CN103233590A - 带备用索的屈曲约束支撑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带备用索的屈曲约束支撑，包括耗能内芯板、第一连接件、第二连接件、端板以及传力部件，传力部件包括内约束传力部件和外组合约束传力部件；内芯板的一端固定在内约束传力部件的上下外表面，内芯板的另一端与外组合约束传力部件固定；在内约束传力部件内还设置有至少一根备用索，该备用索通过设置在外组合约束传力部件两端的端板固定，每个端板同时接触内约束传力部件和外组合约束传力部件。本发明的约束支撑，一方面，针对地震作用下需要控制残余变形的结构，可以为支撑提供自复位压力；另一方面，针对较大地震抗倒塌设计的结构，待支撑在大震下变形超出一定范围后备用索进入张拉状态，为结构提供较大的后续刚度。

Description

带备用索的屈曲约束支撑

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种用于减小工程结构地震灾害影响的屈曲约束支撑。

背景技术

屈曲约束支撑是一种兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能的新型支撑，由于其性能稳定、制作方便、成本低廉等优点，近年来得到了广泛的研究和应用。但是作为一种金属阻尼器，屈曲约束支撑仍存在一些有待改进的问题。

一方面，由于屈曲约束支撑利用核心金属板拉压屈服耗散地震能量，支撑本身会产生累积的残余变形，从而对结构震后修复费用产生显著影响，因为随着结构层间残余变形角的增大，建筑的维修成本会大幅度增大，甚至大于重建费用，因此减小屈曲约束支撑的震后残余变形是有待改进的问题之一。为此，本发明可以通过张拉备用索来提供自复位能力。在这方面，已有的技术实例如已公开专利CN101824922 B中所述的自复位屈曲约束支撑。但其自复位屈曲约束支撑传力部件为方形套管，而方形套管尺寸为规定值，两个方型套管尺寸决定了核心金属板的厚度及核心金属板与方形套管的间隙，而研究表明约束部件(如约束套管)与金属板的间隙是影响屈曲约束支撑性能的关键因素，而本发明提出的外组合约束传力部件可以根据内约束传力部件来选择合适的组合件，通过控制组合件的尺寸来形成对核心金属板的精确约束，可显著提高自复位屈曲约束支撑的性能。

此外，已公开专利CN101824922 B的自复位屈曲约束支撑一端的连接件只能从内方形套管上延伸出来，使相应的端板必须开孔，削弱了端板的整体刚度，且延伸出来的连接件因空间限制尺寸受限定，抗弯刚度小，形成支撑薄弱截面，导致自复位屈曲约束支撑的连接容易先于支撑本身破坏。而本发明提出的连接件避免了对端板的削弱以及可能的连接破坏。 

另一方面，在经历强烈地震时，屈曲约束支撑一旦进入屈服状态，支撑的刚度就会骤降，导致结构形成明显的薄弱层，或者由于屈曲约束支撑损伤累积断裂而退出工作，也会导致结构形成薄弱层，从而使结构存在较高的倒塌风险，因此提高屈曲约束支撑屈服或断裂后的安全度，也是一个重大的问题。为此，本发明可以将备用索作为刚度的储备，通过设置备用索的长度来使得当支撑轴向变形大于指定值时备用索参与受力，形成二次保护，从而避免结构薄弱层变形过大，进而导致结构整体倒塌破坏。

发明内容

技术问题

本发明为了解决传统屈曲约束支撑在地震作用下出现过量残余变形从而增加震后修复成本，或者在大震作用下支撑屈服后刚度过低或断裂退出工作而导致结构出现薄弱层甚至倒塌的问题，提供了一种带备用索的屈曲约束支撑。

技术方案

本发明所采取的技术方案是：

一种带备用索的屈曲约束支撑，包括耗能内芯板、第一连接件、第二连接件、端板以及传力部件，其特征在于：所述传力部件包括内约束传力部件和外组合约束传力部件，所述耗能内芯板由一个内芯板和两个端部连接板构成，每个端部连接板一个侧面顺着长边方向固接于内芯板一端的表面，所述耗能内芯板的一端固定在内约束传力部件的上下侧面，所述第一连接件与所述的耗能内芯板固定在内约束传力部件上的一端固定，所述的第二连接件与所述的外组合约束传力部件的一端固定；所述的外组合约束传力部件套设在所述的内约束传力部件的外侧，在外组合约束传力部件与内约束传力部件之间形成所述内芯板的[W用1] 该约束空间与内芯板之间形成有1-2mm的间隙，所述的内芯板的另一端固定与所述第二连接件固定；在所述内约束传力部件内还设置有至少一根备用索，该备用索通过设置在外组合约束传力部件两端的端板固定，每个端板同时接触内约束传力部件和外组合约束传力部件。

所述外组合约束传力部件由两个槽钢、四个填充板以及两个盖板构成，每个填充板位于两个槽钢和两个盖板的中间，每两个填充板位于两个槽钢的上下表面，每两个填充板的外部是一个盖板，填充板和盖板与耗能内芯板之间形成所述的间隙，同时约束耗能内芯板的平面内和平面外屈曲。

