缝连接。
5.根据权利要求I所述局部填充组装搭接防屈曲支撑，一对放置于钢管混凝土内部的耗能刚核心（I)，分别连接于节点的上、下两个角部。
6.根据权利要求I所述局部填充组装搭接防屈曲支撑，所述一对方钢管（3)分别布置于一对钢管混凝土套管（2)的角部。
【文档编号】E04B1/98GK203514559SQ201320315728
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】郭小康, 孔应祥 申请人:北京听风庐文化发展有限公司