[發明專利]一種局部低強的十字型防屈曲支撐及其制作方法

有效

• 申請號: 201610257877.8
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105780959B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 余玉潔;陳志華;王霄翔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及一種建筑結構中的防屈曲支撐及其制作方法，特別是涉及一種局部低強的建筑結構十字型防屈曲支撐及其制作方法。

背景技術

在建筑結構的設計中，支撐是一種有效的抗側力構件，能夠大大提高結構的抗側剛度。傳統的普通支撐存在受壓屈曲的問題。在地震作用時，支撐過早屈曲失效會使結構承載力下降或發生破壞。針對傳統普通支撐存在的問題，出現了防屈曲支撐這一新型支撐形式，其主要包括三個部分：核心屈服耗能單元、外部屈曲約束單元和滑動機制單元。外部屈曲約束單元為核心屈服耗能單元提供側向約束，避免核心屈服耗能單元在受壓時發生整體或局部屈曲，使核心屈服耗能單元拉壓性能相似，在大震時均能達到屈服耗能，且滯回曲線飽滿。

雖然防屈曲支撐具有高效的性能，近年來已經在多項工程中得到了應用，但是所采用的防屈曲支撐多為從國外進口，其制造方法、性能參數等均不詳，極大地制約了我國防屈曲支撐技術的應用和發展。

防屈曲支撐要求芯材的屈服和非彈性變形能夠發生于被約束區段實現定點或定區域的屈服，目前國內外的防屈曲支撐大都采用變截面內芯構造來實現這一要求，即端部連接段采用較大截面或進行加強設計，以使得中心耗能段能先于其余部位進入屈服，且在約束單元中需要預留變截面的縱向變形空間。但在防屈曲支撐的研究和使用中仍然會出現過渡段、加勁肋焊接端以及切削段脆性斷裂、屈曲位置隨機且易產生局部屈曲和預留空間不當或初始缺陷導致約束單元受力等問題，使設計的期望性態與實際性態不符，且對于低屈服防屈曲支撐如采用切削加工成型將造成相當一部分的內芯材料浪費，這些問題也阻礙著防屈曲支撐的發展。因此，目前迫切需要立足于國產鋼材類型，研發出能夠使得常用高強熱軋鋼材具備低屈服點鋼內芯性能的制作處理方式，開發適合我國國情的新型防屈曲支撐形式。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種局部低強的建筑結構十字型防屈曲支撐及其制作方法，該方法能夠使現有高強熱軋鋼材具備低屈服點鋼內芯的性能，滿足防屈曲支撐的需要，該防屈曲支撐采用這種具備低屈服點鋼內芯性能的現有高強熱軋鋼材能夠避免因使用變截面內芯所導致的問題。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的一個技術方案是：一種局部低強的建筑結構十字型防屈曲支撐，包括同軸設置的十字型鋼芯和外包鋼管，在所述外包鋼管與所述十字型鋼芯之間填充有混凝土結構或砂漿結構，所述十字型鋼芯通長截面相等，并將所述十字型鋼芯的中間部分熱處理為低強段，在所述十字型鋼芯與所述外包鋼管相對的表面上設置有滑動層。

所述十字型鋼芯的長度大于所述外包鋼管的長度，所述外包鋼管的長度大于所述十字型鋼芯的中間部分的長度。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的另一個技術方案是：上述局部低強的建筑結構十字型防屈曲支撐制作方法，采用以下步驟：一)對通長截面相等十字型鋼芯的中間部分進行熱處理，使其中間部分的屈服強度和極限強度降低；二)對十字型鋼芯與外包鋼管相對應的長度段涂刷滑動層材料；三)將十字型鋼芯放入外包鋼管中并進行中心定位，使兩者的中心線在同一條直線上，然后澆筑混凝土或砂漿，對混凝土或砂漿進行養護，待混凝土或砂漿的強度達到設計要求后即完成了局部低強的十字型防屈曲支撐的制作。

所述步驟一)的熱處理工藝為：在室溫條件下以加熱速率V_h將十字型鋼芯的中間部分加熱到極限溫度T_c，然后保溫t_h，之后以冷卻速率V_c使十字型鋼芯的中間部分的溫度從T_c下降至T₀，最后使十字型鋼芯的中間部分從T₀自然冷卻至室溫，熱處理工藝中各個參數的取值范圍如下：5℃/min≤V_h≤20℃/min，700℃≤T_c≤1200℃，T₀≤550℃，10min≤t_h≤60min，0.1℃/min≤V_c≤5℃/min。

熱處理工藝中各個參數的取值范圍如下：5℃/min≤V_h≤15℃/min，850℃≤T_c≤1200℃，T₀＝500℃，15min≤t_h≤30min，0.3℃/min≤V_c≤1℃/min。