[發(fā)明專利]兩端帶平行軟鋼板耗能裝置的約束屈曲支撐及制作方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210077949.2
• 申請(qǐng)日: 2012-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN102587533A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹萬林;李國(guó)東;張建偉;董宏英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶耗能裝置的防屈曲支撐，特別涉及一種兩端帶平行軟鋼板耗能裝置的約束屈曲支撐及制作方法。

背景技術(shù)

防屈曲支撐被認(rèn)為是一種兼具普通支撐和金屬阻尼器雙重功能的新型抗側(cè)力支撐構(gòu)件。內(nèi)芯為強(qiáng)度與剛度較低的軟鋼，一般采用屈服點(diǎn)低的純鐵或低碳鋼制作，其作用是承受軸向荷載作用，外圍的約束部分不參與抵抗軸向荷載，只起到保護(hù)內(nèi)芯并防止其屈曲的作用。防屈曲支撐在建筑物中的作用體現(xiàn)在，當(dāng)因地震產(chǎn)生的荷載不大時(shí)，防屈曲支撐相當(dāng)于位于建筑物框架內(nèi)的斜撐，能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)提供側(cè)向剛度；當(dāng)因地震產(chǎn)生的荷載較大時(shí)，防屈曲支撐能夠隨著結(jié)構(gòu)框架的變形做出相應(yīng)的調(diào)整并同時(shí)消耗地震傳給建筑物的能量。由于這種雙重特性，防屈曲支撐一直受到各國(guó)工程師和學(xué)者們的垂青。

然而，對(duì)于現(xiàn)有的防屈曲支撐仍然存在一些受力機(jī)理上的不同觀點(diǎn)及一些難以避免的問題，如有日本學(xué)者指出，內(nèi)芯剛度不足的防屈曲支撐可能會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)。同樣有日本學(xué)者指出，防屈曲支撐的整體失穩(wěn)是由于內(nèi)芯和外圍約束的剛度與強(qiáng)度不足引起的，應(yīng)由內(nèi)芯和外圍約束的剛度與強(qiáng)度并行或相關(guān)控制來保證等等。此外，外圍約束機(jī)構(gòu)僅起防止內(nèi)芯屈曲的作用，其材料性能不能全部發(fā)揮，外露于外包約束構(gòu)件的內(nèi)芯與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接部分容易發(fā)生屈曲。在諸如此類的問題上如沒有統(tǒng)一的分析理論與構(gòu)造措施，恐怕難以建立合理完善的防屈曲支撐設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有防屈曲支撐的缺陷，提供了一種兩端帶平行軟鋼板耗能裝置的約束屈曲支撐及制作方法。本發(fā)明通過一種新的工作機(jī)理提高了防屈曲支撐的工作能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

兩端帶平行軟鋼板耗能裝置的約束屈曲支撐，其特征在于：包括外層鋼管、內(nèi)部鋼板和連接這兩部分的支撐端部平行耗能鋼板集束，所述外層鋼管由外層鋼管鋼板焊接而成，外層鋼管兩端設(shè)置有端部鋼板用以密封外層鋼管，所述內(nèi)部鋼板從端部鋼板中的孔洞穿過并置于外層鋼管內(nèi)部，內(nèi)部鋼板端部正、反面與外層鋼管鋼板之間分別垂直焊接或螺栓連接有等間距布置的平行耗能鋼板，從而構(gòu)成平行耗能鋼板集束，平行耗能鋼板集束與內(nèi)部鋼板、外層鋼管、內(nèi)部約束填充材料以及端部鋼板之間的所有空隙部分填充有發(fā)泡劑用以防止潮濕空氣與鋼材及焊縫接觸，并于內(nèi)部鋼板約束屈服段與外層鋼管間填入約束填充材料。

所述平行耗能鋼板為低碳鋼(碳含量小于25％)鋼板。

所述平行耗能鋼板為兩端寬、中間窄的形狀。

所述的內(nèi)部鋼板分別從外層鋼管兩端的端部鋼板孔洞穿過并置于鋼管內(nèi)部。

所述的內(nèi)部鋼板橫截面為一字型，該鋼板在穿過外層鋼管的端部鋼板后在外層鋼管端部鋼板的開洞處不做任何連接形式。

所述的平行耗能鋼板集束中每塊鋼板均為相同材質(zhì)的低碳鋼，上下端分別與內(nèi)部鋼板和外層鋼管焊接或螺栓連接。當(dāng)防屈曲支撐受力時(shí)，平行耗能鋼板集束中的每塊鋼板受到彎剪作用力，中部呈現(xiàn)力矩為零的反彎點(diǎn)。據(jù)此可將每塊鋼板做成兩端寬、中間窄的形狀。

平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐的制作方法，該方法是按以下順序進(jìn)行的：

1)配置外層鋼管鋼板，并在用于端部的鋼板上預(yù)留用于穿過內(nèi)部鋼板的孔洞；

2)配置內(nèi)部鋼板和用于制作平行耗能鋼板集束的低碳鋼鋼板，將低碳鋼鋼板做成兩端寬、中間窄的形狀；

3)根據(jù)耗能能力的需求，將若干個(gè)低碳鋼鋼板等間距地垂直焊接或螺栓連接于內(nèi)部鋼板端部的一面，之后在另一面面也對(duì)稱的焊接或螺栓連接低碳鋼鋼板；

4)將每塊低碳鋼鋼板與制作外層鋼管的鋼板焊接或螺栓連接；

5)將已預(yù)留孔洞的外層鋼管端部鋼板套上內(nèi)部鋼板，并將端部鋼板和與已平行耗能鋼板焊接或螺栓連接的外層鋼管鋼板焊接；

6)焊接外層鋼管的其他鋼板，但留下一面開口不焊；

7)在開口的一側(cè)灌入約束填充材料，填充內(nèi)部鋼板約束屈服段與外層鋼管間。

8)在開口的一側(cè)灌入發(fā)泡劑，填補(bǔ)外層鋼管內(nèi)所有空隙。

9)待發(fā)泡劑灌入完畢，焊接最后一塊外層鋼管鋼板以封閉外層鋼管。