[發明專利]四邊約束十字形純鋼屈曲約束支撐及其制作方法

有效

• 申請號: 201210376171.5
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102943535A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 李國強;郭小康;孫飛飛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 鐘玉敏

技術領域

本發明涉及建筑結構抗震防災技術領域，屬于結構減震被動控制范疇，具體涉及一種四邊約束十字形純鋼屈曲約束支撐，可用于建筑結構中抵抗水平地震作用，提高結構抗震性能。背景技術?

地震災害的強隨機性與破壞性，會給人類的生命財產安全帶來巨大威脅。結構在地震中倒塌的主要原因是其自身的耗能能力不足以消耗地震輸入能量，從而導致結構的節點、梁、柱等關鍵部件發生疲勞損傷斷裂破壞。為建筑結構附加耗能減震裝置是減小結構地震損傷有效手段，其可使損傷集中于耗能減震裝置本身，從而起到保護主體結構，減小結構關鍵部位構件損傷的作用。?

本發明是金屬耗能減震裝置的一種，即屈曲約束支撐。其通過耗能核心單元軸向拉壓屈服的高效耗能機制，耗散地震輸入能量。通常屈曲約束支撐有兩種主要形式，即（1）鋼管混凝土型屈曲約束支撐；（2）純鋼型屈曲約束支撐。純鋼型屈曲約束支撐較鋼管混凝土型屈曲約束支撐輕，加工速度快，精度易控制，質量易保證。?

屈曲約束支撐的核心單元在軸向壓力作用下有兩種屈曲破壞模式，即整體屈曲與局部屈曲。現有的純鋼型屈曲約束支撐，都是通過加勁肋等構造措施限制了核心單元的這兩種屈曲破壞模式的發生。常見的核心單元有“一”字形板和“十”字形組合斷面等。?

但是，現有的純鋼型屈曲約束支撐在設計時都忽略了一個重要問題，即沒有利用核心單元自身抵抗局部屈曲的能力，加勁約束措施一般采用面面接觸，即加勁約束單元在核心單元的整個外表面都緊貼約束，這將不可避免地造成鋼材的浪費。?

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種無須使用填充材料，完全通過自身構造提供穩定約束作用的四邊約束十字形純鋼屈曲約束支撐及其制作方法，用于解決現有技術中的上述問題。?

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種四邊約束十字形純鋼屈曲約束支撐，包括橫截面為十字形的芯材以及套設在所述芯材上的外圍約束套筒，所述外圍約束套筒的內?壁上周向均勻固定四個軸向延伸的約束件，每個約束件上具有一條軸向延伸的卡槽，所述芯材的四個側邊分別卡設在所述四個卡槽內。?

進一步地，所述約束件由兩塊槽鋼并排構成，所述卡槽由兩塊槽鋼之間的間隙構成。?

進一步地，所述槽鋼的開口面與所述外圍約束套筒的內壁貼合并且固定連接。?

進一步地，所述外圍約束套筒的橫截面為方形。?

進一步地，所述芯材的兩端各連接一橫截面為十字形的加勁板，所述加勁板與芯材間為凹凸配合連接。?

進一步地，所述加勁板的寬度和高度均大于所述芯材的寬度和高度。?

本發明還包括上述四邊約束十字形純鋼屈曲約束支撐的制作方法，包括以下步驟：（1）制作橫截面為十字形的芯材；（2）制作四個具有卡槽的約束件，所述卡槽的槽寬為芯板厚度；（3）制作拼裝外圍約束套筒的各壁板，將所述四個約束件分別焊接在組成外圍約束套筒的各壁板上，并且保證四個約束件沿外圍約束套筒的周向均勻分布；（4）將芯材的四個側邊插入所述四個約束件的卡槽內并且固定；（5）將所述各壁板拼裝成所述外圍約束套筒，并且用對接焊縫焊接固定。?

進一步地，上述步驟（2）中，所述約束件由兩塊槽鋼并排構成，所述卡槽由兩塊槽鋼之間的間隙構成。?

進一步地，在進行步驟（2）前，在所述芯板兩端焊接加勁板。?

通過以上技術方案，本發明具有以下技術效果：?

本發明通過利用芯材自身抗局部屈曲的能力，實現芯材屈服而不屈曲的耗能機制，可極大地提高鋼材利用效率，減小鋼材用量，提高經濟性。因此本四邊約束十字形純鋼屈曲約束支撐通過將芯材的四側分別卡設在四個約束件的卡槽內實現線接觸約束，提高并且利用了芯材抗局部屈曲的能力，不必填充約束料，使得自重大大降低，鋼材利用率很高，從而達到了較好的經濟性。同時芯材屈服前可為結構提供較大的抗側剛度與承載能力，其作用同普通鋼支撐，但由于本發明不會發生整體失穩破壞，材料利用效率更高；芯材屈服后可耗散大量地震輸入能量，為結構提供附加阻尼，是一種性能優良的金屬阻尼器。?

附圖說明

圖1為本發明四邊約束十字形純鋼屈曲約束支撐的示意圖。。?

圖2為圖1中A-A向的側視圖。?

圖3為沿圖1中B-B的橫截面圖。?

圖4為沿圖1中C-C的橫截面圖。?

圖5為沿圖1中D-D的橫截面圖。?

圖6為芯材與加勁板的拼合示意圖。?

圖7為本發明在建筑結構中的布置方式示意圖。?

元件標號說明：?