[發明專利]一種限制端部轉動的鉸接方矩管裝配式防屈曲支撐

無效

• 申請號: 201410073950.7
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103835386A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 姜子欽;郭彥林;袁星;張旭喬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本專利涉及一種限制端部轉動的鉸接方矩管裝配式防屈曲支撐，屬于結構工程技術領域。

背景技術

防屈曲支撐構件一般由內核構件與外圍約束構件兩部分組成。1994年美國北嶺地震和1995年日本神戶地震后，工程師開始意識到防屈曲支撐構件在消能減震上具有卓越效果，在日本和美國開始有大量的工程實踐。由于防屈曲支撐構件兼具“耗能”與“支撐”的雙重功用，在地震設防烈度較高的區域，防屈曲支撐構件被認為是最好的消能減震構件之一，近幾年來在我國的高層建筑也開始采用。

目前，防屈曲支撐構件的截面種類按照外圍約束材料、構件以及組合形式可以分為三類，即鋼筋混凝土外圍約束截面、鋼與混凝土組合外圍約束截面與全鋼裝配式外圍約束截面。受壓內核構件的材料一般為低屈服點高延性鋼材，截面多為“一”字形或“十”字形。一般在內核構件表面涂裝特制的無粘結材料，而且在外圍構件表面與內核構件表面之間預留一定的間隙，以防止內核構件受壓時發生橫向膨脹而被塞死。在小震作用下，防屈曲支撐構件的內核構件保持彈性，為主體結構提供足夠的抗側剛度；在中震和大震作用下，內核構件會率先進入屈服，對主體框架起到保護的作用，并消耗大量的地震輸入能量。

通常采用的鋼筋混凝土外圍約束截面以及鋼與混凝土組合外圍約束截面主要存在以下缺點：（1）這類構件的制作精度要求高，導致制作費用增加，特別在澆注混凝土時，無論采用何種精致的模板材料與支撐方法，都很難保證內核與外圍之間的預留精度要求；（2）澆注混凝土等濕作業給制作與施工帶來了影響，其精度控制難度大；（3）涂裝在內核構件表面的隔離材料多采用環氧樹脂，品種單一，其耐久性差，易于從內核表面脫離。

基于此，作者提出的一種雙矩管對扣的新型裝配式防屈曲支撐構件[201010515912.4]，采用兩根帶外伸鋼板帶的矩形鋼管捆綁起來進而約束一根“一”字形內核構件，可解決上述混凝土濕作業與精度控制方面的問題。

此外，防屈曲支撐與框架的連接形式可分為鉸接連接形式與剛接連接形式。鉸接形式的防屈曲支撐主要以承受軸向力為主，對框架構件沒有額外的附加彎矩作用，不過其自身的穩定承載力相對較低。而剛接形式的防屈曲支撐主要以壓彎受力為主，對框架構件所產生的不利彎矩作用影響不容忽略且較難估計；當然，由于框架構件對剛接防屈曲支撐的約束作用會使得剛接支撐的穩定承載力相對較高。那么，要使鉸接連接的方矩管裝配式防屈曲支撐有更大的使用空間，首要應解決其自身承載力較低的問題，同時應始終確保防屈曲支撐受力仍以軸力為主而不對框架構件產生彎矩作用影響。為克服上述問題，本發明專利在專利[201010515912.4]的基礎之上提出了一種限制鉸接方矩管裝配式防屈曲支撐端部轉動的構造形式。當然，這種約束鉸接方矩管裝配式防屈曲支撐端部轉動的構造形式同樣也使用與其他截面形式的鉸接防屈曲支撐。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種限制鉸接方矩管裝配式防屈曲支撐端部轉動的構造形式，旨在有效的限制鉸接防屈曲支撐端部轉角，使外圍約束構件產生反向彎矩作用，確保防屈曲支撐在加強板凳參與受力的情況下具有足夠穩定的支撐穩定承載力，同時也為鉸接方矩管裝配式防屈曲支撐的使用提供了更多選擇范圍。

本發明提出的一種限制端部轉動的鉸接方矩管裝配式防屈曲支撐，它含有一字形內核構件、約束方鋼管、硬質橡膠、鋼墊板，高強度螺栓，加強板凳，鉸接接頭，其特征在于，所述約束方鋼管共兩根，其尺寸相同且長度小于一字形內核構件的長度；所述約束方鋼管由一塊平鋼板與一塊熱軋槽鋼通過焊接組成，并使得平鋼板兩端分別形成兩道外伸鋼板帶；在兩根約束方鋼管的外伸鋼板帶上的相對應位置分別開螺栓孔；所述一字形內核構件采用低強度高延性的平鋼板；在一字形內核構件被約束構件包裹的區域表面粘貼硬質橡膠。

在上述裝配式防屈曲支撐中，所述兩根約束方鋼管分別置于一字形內核構件兩側，并使得一字形內核構件兩端的外伸板件的長度相同，同時使得兩根約束方鋼管的外伸鋼板帶上的螺栓孔對齊；在約束方鋼管的外伸鋼板帶之間開有螺栓孔的位置放置鋼墊板；高強度螺栓穿過約束構件上的螺栓孔與鋼墊板，通過施加螺栓預緊力將兩根約束方鋼管連為一體，形成一字形內核構件的外圍約束構件；鋼墊板的厚度大于一字形內核構件的板件厚度，并通過調節鋼墊板的厚度，使得約束方鋼管的表面與一字形內核構件的表面間形成1mm～2mm的間隙，此間隙由粘貼在一字形形內核構件表面的硬質橡膠填充。

在上述裝配式防屈曲支撐中，所述加強板凳共有4個，每個加強板凳均由1塊板凳蓋板和2塊板凳肋板焊接組成；4個加強板凳分別焊接在兩側端板上，板凳蓋板與防屈曲支撐外圍約束構件緊貼，并留有1mm～2mm間隙。