[發明專利]裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐

在審

• 申請號: 201410146387.1
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103981967A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 張愛林;封曉龍;劉學春;葉全喜;林娜;孫勇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 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: 沈波

技術領域

本發明涉及一種新型的支撐結構形式，特別是建筑領域應用的一種裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐。

背景技術

傳統支撐因其剛度大，在強震作用下拉應力通常超過彈性極限而屈服，產生不可恢復的殘余變形；受壓時則容易受發生壓屈曲。在地震反復作用下，其耗能效果不大，也難以較好的保護主體結構不受破壞。

防屈曲支撐構件作為應用于多、高層結構中的抗側力耗能裝置，在中震或大震作用下，防屈曲支撐構件在拉、壓時均能實現全截面充分屈服而不出現支撐構件的整體或局部屈曲破壞，使原來通過主體結構梁端塑性鉸的耗能方式轉變為只在防屈曲支撐部件上集中耗能，從而較好地保護了主體結構。但是傳統防屈曲支撐在強震作用下產生的殘余變形仍不可恢復，并且傳統防屈曲支撐還具有混凝土外圍約束構件所導致的加工精度控制困難、濕作業工作量大等諸多問題。

最近幾年，國內外學者對裝配式鋼結構自復位防屈曲支撐的研究還很少，并未真正實現鋼結構自復位防屈曲支撐的工業化快速、集成生產。

發明內容

本發明的目的在于克服現有上述缺陷，提供一種新型裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐，該發明能夠實現主體鋼結構和支撐構件的快速、合理安裝。并且在小震下具有很強的承載力、通過提高其初始受壓承載力，減小甚至消除其在大震下的殘余變形，具有很強的耗能能力。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐包括內部耗能芯片、外圍框架約束構件兩部分。其特征在于：所述內部耗能芯片為一字型單片鋼板。為使耗能芯片易于進入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形。耗能芯片一端為兩塊與之垂直的連接板：耗能芯片上連接板、耗能芯片下連接板。最上面一塊連接板帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起。上、下面兩連接板由雙排短加勁肋連接在一起。短加勁肋與兩板均垂直。耗能芯片另一端直接與外圍框架約束構件底部連接板焊接在一起。

所述外圍框架約束構件為上下兩翼緣板，中間雙排橫向加勁肋焊接在一起，雙排橫向加勁肋間留有一個耗能芯片的寬度。外圍框架約束構件從上端起沿全長布置橫向加勁肋。橫向加勁肋的間距由計算確定。彈簧套在支撐柱上，支撐柱的兩端分別與兩端的連接板相連。彈簧只在受擠壓板擠壓時起作用。彈簧兩端分別與連接板和擠壓板固定，彈簧在受壓、拉時均能起到自復位作用。外圍框架約束構件底部連接板與相鄰的橫向加勁肋間用短加勁肋相連。

在工廠將所述內部耗能芯片、外圍框架約束構件兩部分組裝連接在一起。在現場將所述裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐用高強螺栓與框架相連接。當水平力作用于結構時，所述裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐的水平力分量減小甚至抵消作用于結構的水平力，使結構的層間位移為較小值，滿足規范的要求。

有益效果

本發明采用施工階段能夠實現快速裝配式并能夠有效抵抗水平側移的裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐。這種構件形式不僅能夠有效地實現鋼結構構件加工的工業化而且能夠極大地提高施工速度并大幅度降低用鋼量。

附圖說明

圖1本發明構件側向圖

圖2本發明構件平面圖

圖3本發明構件內部耗能內芯圖

圖4本發明外部框架約束構件圖

其中，1-裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐；2-內部耗能內芯；3-外部框架約束構件；4-彈簧；5-上連接板；6-下連接板；7-橫向加勁肋；9-外部框架約束構件翼緣板；10-上下連接板加勁肋；11-支撐柱；12-連接板；13-擠壓板

具體實現方式

下面結合附圖具體說明所述結構體系的實現方式。

如圖1-2所示，本發明為一種裝配式鋼結構框架單板自復位防屈曲支撐，由內部耗能內芯2、外圍鋼管約束構件3兩部分構成。內部耗能內芯2插入外圍鋼管約束構件3的中間空隙中。為使內部耗能內芯2軸向變形耗能，使得內部耗能內芯2比外圍框架約束構件3長一個距離D。自復位支撐構件2兩端構造完全相同。

如圖3所示：所述內部耗能芯片為一字型單片鋼板。為使內部耗能內芯2易于進入塑性耗能，內部耗能內芯中部內凹呈圓弧形。內部耗能內芯2一端為兩塊與之垂直的連接板12：內部耗能內芯2上連接板5、內部耗能內芯下連接板6，與內部耗能內芯垂直焊接連接。最上面一塊連接板5帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起。上、下兩連接板由短加勁肋10焊接連接在一起。短加勁肋10與兩板均垂直。內部耗能內芯2兩端構造完全相同。

如圖4所示：所述外部框架約束構件翼緣板9為上、下兩塊翼緣板，中間用雙排橫向加勁肋7焊接在一起，雙排橫向加勁肋7間留有一個內部耗能內芯2的寬度，可以使內部耗能內芯插入。外圍鋼管約束構件3從上端起沿全長布置橫向加勁肋7。橫向加勁肋7間具有間距，橫向加勁肋7與上下翼緣板均為焊接連接。彈簧4套在支撐柱11上，支撐柱11的兩端分別與兩端的連接板12相連，彈簧4兩端分別與連接板12和擠壓板13固定，彈簧4在受壓、拉時均能起到自復位作用。外圍框架約束構件3底部連接板與相鄰的橫向加勁肋7間用短加勁肋焊接相連。