[發明專利]一種可直接更換十字型內核的全裝配分段式防屈曲支撐

有效

• 申請號: 201810499469.2
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108708469B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 姜子欽;楊曉峰;楊忠帥;程魁魁;李然
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明涉及一種可直接更換十字型內核的全裝配分段式防屈曲支撐，屬于結構工程領域。該防屈曲支撐由2個邊段十字型內核構件、n個中間段十字型內核構件、2個帶端板的邊段裝配式外圍約束裝置、n?1個帶端板的中間段裝配式外圍約束裝置、4(n+1)個內核外側L型連接件、第一高強螺栓群及第二高強螺栓群組成。基于構件分段裝配式設計理念，將超長超重型防屈曲支撐分成若干段，克服長、重型構件在加工、運輸、安裝過程中的諸多不便。通過設置內核外側L型連接件及內核構件分段頂緊傳遞軸向力，通過在內核構件上設置削弱區實現塑性損傷控制，以上設置使得該防屈曲支撐在震后無需拆解外圍約束裝置即可將損壞的內核構件抽離更換，優化震后修復工作。

技術領域

本專利涉及一種可直接更換十字型內核的全裝配分段式防屈曲支撐，屬于結構工程技術領域。

背景技術

防屈曲支撐由內核構件和外圍約束裝置組成，內核構件承受軸向壓力，外圍裝置約束內核構件的橫向位移，使其在軸壓作用下發生全截面屈服。自上個世紀90年代的日本阪神地震和美國北嶺地震以來，防屈曲支撐在美國、日本等一些發達國家進行了大量的工程實踐，由于其兼具“正常使用狀態及小震時的支撐作用”以及“大震作用下的耗能作用”，使其成為最好的消能減震構件之一，并在近幾年得以迅速推廣應用。

目前，工程中采用的裝配式防屈曲支撐，其內核構件通常采用“一”字型、“十”字型或“工”字型構件，外圍約束裝置采用混凝土裝配式外圍約束型裝置、鋼管混凝土組合裝配式外圍約束型裝置或純鋼裝配式外圍約束型裝置，且內核構件表面與外圍約束裝置表面之間留有一定間隙，防止內核構件受壓時橫向膨脹而塞死。在正常使用狀態以及小震作用下，防屈曲支撐的內核構件受力保持彈性狀態，并為主體框架提供足夠的剛度；大震發生時，內核構件會首先進入屈服，大量消耗地震能量，保護主體框架。

然而，在一些大型建筑物中所使用的超長超重型裝配式防屈曲支撐，由于其構件長而重，使得其在加工、運輸、安裝等環節有諸多不便，很大一部分資金用于重型機械運輸吊裝方面；此外，地震過后在進行內核構件的更換時還需先拆解外圍約束裝置，修復工作費時費力，且內核構件即使發生局部損傷，也需要整段更換，造成了鋼材的嚴重浪費，不符合現在提倡綠色建筑的內涵。

基于此，本發明提出一種可直接更換十字型內核的全裝配分段式防屈曲支撐，該防屈曲支撐克服了傳統超長超重型防屈曲支撐在加工、運輸、安裝過程中的諸多不便，以及在震后內核更換時還需拆解裝配式外圍約束裝置的弊端。該防屈曲支撐由2個邊段十字型內核構件、n個中間段十字型內核構件、8個帶端板的邊段角鋼構件、4(n-1)個帶端板的中間段角鋼構件、4(n+1)個墊板、4(n+1)個內核外側L型連接件、第一高強螺栓群、第二高強螺栓群以及高強螺栓群3組成，其中n為正整數。本發明提出的防屈曲支撐通過內核外側L型連接件及第一高強螺栓群傳遞軸向拉力，通過在十字型內核構件上設置狗骨削弱或開槽削弱來控制各段十字型內核構件塑性發展區域，外圍約束裝置仍起到防止十字型內核構件屈曲失穩的目的。震后只需通過拆卸內核外側L型連接件、第一高強螺栓群及第二高強螺栓群即可將有損傷的十字型內核構件可從相應段的裝配式外圍約束裝置中直接抽離，無需拆解裝配式外圍約束裝置，震后修復工作簡單快捷，也避免了因內核局部損傷而整段更換內核造成的材料浪費，且更換十字型內核構件后的防屈曲支撐仍可繼續使用，優化震后修復工作。

此外，用于連接的第一高強螺栓群有傳力作用和限位作用，當十字型內核構件受拉時，第一高強螺栓群傳遞各十字型內核構件上的拉力至對應的內核外側L型連接件上，同時其限制外圍約束裝置滑動，此時外圍約束裝置不參與受力。當十字型內核構件受壓時，第一高強螺栓群限制外圍約束裝置滑動，外圍約束裝置處于受彎狀態，約束各段內核構件屈曲失穩。

本發明采用常用板件通過合理布置即可實現重型裝配式防屈曲支撐的合理分段以及內核構件的直接更換，而且無需另外設置外圍約束裝置的限位裝置；本發明整體構造精巧且傳力合理，特別適用于地震設防烈度較高地區的大型建筑，在保證重型結構抗側力構件“承載”與“耗能”的同時，又能解決其運輸成本昂貴以及震后無法快速修復等問題，降低成本，提高功效和時效，優化震后修復工作。