[發(fā)明專利]一種局部低強(qiáng)的十字型防屈曲支撐及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610257877.8
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN105780959B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余玉潔;陳志華;王霄翔
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 張金亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)中的防屈曲支撐及其制作方法，特別是涉及一種局部低強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)十字型防屈曲支撐及其制作方法。

背景技術(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，支撐是一種有效的抗側(cè)力構(gòu)件，能夠大大提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。傳統(tǒng)的普通支撐存在受壓屈曲的問題。在地震作用時(shí)，支撐過早屈曲失效會(huì)使結(jié)構(gòu)承載力下降或發(fā)生破壞。針對傳統(tǒng)普通支撐存在的問題，出現(xiàn)了防屈曲支撐這一新型支撐形式，其主要包括三個(gè)部分：核心屈服耗能單元、外部屈曲約束單元和滑動(dòng)機(jī)制單元。外部屈曲約束單元為核心屈服耗能單元提供側(cè)向約束，避免核心屈服耗能單元在受壓時(shí)發(fā)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(shí)均能達(dá)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(jīng)在多項(xiàng)工程中得到了應(yīng)用，但是所采用的防屈曲支撐多為從國外進(jìn)口，其制造方法、性能參數(shù)等均不詳，極大地制約了我國防屈曲支撐技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

防屈曲支撐要求芯材的屈服和非彈性變形能夠發(fā)生于被約束區(qū)段實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)或定區(qū)域的屈服，目前國內(nèi)外的防屈曲支撐大都采用變截面內(nèi)芯構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)這一要求，即端部連接段采用較大截面或進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，以使得中心耗能段能先于其余部位進(jìn)入屈服，且在約束單元中需要預(yù)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(huì)出現(xiàn)過渡段、加勁肋焊接端以及切削段脆性斷裂、屈曲位置隨機(jī)且易產(chǎn)生局部屈曲和預(yù)留空間不當(dāng)或初始缺陷導(dǎo)致約束單元受力等問題，使設(shè)計(jì)的期望性態(tài)與實(shí)際性態(tài)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(dāng)一部分的內(nèi)芯材料浪費(fèi)，這些問題也阻礙著防屈曲支撐的發(fā)展。因此，目前迫切需要立足于國產(chǎn)鋼材類型，研發(fā)出能夠使得常用高強(qiáng)熱軋鋼材具備低屈服點(diǎn)鋼內(nèi)芯性能的制作處理方式，開發(fā)適合我國國情的新型防屈曲支撐形式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種局部低強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)十字型防屈曲支撐及其制作方法，該方法能夠使現(xiàn)有高強(qiáng)熱軋鋼材具備低屈服點(diǎn)鋼內(nèi)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(diǎn)鋼內(nèi)芯性能的現(xiàn)有高強(qiáng)熱軋鋼材能夠避免因使用變截面內(nèi)芯所導(dǎo)致的問題。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的一個(gè)技術(shù)方案是：一種局部低強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)十字型防屈曲支撐，包括同軸設(shè)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(jié)構(gòu)或砂漿結(jié)構(gòu)，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(qiáng)段，在所述十字型鋼芯與所述外包鋼管相對的表面上設(shè)置有滑動(dòng)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(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的另一個(gè)技術(shù)方案是：上述局部低強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)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(jìn)行熱處理，使其中間部分的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度降低；二)對十字型鋼芯與外包鋼管相對應(yīng)的長度段涂刷滑動(dòng)層材料；三)將十字型鋼芯放入外包鋼管中并進(jìn)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(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待混凝土或砂漿的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后即完成了局部低強(qiáng)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(gè)參數(shù)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(gè)參數(shù)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。