CN108222625A - 一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑 - Google Patents

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张洪恩
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    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
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Abstract

本发明公开了一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，属于土木工程领域。包括四块角形耗能内芯、四块角形约束板和两块十字形连接板，所述每块角形耗能内芯的端部通过高强螺栓分别与十字形连接板连接，其外侧平行设置有长度小于角形耗能内芯的角形约束板，所述角形约束板的一端与角形耗能内芯和十字形连接板连接，其余部分中间设有环形垫块并通过高强螺栓两两相互连接，所述角形约束板的外侧沿轴向均匀焊接有多个加劲板。本发明结构自重轻，构造简单，可现场装配，易于制作和产业化生产，震后可对损害芯材进行更换，有着良好的耗能减震效果。

Description

一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，主要涉及一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑。
背景技术
地震作为一种常见的自然灾害，每一次的发生都给人类带来巨大的灾难与痛苦。传统的结构抗震方法是通过提高结构本身的强度和刚度来抵御地震作用，同时利用结构的延性，即结构本身的塑性变形，来消耗地震输入的能量。这种消极的抗震对策是不可取的。因此，研究经济有效的抗震措施具有十分重要的意义。
防屈曲支撑是一种非常有效的消能减震装置，其不仅在小震下能够给结构提供附加刚度、减小结构变形，而且大震下能够屈服耗散地震能量，从而保护主体结构，起到损伤控制的作用，震后可以对防屈曲支撑构件进行替换，因此便于震后修复。防屈曲支撑的使用还可使梁柱截面减小，降低结构自重。由于其能够提供良好的耗能能力以及制作方便、质量容易保证等优点受到了广泛欢迎并已经被大量应用。
目前屈曲约束支撑大多都是以钢材作为耗能核芯部件，对铝合金作为核芯耗能部件的研究少之又少，铝合金自重轻、耐腐蚀、易加工、取材方便，屈服荷载较低，能较早进入塑性耗能状态，应***化现象十分明显，滞回环面积较大，是一种优异的耗能材料。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其自重轻，构造简单，可现场装配，易于制作和产业化生产，震后可对损害芯材进行更换，且有着较好的耗能减震效果。
本发明所采用的技术方案是：提供一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，包括四块角形耗能内芯、四块角形约束板和两块十字形连接板，其特征在于：所述每块角形耗能内芯的端部通过高强螺栓分别与十字形连接板连接，其外侧平行设置有长度小于角形耗能内芯的角形约束板，所述角形约束板的一端与角形耗能内芯和十字形连接板连接，其余部分中间设有环形垫块并通过高强螺栓两两相互连接，所述角形约束板的外侧沿轴向均匀焊接有多个加劲板。
进一步的，所述角形耗能内芯的耗能区设有多组开孔。
进一步的，所述角形约束板与耗能内芯及十字形连接板的连接端设有橡胶垫片。
进一步的，所述十字形连接板两端均开有螺栓孔。
进一步的，所述高强螺栓由螺母、螺杆和垫片组成。
进一步的，所述角形耗能内芯为铝合金，角形约束板为钢材。
进一步的，所述铝合金的型号为A5083或A6061，钢材的型号为Q345或Q235。
进一步的，所述角形耗能内芯与角形约束板之间不使用粘结材料。
进一步的，所述耗能内芯及连接螺栓上均喷涂有SPUA材料或其他绝缘材料。
本发明的有益效果有以下几点：
1)采用四块角形约束板通过高强螺栓连接在一起并将四块角形芯板包裹在中间，可以为支撑提供较大的抗弯刚度以及约束芯板的横向变形；支撑在受到往复荷载时可以快速进入塑性耗能状态，更大程度的消耗地震能量，保持结构整体的稳定性。
2)角形耗能内芯是由铝合金制作，在一定程度上可以减轻结构自重，易加工，取材方便，可用于空间长度比较大的区域。
3)角形耗能内芯耗能区采用开洞处理，以“芯板中部削弱相当于端部加强”为理念，以避免芯板端部首先破坏，使核心板耗能区充分耗能。
4)本发明采用装配式，拆卸和组装方便，震后可对内芯检视和更换，经济效益及社会效益突出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑的轴侧分解图。
图2是一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑的结构示意图。
图3是一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑的角形耗能内芯示意图。
图4是一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑的主视图。
图5是沿图4中A-A线的剖视图。
图6是沿图4中B-B线的剖视图。
图7是沿图4中C-C线的剖视图。
图8是角形约束板间螺栓连接的分解图。
