[發(fā)明專利]一種槽鋼開槽式十字形變截面鋼芯防屈曲限位耗能支撐構件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310745361.4
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103711223A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 李振寶;張芳亮;邵運達;陳磊;馬華
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發(fā)明屬于防屈曲限位耗能支撐構件技術領域，涉及一種新型的工程結構抗震耗能及限位的支撐構件，尤其是一種內置鋼芯為變截面十字形，外約束鋼管為開槽式對焊槽鋼的防屈曲耗能支撐構件。受荷前期變截面鋼芯（1）耗能屈服，變形量達到限位槽（4）的約束點時，外約束鋼管（2）與屈服后鋼芯（1）共同提供軸向剛度，約束結構整體變形，實現限制位移的功能。

背景技術

屈曲約束支撐又稱防屈曲支撐或BRB(Buckling?restrained?brace)，產品技術最早發(fā)展于1973年的日本，當時的一批日本學者成功研發(fā)了最早的墻板式防屈曲耗能支撐，并對其進行了加入不同無粘結材料的拉壓試驗；1994年北嶺地震后，美國也開始對放屈曲支撐體系進行相應的設計研究和大比例試驗，同時結合理論計算分析了該支撐體系較其他支撐體系的優(yōu)點。防屈曲支撐由支撐內芯、外圍約束構件組成，可為框架或排架結構提供很大的抗側剛度和承載力，采用支撐的結構體系在建筑結構中應用十分廣泛。兩者之間通常設置有無粘結材料或適當的間隙以釋放支撐內芯受壓時所產生的膨脹變形。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)的防屈曲支撐構件具有以下特點，僅鋼芯與結構構件相連，荷載完全由內芯板承擔，外套筒和填充材料僅約束內芯板受壓屈曲以防止內芯板受壓失穩(wěn)，使內芯板在受拉和受壓下均能進入屈服。即僅考慮芯板一個耗能核心，不考慮外約束套筒的軸向剛度貢獻。目前研究開發(fā)的防屈曲支撐主要著重提高其耗能能力，對防屈曲支撐的限位作用研究較少。鑒于此，我們準備設計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構整體側移的一種新型的防屈曲支撐構件。

發(fā)明內容

本發(fā)明在現有防屈曲支撐基礎上，提出一種槽鋼開槽式十字形變截面防屈曲限位耗能支撐構件，是針對現有防屈曲支撐只依靠鋼芯屈服耗能，而沒有位移控制裝置的功能上的改進。外約束鋼管采用開槽式對焊槽鋼形成的方形鋼管，鋼芯采用十字形鋼變截面設計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到限位的目標。

為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種槽鋼開槽式十字形變截面鋼芯防屈曲限位耗能支撐構件，包括十字形鋼芯和外約束鋼管，十字形鋼芯位于外約束鋼管內部，外約束鋼管與十字形鋼芯形成的四個長方形區(qū)域內填充四個正方形薄壁型鋼鋼管混凝土，其特征在于，所述十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，十字形鋼芯的四個翅通過限位槽伸出外約束鋼管外，約束鋼管在對應的十字形鋼芯截面局部變大段b的四個翅處開設有限位槽，限位槽的長度稍大于截面局部變大段b的長度，截面局部變大段b的四個翅處以60°坡角局部增大截面，直至截面穿出外約束鋼管限位槽約30mm，所述外約束鋼管由兩個開槽的槽鋼對焊形成方形截面，槽鋼對接焊縫見；槽鋼腰部長度為腿部長度的2倍，且外約束鋼管的寬度大于十字形鋼芯屈服工作段翼緣寬度，小于十字形鋼芯截面變大處的翼緣寬度，外約束鋼管、十字形鋼芯及正方形薄壁型鋼鋼管混凝土之間的縫隙設置無粘結材料。所述外約束鋼管的槽鋼腰部中間開槽，縱向開槽位置與鋼芯變截面區(qū)域一致，限位槽距離外約束鋼管端部的長度d為鋼管長度的1/12，限位槽長度e為外鋼管總長度的1/6。兩槽鋼腿部對焊時要求局部焊接，與腰部限位槽相同位置的腿部局部不焊接作綴板為此對邊內的限位槽。

所述十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，保證受拉時鋼芯與外鋼管連接安全，防止滑脫并利用外鋼管的軸向剛度限制結構側移。

所述外約束鋼管由兩個開槽的槽鋼對焊形成方形截面，且外約束鋼管的寬度大于十字形鋼芯屈服工作段翼緣寬度，小于十字形鋼芯截面變大處的翼緣寬度。

所述外約束鋼管的槽鋼腰部中間開槽，縱向開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度d為鋼管長度的1/12，限位槽長度e為外鋼管總長度的1/6。

所述限位槽開槽長度與鋼芯截面變大長度的距離差，考慮包括鋼芯屈服時的受拉、受壓變形和設計此消能限位體系的控制位移量，根據結構抗震設計規(guī)范中彈塑性層間位移角的限制要求規(guī)定其最大距離差。

根據以上技術方案，與現有技術相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果。