所述中间约束传力部件由螺栓拼装而成。

所述外组合约束传力部件一端的上下侧面开有矩形豁口，每个端部连接板伸出外组合约束传力部件上与其相邻的矩形豁口；每个盖板的两端也开有一个所述的矩形豁口。

所述的第一连接件与所述的耗能内芯板采用螺栓固定连接；所述的第二连接件也与所述的耗能内芯板采用螺栓固定连接。

本发明支撑由两个耗能内芯板、内约束传力部件、外组合约束传力部件、至少一根备用索、端板、第一连接件、第二连接件构成，所述耗能内芯板由一个内芯板和两个端部连接板构成，每个端部连接板一个侧面顺着长边方向固接于内芯板一端的表面，内约束传力部件位于两个耗能内芯板内侧，外组合约束传力部件一端的上下侧面开有矩形豁口，每个端部连接板伸出外组合约束传力部件上与其相邻的矩形豁口，第一连接件和第二连接件位于外组合约束传力部件外部的两端，第一连接件与两个耗能内芯板的一端栓接，两个耗能内芯板在和第一连接件栓接的一端与内约束传力部件一端的上下外表面固接，第二连接件与两个耗能内芯板的另一端栓接，第二连接件与外组合约束传力部件的一端固接。备用索位于内约束传力部件的内部，每根备用索两端连接一个端板，每个端板同时接触内约束传力部件和外组合约束传力部件。

有益效果

本发明具有以下有益效果：

1．本发明采用两个槽钢、四个填充板以及两个盖板构成的外组合约束传力部件，并将该外组合约束传力部件套在内约束传力部件的外部，在外组合约束传力部件与内约束传力部件之间形成所述内芯板的约束空间，该约束空间与内芯板之间形成有1-2mm的间隙，外组合约束传力部件与内约束传力部件不仅起到传递构件内力的作用，同时能够精确约束耗能内芯板的平面内和平面外屈曲，可显著提高自复位屈曲约束支撑的性能。

2. 本发明采用螺栓拼装式的外组合约束传力部件，便于构件拼装和震后构件检查和部件更换，且可以实现通过每个耗能内芯板的两个端部连接板来连接支撑和结构，避免了对端板的削弱以及可能的连接破坏。 

3. 本发明在内约束传力部件的内部设置有至少一根备用索，并通过端板固定，可以根据结构设计的需要，灵活应用本发明的屈曲约束支撑，实现不同的功能。一方面，针对地震作用下需要控制残余变形的结构，通过预先张拉支撑内部的备用索，为支撑提供自复位压力，可以明显减小构件和结构的残余变形；另一方面，针对较大地震抗倒塌设计的结构，通过设置备用索的长度待支撑在大震下变形超出一定范围后备用索进入张拉状态从而参与受力，为结构提供较大的后续刚度，可以防止结构薄弱层的出现和倒塌。因此，本发明实现了不同设计功能的灵活应用。

附图说明

图1是耗能内芯板制作示意图；

图2是耗能内芯板与内约束传力部件组装示意图，

图3是图2的A-A剖视图，

图4是图2的B-B剖视图，

图5是图2的C-C剖视图；

图6是外组合约束传力部件的单独组装示意图，

图7是图6的D-D剖视图，

图8是图6的E-E剖视图；

图9是外组合约束传力部件与内部部件的组装示意图；

图10是备用索和端板组装、第一连接件、第二连接件组装至构件组装完成示意图，

图11是图10的F-F剖视图，

图12是图10的G-G剖视图，

图13是图10的H-H剖视图；

图14是图12的I部放大示意图；

图15是构件安装完成后左端端面示意图，

图16是构件安装完成后右端端面示意图。

具体实施方式

实施例一：如图1~16所示，本实施方式的带备用索的螺栓拼装式双核屈曲约束支撑由两个耗能内芯板2、内约束传力部件1、外组合约束传力部件3、多根备用索4、端板5、第一连接件6、第二连接件7构成，所述耗能内芯板2由一个内芯板2-1和两个端部连接板2-2构成，每个端部连接板2-2一个侧面顺着长边方向通过焊缝焊接于内芯板2-1一端的表面，内约束传力部件1位于两个耗能内芯板2内侧，外组合约束传力部件3一端的上下侧面开有矩形豁口3-3-1，每个端部连接板2-2伸出外组合约束传力部件上与其相邻的矩形豁口3-3-1，第一连接件6和第二连接件7位于外组合约束传力部件3外部的两端，第一连接件6与两个耗能内芯板2的一端通过高强螺栓连接，两个耗能内芯板2在和第一连接件6栓接的一端与内约束传力部件1一端的上下外表面在耗能内芯板的侧边通过焊缝焊接，第二连接件7与两个耗能内芯板2的另一端通过高强螺栓连接，第二连接件7与外组合约束传力部件3的一端在第二连接件的侧边通过焊缝焊接，多根备用索4位于内约束传力部件1的内部，每根备用索4两端连接一个端板5，每个端板5同时接触内约束传力部件1和外组合约束传力部件3。

