[發(fā)明專利]一種槽鋼開(kāi)槽式一字形變截面鋼芯防屈曲限位耗能支撐構(gòu)件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310745068.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103711218A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬華;張芳亮;張婷婷;姜新雨;李振寶
• 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: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于防屈曲限位耗能支撐構(gòu)件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的工程結(jié)構(gòu)抗震耗能及限位的支撐構(gòu)件，尤其是一種內(nèi)置鋼芯為變截面一字形，外約束鋼管為開(kāi)槽式對(duì)焊槽鋼的防屈曲限位耗能支撐構(gòu)件。受荷前期一字形變截面鋼芯耗能屈服，變形量達(dá)到限位槽的約束點(diǎn)時(shí)，外約束鋼管與屈服后鋼芯共同提供軸向剛度，約束結(jié)構(gòu)整體變形，實(shí)現(xiàn)限制位移的功能。?

背景技術(shù)

屈曲約束支撐又稱防屈曲支撐或BRB(Buckling?restrained?brace)，產(chǎn)品技術(shù)最早發(fā)展于1973年的日本，當(dāng)時(shí)的一批日本學(xué)者成功研發(fā)了最早的墻板式防屈曲耗能支撐，并對(duì)其進(jìn)行了加入不同無(wú)粘結(jié)材料的拉壓試驗(yàn)；1994年北嶺地震后，美國(guó)也開(kāi)始對(duì)放屈曲支撐體系進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)研究和大比例試驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合理論計(jì)算分析了該支撐體系較其他支撐體系的優(yōu)點(diǎn)。防屈曲支撐由支撐內(nèi)芯、外圍約束構(gòu)件組成，可為框架或排架結(jié)構(gòu)提供很大的抗側(cè)剛度和承載力，采用支撐的結(jié)構(gòu)體系在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛。兩者之間通常設(shè)置有無(wú)粘結(jié)材料或適當(dāng)?shù)拈g隙以釋放支撐內(nèi)芯受壓時(shí)所產(chǎn)生的膨脹變形。外套筒和填充材料僅約束芯板受壓屈曲，使芯板在受拉和受壓下均能進(jìn)入屈服，因而，防屈曲約束支撐的滯回性能優(yōu)良。?

傳統(tǒng)的防屈曲支撐構(gòu)件具有以下特點(diǎn)，僅鋼芯與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相連，荷載完全由內(nèi)芯板承擔(dān)，外套筒和填充材料僅約束內(nèi)芯板受壓屈曲以防止內(nèi)芯板受壓失穩(wěn)，使內(nèi)芯板在受拉和受壓下均能進(jìn)入屈服。即僅考慮芯板一個(gè)耗能核心，不考慮外約束套筒的軸向剛度貢獻(xiàn)。目前研究開(kāi)發(fā)的防屈曲支撐主要著重提高其耗能能力，對(duì)防屈曲支撐的限位作用研究較少。鑒于此，我們準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一種可以在?鋼芯耗能屈服后，利用外約束鋼管的軸向剛度限制結(jié)構(gòu)整體側(cè)移的一種新型的防屈曲支撐構(gòu)件。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在現(xiàn)有防屈曲支撐基礎(chǔ)上，提出一種槽鋼開(kāi)槽式一字形變截面防屈曲限位耗能支撐構(gòu)件，是針對(duì)現(xiàn)有防屈曲支撐只依靠鋼芯屈服耗能，而沒(méi)有位移控制裝置的一大改進(jìn)。外約束鋼管采用開(kāi)槽式對(duì)焊槽鋼形成的方形鋼管，鋼芯采用一字形變截面設(shè)計(jì)與外約束鋼管的限位槽相嵌合，從而便于在鋼芯屈服后利用外約束鋼管的軸向剛度達(dá)到限位的目標(biāo)。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?

一種槽鋼開(kāi)槽式一字形變截面防屈曲限位耗能支撐，包括一字形鋼芯和外約束鋼管，一字形鋼芯位于外約束鋼管內(nèi)部，外約束鋼管與一字形鋼芯形成的兩個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域內(nèi)填充兩個(gè)長(zhǎng)方形薄壁型鋼鋼管混凝土，其特征在于，所述一字形鋼芯從兩端到中間依次為連接段a、截面局部變大段b以及屈服工作段c，屈服工作段c位于兩截面局部變大段b之間，截面局部變大段b分別靠近外約束鋼管的兩端，通過(guò)限位槽伸出外約束鋼管外。所述外約束鋼管由兩個(gè)開(kāi)槽的槽鋼對(duì)焊形成方形截面，外約束鋼管在對(duì)應(yīng)的一字形鋼芯截面局部變大段開(kāi)設(shè)有限位槽，限位槽的長(zhǎng)度稍大于截面局部變大段b的長(zhǎng)度。一字形鋼芯截面局部變大段b兩端以60°坡角局部增大截面，直至截面穿出外約束鋼管限位槽，使之在拉壓屈服后能夠與外約束鋼管良好連接，利用外約束鋼管的軸向剛度達(dá)到限位的目標(biāo)；外約束鋼管的寬度大于一字形鋼芯屈服工作段寬度，小于一字形鋼芯截面變大處的寬度，外約束鋼管、一字形鋼芯及長(zhǎng)方形薄壁型鋼鋼管混凝土之間的縫隙設(shè)置無(wú)粘結(jié)材料層；所述外約束鋼管兩槽鋼腰部中間開(kāi)槽，縱向開(kāi)槽位置與鋼芯變截面區(qū)域一致，限位槽距離外鋼管端部的長(zhǎng)度d為鋼管總長(zhǎng)?度的1/12，限位槽長(zhǎng)度e為外鋼管總長(zhǎng)度的1/6。限位槽與鋼芯截面變大段的長(zhǎng)度差值，考慮包括鋼芯屈服時(shí)的受拉、受壓變形和設(shè)計(jì)此消能限位體系的控制位移量，根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中彈塑性層間位移角的限制要求規(guī)定其最大長(zhǎng)度差。?

所述一字形鋼芯由連接段a、截面局部變大段b以及屈服工作段c組成，截面局部變大段對(duì)應(yīng)外約束鋼管的限位槽位置。?

所述一字形鋼芯截面于外鋼管限位槽處以60°坡角局部增大截面，直至截面穿出外鋼管限位槽，保證一字形鋼芯在拉壓屈服后與外鋼管良好連接，防止滑脫并利用外約束鋼管的軸向剛度達(dá)到限位的目標(biāo)。?

所述外約束鋼管由兩個(gè)開(kāi)槽的槽鋼對(duì)焊形成方形截面，且外約束鋼管的寬度大于一字形鋼芯屈服工作段寬度，小于一字形鋼芯截面變大段的寬度。?

所述外約束鋼管兩槽鋼腰部中間開(kāi)槽，縱向開(kāi)槽位置與一字形鋼芯變截面區(qū)域一致，限位槽距離外鋼管端部的長(zhǎng)度d為鋼管總長(zhǎng)度的1/12，限位槽長(zhǎng)度e為鋼管總長(zhǎng)度的1/6。限位槽與鋼芯截面變大段的長(zhǎng)度差值，考慮包括鋼芯屈服時(shí)的受拉、受壓變形和設(shè)計(jì)此消能限位體系的控制位移量，根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中彈塑性層間位移角的限制要求規(guī)定其最大長(zhǎng)度差。?