CN103981971A - 槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑 - Google Patents

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张爱林
封晓龙
刘学春
叶全喜
林娜
孙勇
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Abstract

槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑，该支撑由内部耗能内芯、***框架约束构件两部分组成。所述内部耗能内芯为一字型单片钢板。为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形。在工厂将所述内部耗能内芯、***框架约束构件两部分组装连接在一起。在现场将所述工字型装配式钢结构自复位防屈曲支撑用高强螺栓与框架相连接。当水平力作用于结构时，所述工字型装配式钢结构自复位防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。

Description

槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑
技术领域
本发明涉及一种新型的支撑结构形式，特别是建筑领域应用的一种槽钢装配式钢结构自复位位防屈曲支撑。
背景技术
传统支撑因其刚度大，在强震作用下拉应力通常超过弹性极限而屈服，产生不可恢复的残余变形；受压时则容易受发生压屈曲。在地震反复作用下，其耗能效果不大，也难以较好的保护主体结构不受破坏。
防屈曲支撑构件作为应用于多、高层结构中的抗侧力耗能装置，在中震或大震作用下，防屈曲支撑构件在拉、压时均能实现全截面充分屈服而不出现支撑构件的整体或局部屈曲破坏，使原来通过主体结构梁端塑性铰的耗能方式转变为只在防屈曲支撑部件上集中耗能，从而较好地保护了主体结构。但是传统防屈曲支撑在强震作用下产生的残余变形仍不可恢复，并且传统防屈曲支撑还具有混凝土***约束构件所导致的加工精度控制困难、湿作业工作量大等诸多问题。
最近几年，国内外学者对装配式钢结构预应力防屈曲支撑的研究还很少，并未真正实现钢结构预应力防屈曲支撑的工业化快速、集成生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有上述缺陷，提供一种新型槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑，该发明能够实现主体钢结构和支撑构件的快速、合理安装。并且在小震下具有很强的承载力、通过提高其初始承载力，减小甚至消除其在大震下的残余变形，具有很强的耗能能力。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑包括内部耗能内芯、***框架约束构件两部分。
其特征在于：所述内部耗能内芯为一字型单片钢板。为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形。距内芯端部一定距离处对称布置挤压板，用来挤压约束构件上的弹簧，距离由计算确定。耗能内芯端部并排连接两块与之垂直的连接板：上连接板、下连接板。上连接板带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起。下连接板板面内有尺寸与耗能内芯截面尺寸相同的空洞。将耗能内芯穿过下连接板，顶紧上连接板，三者焊接在一起。上、下两连接板由上下连接板加劲肋焊接连接在一起。上下连接板加劲肋与两板均垂直。耗能内芯两端直接构造完全相同。上下连接板加劲肋数量，间距由计算确定。
所述***框架约束构件为截面呈工字型，上下两翼缘板，中间两腹板均为槽钢。腹板槽钢背对放置，两槽钢腹板间留有一个耗能内芯的宽度。***框架约束构件从上端起沿全长布置横向加劲肋。横向加劲肋的间距由计算确定。横向加劲肋与腹板槽钢焊接。翼缘槽钢与腹板槽钢的翼缘焊接或者用螺栓连接。上下两翼缘槽钢板需长出中间两腹板一定长度，长度由计算确定，在翼缘槽钢板端部和中间两腹板端部布置连接板，将弹簧套在支撑柱上，支撑柱的两端分别与翼缘槽钢板端部连接板和中间两腹板端部连接板相连，弹簧两端分别与连接板和挤压板固定，弹簧在受压、拉时均能起到自复位作用。在工厂将所述内部耗能内芯、***框架约束构件两部分组装连接在一起。在现场将所述工字型装配式钢结构自复位防屈曲支撑用高强螺栓与框架相连接。当水平力作用于结构时，所述工字型装配式钢结构自复位防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。
有益效果
本发明采用施工阶段能够实现快速装配式并能够有效抵抗水平侧移的工字型装配式钢结构自复位防屈曲支撑。这种构件形式不仅能够有效地实现钢结构构件加工的工业化而且能够极大地提高施工速度并大幅度降低用钢量。
附图说明
图1本发明构件侧向图
图2本发明构件平面图
图3本发明构件内部耗能内芯图
图4本发明外部框架约束构件图
图5本发明外部框架约束构件装配图
图6本发明外部框架约束构件截面分解图
其中，1-槽钢形装配式钢结构自复位防屈曲支撑；2-内部耗能内芯；3-外部框架约束构件；4-弹簧；5-上连接板；6-下连接板；7-横向加劲肋；8-外部框架约束构件槽钢腹板；9-翼缘槽钢板；10-上下连接板加劲肋；11-支撑柱；12-连接板；13-挤压板
具体实现方式
下面结合附图具体说明所述结构体系的实现方式。
如图1和图2所示，本发明为一种槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑，由内部耗能内芯2、***框架约束构件3两部分构成。内部耗能内芯2******框架约束构件3的中间空隙中。弹簧套在支撑柱11上，支撑柱11的两端分别与翼缘槽钢板9端部连接板和中间两腹板端部连接板相连，弹簧4两端分别与连接板12和挤压板13固定，弹簧4在受压、拉时均能起到自复位作用。为使内部耗能内芯2轴向变形耗能，使得内部耗能内芯2比***框架约束构件3长一个距离D。槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑两端构造完全相同。
如图3所示：所述内部耗能内芯为一字型单片钢板。使耗能内芯2易于进入塑性耗能，削弱该单片钢板的中部，使其中部内凹呈圆弧形；耗能内芯2端部一定距离处，垂直于单片钢板对称布置挤压板13，用来挤压或拉伸约束构件3上的弹簧4；耗能内芯2端部并排连接两块与之垂直的连接板：上连接板5、下连接板6，上连接板5带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起，下连接板6板面内有尺寸与耗能内芯2截面尺寸相同的空洞。将耗能内芯2穿过下连接板6，顶紧上连接板5，三者焊接在一起。上、下连接板由上下连接板加劲肋10焊接连接在一起。上下连接板加劲肋10与两连接板均垂直。耗能内芯2两端构造完全相同。
如图4-图6所示：所述***约束框架截面呈工字型，为四块槽钢用螺栓拼接或者焊接而成。作为上、下翼缘的槽钢，其腹板与作为中间腹板的槽钢的翼缘在接触的相对位置开洞，用螺栓连接在一起，或在连接的相对位置焊接，形成***约束框架。***约束框架中间腹板槽钢8的两腹板间留有一个耗能内芯2的宽度，可以使内部耗能内芯2***。***约束框架3从上端起沿全长布置横向加劲肋7。各横向加劲肋7之间具有间距，横向加劲肋7与中间腹板槽钢的腹板及翼缘板均为焊接连接。***约束框架3底部与下连接板6焊接相连。上下翼缘槽钢板9需长出中间腹板的槽钢一定长度，在翼缘槽钢板9端部和两中间腹板槽钢端部布置连接板，将弹簧4套在支撑柱11上，支撑柱11的两端分别与翼缘槽钢板9端部连接板和两中间腹板槽钢端部连接板相连，弹簧4两端分别与连接板12和挤压板13固定，弹簧4在受压、拉时均能起到自复位作用。