实施例二：如图6所示，本实施方式的每个填充板3-2的形状与每个耗能内芯板2的侧边形状相对应，每个填充板3-2位于两个槽钢3-1和两个盖板3-3的中间，每两个填充板3-2位于两个槽钢3-1的上下表面，每两个填充板3-2的外部是一个盖板3-3，填充板3-2和盖板3-3与耗能内芯板2的间隙约为1-2mm，这个间隙正好形成内芯板2的约束空间8，见图14，这个约束空间8同时约束耗能内芯板2的平面内和平面外屈曲，无需专门设置约束部件约束耗能内芯板2的屈曲。其他组成及连接方式与实施例一相同。

实施例三：如图1、2、9、10所示，本实施例是本发明屈曲约束支撑的组装具体步骤，如下：

1.内芯板两端与端部连接板焊接，组成带有连接板的耗能内芯板；耗能内芯板的一端与内约束部件的上下侧面在耗能内芯板的侧边处焊接，如此实现了耗能内芯板与内约束部件的整体连接。

2. 将两个槽钢置于内约束传力部件的左右两侧，间距1-2mm，四块填充板分别放置在每个槽钢的翼缘上边，然后把盖板放置在同一平面内的两个填充板上，使耗能内芯板上的端部连接板通过盖板上的矩形豁口，再通过高强螺栓把两个槽钢、四个填充板、两个盖板连接成一个整体即为外组合约束传力部件；外组合约束传力部件和内约束传力部件与耗能内芯板的间隙为1-2mm，同时约束耗能内芯板的平面内和平面外屈曲。

3. 将多根备用索穿过内约束传力部件和端板，若针对地震作用下需要控制残余变形的结构，需要将备用索在一端的端板处锚固，另一端的端板处进行张拉后再锚固，为支撑提供自复位压力以减小构件和结构的残余变形；若针对较大地震抗倒塌设计的结构，无需张拉备用索，使支撑一端的端板和备用索之间预先留出一些间隙，然后在两端端板处锚固备用索，待支撑在大震下变形超出一定范围后备用索进入张拉状态，为结构提供较大的后续刚度，可以防止结构薄弱层的出现和倒塌。这样，完成整个带备用索的螺栓拼装式双核屈曲约束支撑的组装。

Claims (5)

1.一种带备用索的屈曲约束支撑，包括耗能内芯板（2）、第一连接件（6）、第二连接件（7）、端板（5）以及传力部件，其特征在于：所述传力部件包括内约束传力部件（1）和外组合约束传力部件（3），所述耗能内芯板（2）由一个内芯板（2-1）和两个端部连接板（2-2）构成，每个端部连接板（2-2）一个侧面顺着长边方向固接于内芯板（2-1）一端的表面，所述耗能内芯板（2）的一端固定在内约束传力部件（1）的上下侧面，所述第一连接件（5）与所述的耗能内芯板（2）固定在内约束传力部件（1）上的一端固定，所述的第二连接件（6）与所述的外组合约束传力部件（3）的一端和固定；所述的外组合约束传力部件（3）套设在所述的内约束传力部件（1）的外侧，在外组合约束传力部件（3）与内约束传力部件（1）之间形成所述内芯板（2）的约束空间（8），该约束空间（8）与内芯板（2）之间形成有1-2mm的间隙，所述的内芯板（2）的另一端固定与所述的第二连接件（6）固定；在所述内约束传力部件（1）内还设置有至少一根备用索（4），该备用索（4）通过设置在外组合约束传力部件（3）两端的端板（5）固定，每个端板（5）同时接触内约束传力部件（1）和外组合约束传力部件（3）。

2.根据权利要求1所述的带备用索的屈曲约束支撑，其特征在于：所述外组合约束传力部件（3）由两个槽钢（3-1）、四个填充板（3-2）以及两个盖板（3-3）构成，每个填充板（3-2）位于两个槽钢（3-1）和两个盖板（3-3）的中间，每两个填充板（3-2）位于两个槽钢（3-1）的上下表面，每两个填充板（3-2）的外部是一个盖板（3-3），填充板（3-2）和盖板（3-3）与耗能内芯板（2）之间形成所述的间隙，同时约束耗能内芯板（2）的平面内和平面外屈曲。

3.根据权利要求2所述的自复位屈曲约束支撑，其特征在于：所述中间约束传力部件（3）由螺栓拼装而成。

4.根据权利要求1或2所述的带备用索的屈曲约束支撑，其特征在于：所述外组合约束传力部件（3）两端的上下侧面开有矩形豁口（3-3-1），每个端部连接板（2-2）伸出外组合约束传力部件（3）上与其相邻的矩形豁口（3-3-1）；每个盖板的两端也开有一个所述的矩形豁口（3-3-1）。

5.根据权利要求1或2所述的带备用索的屈曲约束支撑，其特征在于：所述的第一连接件与所述的耗能内芯板采用螺栓固定连接；所述的第二连接件也与所述的耗能内芯板采用螺栓固定连接。

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