图中，1-角形耗能内芯，2-角形约束板，3-十字形连接板，4-加劲板，5-高强螺栓，6-环形垫板，7-橡胶垫片，8-螺纹孔，9-开孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施例如下，
如图1-8所示，本发明提供一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，包括四块铝合金制成角形耗能内芯1、四块角形约束板2和两块十字形连接板3，其特征在于：所述每块角形耗能内芯1的端部通过高强螺栓5分别与十字形连接板3连接，其外侧平行设置有长度小于角形耗能内芯1的角形约束板2，所述角形约束板2的一端与角形耗能内芯1和十字形连接板3连接，其余部分中间设有环形垫块6并通过高强螺栓两两相互连接，所述角形约束板2的外侧沿轴向均匀焊接有多个加劲板4，可以为约束支撑提供更大的抗弯和抗扭刚度以及对核心板足够的约束力。角形耗能内芯1的耗能区设有多组开孔9，耗能区采用这样的开洞处理，主要是以“芯板中部削弱相当于端部加强”为理念，以避免芯板端部首先破坏，使核心板耗能区充分耗能，达到更好的抗震效果。
上述角形约束板2的一端部与角形耗能内芯1和十字形连接板3通过高强螺栓相连，可以避免角形耗能内芯1与角形约束板2之间在反复荷载下纵向的相对运动。且在角形约束板2与角形耗能内芯1和十字形连接板3的连接端设有橡胶垫片，防止角形耗能内芯1在反复荷载下与角形约束板2之间发生较大的相对移动，利用橡胶垫片增大相对移动的摩擦力。橡胶垫片的厚度可根据需要调整，控制角形耗能内芯1与角形约束板2之间的间隙，达到更广泛的应用。
上述角形耗能内芯1由铝合金制成，其余约束板均为钢材，铝合金自重轻、易加工、取材方便、相比钢材耐腐蚀、屈服荷载较低，能较早进入塑性耗能状态，应***化现象明显，滞回环面积较大，在耗能方面有良好的效果。铝合金可选型号为A5083,A6061，钢材可选型号为Q345、Q235等。
形耗能内芯1与角形约束板2之间不使用粘结材料，主要由于芯材失稳后所需侧向支撑力较小，故芯板与约束板之间摩擦力也较小，于是构造更加简单，可不使用粘结材料。
角形耗能内芯1以及端部连接螺栓上喷涂SPUA材料或其他绝缘材料，由于钢材耐腐蚀性较差，以避免钢材与铝合金之间的电位腐蚀。
十字形连接板3上两端设有螺栓孔8，一端用于和角形耗能内芯1连接，另一端用于和框架结构连接，框架结构的连接可通过高强螺栓根据常用做法完成。
本发明的工作原理：
本发明所述一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其工作时，在受到地震等灾害时，该支撑角形耗能内芯1可以快速进入塑性耗能状态，防止局部发生屈曲破坏，角形约束板2包裹着角形耗能内芯1，防止角形耗能内芯1发生整体屈曲破坏，使得角形约束板2只起到约束角形耗能内芯1横向变形的作用，并不与角形耗能内芯1共同承受外部传来的荷载。
在受拉过程中，角形耗能内芯1受拉变形，与普通支撑的力学性能基本一致，在角形耗能内芯1受纵向力运动的同时，角形约束板2因端部与角形耗能内芯1及十字形连接板3相连，角形约束板2会和角形耗能内芯1一同运动，由于角形约束板2的存在，角形耗能内芯1只发生屈服却不发生屈曲或只发生多波小幅屈曲破坏，变形稳定，具有良好的耗能减震效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，包括四块角形耗能内芯(1)、四块角形约束板(2)和两块十字形连接板(3)，其特征在于：所述每块角形耗能内芯(1)的端部通过高强螺栓(5)分别与十字形连接板(3)连接，其外侧平行设置有长度小于角形耗能内芯(1)的角形约束板(2)，所述角形约束板(2)的一端与角形耗能内芯(1)和十字形连接板(3)连接，其余部分中间设有环形垫块(6)并通过高强螺栓两两相互连接，所述角形约束板(2)的外侧沿轴向均匀焊接有多个加劲板(4)。
2.根据权利要求1所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述角形耗能内芯(1)的耗能区设有多组开孔(9)。
3.根据权利要求1所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述角形约束板(2)与耗能内芯(1)及十字形连接板(3)的连接端设有橡胶垫片(7)。
4.根据权利要求1所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述十字形连接板(3)两端均开有螺栓孔(8)。
5.根据权利要求1所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述高强螺栓(5)由螺母、螺杆和垫片组成。
6.根据权利要求1所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述角形耗能内芯(1)为铝合金，角形约束板(2)为钢材。
7.根据权利要求6所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述铝合金的型号为A5083或A6061，钢材的型号为Q345或Q235。
8.根据权利要求1所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，所述角形耗能内芯(1)与角形约束板(2)之间不使用粘结材料。
9.根据权利要求1所述的四铝合金角形板内芯装配式屈曲约束支撑，其特征在于：所述耗能内芯(1)及连接螺栓上均喷涂有SPUA材料或其他绝缘材料。
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