Claims (1)

1.一种槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑，其特征在于：该支撑由内部耗能内芯（2）、***框架约束构件（3）两部分构成；内部耗能内芯（2）******框架约束构件（3）的中间空隙中；弹簧套在支撑柱（11）上，支撑柱（11）的两端分别与翼缘槽钢板（9）端部连接板和中间两腹板端部连接板相连，弹簧（4）两端分别与连接板（12）和挤压板（13）固定，弹簧（4）在受压、拉时均能起到自复位作用；为使内部耗能内芯（2）轴向变形耗能，使得内部耗能内芯（2）比***框架约束构件（3）长一个距离D；槽钢装配式钢结构自复位防屈曲支撑两端构造完全相同；
所述内部耗能内芯为一字型单片钢板；使耗能内芯（2）易于进入塑性耗能，削弱该单片钢板的中部，使其中部内凹呈圆弧形；耗能内芯（2）端部一定距离处，垂直于单片钢板对称布置挤压板（13），用来挤压或拉伸约束构件（3）上的弹簧（4）；耗能内芯（2）端部并排连接两块与之垂直的连接板：上连接板（5）、下连接板（6），上连接板（5）带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起，下连接板（6）板面内有尺寸与耗能内芯（2）截面尺寸相同的空洞；将耗能内芯（2）穿过下连接板（6），顶紧上连接板（5），三者焊接在一起；上、下连接板由上下连接板加劲肋（10）焊接连接在一起；上下连接板加劲肋（10）与两连接板均垂直；耗能内芯（2）两端构造完全相同；
所述***约束框架截面呈工字型，为四块槽钢用螺栓拼接或者焊接而成；作为上、下翼缘的槽钢，其腹板与作为中间腹板的槽钢的翼缘在接触的相对位置开洞，用螺栓连接在一起，或在连接的相对位置焊接，形成***约束框架；***约束框架中间腹板槽钢（8）的两腹板间留有一个耗能内芯（2）的宽度，可以使内部耗能内芯（2）***；***约束框架（3）从上端起沿全长布置横向加劲肋（7）；各横向加劲肋（7）之间具有间距，横向加劲肋（7）与中间腹板槽钢的腹板及翼缘板均为焊接连接；***约束框架（3）底部与下连接板（6）焊接相连；上下两翼缘槽钢板（9）需长出中间腹板的槽钢一定长度，在翼缘槽钢板（9）端部和两中间腹板槽钢端部布置连接板，将弹簧（4）套在支撑柱（11）上，支撑柱（11）的两端分别与翼缘槽钢板（9）端部连接板和两中间腹板槽钢端部连接板相连，弹簧（4）两端分别与连接板（12）和挤压板（13）固定，弹簧（4）在受压、拉时均能起到自复位作用。
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