[發明專利]一種冷彎型鋼組合約束十字形耗能內芯防屈曲支撐構件

有效

• 申請號: 201811035689.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109138204B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王琨;夏軍武;韓有民;梁向洲
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;江蘇建筑職業技術學院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發明公開了一種冷彎型鋼組合約束十字形耗能內芯防屈曲支撐構件，包括十字形耗能內芯構件和外圍冷彎型鋼組合約束構件，十字形耗能內芯構件由數量為一塊的大鋼板和數量為兩塊的小鋼板共三塊變截面鋼板通過角焊縫焊接而成，外圍冷彎型鋼組合約束構件由數量為兩組的冷彎槽鋼及數量為四組的冷彎角鋼通過焊接而成“田”字形，十字形耗能內芯構件卡入到外圍冷彎型鋼組合約束構件兩端的卡槽中，本發明具有冷彎型鋼組合約束構件整體性強可充分發揮工作性能、冷彎角鋼的設計能有效保證內芯構件高階屈曲發展、內芯構件邊緣無需進行平滑處理等優點，冷彎型鋼組合約束十字形耗能內芯防屈曲支撐能增加結構水平抗側剛度，減少結構層間位移，滿足規范要求。

技術領域

本發明涉及房屋建筑結構抗震防災減災技術領域，特別涉及一種冷彎型鋼組合約束十字形耗能內芯防屈曲支撐構件。

背景技術

純框架體系抗側移剛度有限，遇到強烈地震作用時大多發生嚴重破壞，導致建構筑物無法繼續使用。為滿足水平荷載作用下的結構層間位移限值，純框架體系通過增大梁柱截面尺寸來增加其抗側移剛度，是一種“硬抗”。不僅浪費資源，而且一定程度上限制了純框架體系的應用?？蚣苤误w系作為一種延性良好的結構體系常用于抗震結構中，但普通支撐自身在承受往復荷載作用下會在屈曲后出現強度剛度退化和低周疲勞斷裂等綜合問題，同時上述問題無法通過改變支撐布置方式以及改變設計理念來予以解決。

防屈曲支撐又稱屈曲約束支撐(Buckling restrained brace)或無粘結支撐(unbondedbrace)，1988年日本東京工業大學的和田章教授與日本新日鐵公司的技術團隊成功開發出在國際上具有代表性意義的防屈曲支撐。防屈曲支撐通過設置防屈曲系統以及切斷軸向力傳遞的機制實現了在拉壓兩個方向均具有相近的承載力，并沿支撐全長全截面充分屈服耗能而不發生大幅值的彎曲變形。

目前，我國在工程上普遍應用的防屈曲支撐大多是外圍填充混凝土鋼管約束部分和軸心受力的核心部件組成，如已公開發明專利 (CN100560884C、CN101463632A等)，同時如已授權實用新型專利 (CN201521040U)給出的“外包鋼筋混凝土鋼管防屈曲耗能支撐”均存在諸如(1)澆筑混凝土時難以保證內核構件與外圍約束構件之間的預留間隙滿足精度要求；(2)混凝土的現澆及振搗過程容易造成無粘結材料的局部破壞；(3)混凝土需要進行養護以待其凝結和強度的提升，而養護過程會明顯延長支撐的生產周期并拖慢施工進度等問題。

此外，采用全鋼外圍約束截面的防屈曲支撐，如已授權實用新型專利(CN201190347Y)給出的“全角鋼式防屈曲支撐構件”通過對內核構件角鋼邊緣處及外圍約束角鋼相應肢尖位置進行平滑處理來實現外圍方形約束構件內角與內核構件邊緣的緊密貼合，增加了施工復雜程度，同時內核構件的多波屈曲變形可能導致貼合效果下降，進而影響支撐性能。

此外，采用全鋼外圍約束截面的防屈曲支撐，如已公開發明專利 (CN103195186A)給出的“鋼管裝配式鋼結構預應力防屈曲支撐”中“外圍約束構件為方鋼管(或圓鋼管)，鋼管內部四角焊有四塊矩形隔板，隔板間距由計算確定”的表述顯然增加了施工復雜程度。在鋼管內部施焊增加施工困難的前提下，也可能導致實際施焊間距與設計不符，影響外圍約束的約束效果，進而影響支撐性能。

此外，對于十字形截面內芯而言的全鋼防屈曲支撐，多采用的是單個方鋼管或者四角鋼或者四個方鋼管通過綴板連接來實現外圍約束，當采用單個方鋼管時，存在需要對內芯邊緣及外約束方鋼管相應位置進行平滑處理增加施工復雜程度的問題；當采用四角鋼圍護時，存在約束構件的截面始終靠近內芯的中和軸而不能充分發展，提供抗彎剛度有限的問題；當采用四個方鋼管通過綴板連接時，存在四個鋼管之間整體性較差，僅通過綴板連接難以保證四個鋼管的共同工作性能的問題。

發明內容