[发明专利]一种限制端部转动的铰接方矩管装配式防屈曲支撑

说明书

技术领域

本专利涉及一种限制端部转动的铰接方矩管装配式防屈曲支撑，属于结构工程技术领域。

背景技术

防屈曲支撑构件一般由内核构件与外围约束构件两部分组成。1994年美国北岭地震和1995年日本神户地震后，工程师开始意识到防屈曲支撑构件在消能减震上具有卓越效果，在日本和美国开始有大量的工程实践。由于防屈曲支撑构件兼具“耗能”与“支撑”的双重功用，在地震设防烈度较高的区域，防屈曲支撑构件被认为是最好的消能减震构件之一，近几年来在我国的高层建筑也开始采用。

目前，防屈曲支撑构件的截面种类按照外围约束材料、构件以及组合形式可以分为三类，即钢筋混凝土外围约束截面、钢与混凝土组合外围约束截面与全钢装配式外围约束截面。受压内核构件的材料一般为低屈服点高延性钢材，截面多为“一”字形或“十”字形。一般在内核构件表面涂装特制的无粘结材料，而且在外围构件表面与内核构件表面之间预留一定的间隙，以防止内核构件受压时发生横向膨胀而被塞死。在小震作用下，防屈曲支撑构件的内核构件保持弹性，为主体结构提供足够的抗侧刚度；在中震和大震作用下，内核构件会率先进入屈服，对主体框架起到保护的作用，并消耗大量的地震输入能量。

通常采用的钢筋混凝土外围约束截面以及钢与混凝土组合外围约束截面主要存在以下缺点：（1）这类构件的制作精度要求高，导致制作费用增加，特别在浇注混凝土时，无论采用何种精致的模板材料与支撑方法，都很难保证内核与外围之间的预留精度要求；（2）浇注混凝土等湿作业给制作与施工带来了影响，其精度控制难度大；（3）涂装在内核构件表面的隔离材料多采用环氧树脂，品种单一，其耐久性差，易于从内核表面脱离。

基于此，作者提出的一种双矩管对扣的新型装配式防屈曲支撑构件[201010515912.4]，采用两根带外伸钢板带的矩形钢管捆绑起来进而约束一根“一”字形内核构件，可解决上述混凝土湿作业与精度控制方面的问题。

此外，防屈曲支撑与框架的连接形式可分为铰接连接形式与刚接连接形式。铰接形式的防屈曲支撑主要以承受轴向力为主，对框架构件没有额外的附加弯矩作用，不过其自身的稳定承载力相对较低。而刚接形式的防屈曲支撑主要以压弯受力为主，对框架构件所产生的不利弯矩作用影响不容忽略且较难估计；当然，由于框架构件对刚接防屈曲支撑的约束作用会使得刚接支撑的稳定承载力相对较高。那么，要使铰接连接的方矩管装配式防屈曲支撑有更大的使用空间，首要应解决其自身承载力较低的问题，同时应始终确保防屈曲支撑受力仍以轴力为主而不对框架构件产生弯矩作用影响。为克服上述问题，本发明专利在专利[201010515912.4]的基础之上提出了一种限制铰接方矩管装配式防屈曲支撑端部转动的构造形式。当然，这种约束铰接方矩管装配式防屈曲支撑端部转动的构造形式同样也使用与其他截面形式的铰接防屈曲支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种限制铰接方矩管装配式防屈曲支撑端部转动的构造形式，旨在有效的限制铰接防屈曲支撑端部转角，使外围约束构件产生反向弯矩作用，确保防屈曲支撑在加强板凳参与受力的情况下具有足够稳定的支撑稳定承载力，同时也为铰接方矩管装配式防屈曲支撑的使用提供了更多选择范围。

本发明提出的一种限制端部转动的铰接方矩管装配式防屈曲支撑，它含有一字形内核构件、约束方钢管、硬质橡胶、钢垫板，高强度螺栓，加强板凳，铰接接头，其特征在于，所述约束方钢管共两根，其尺寸相同且长度小于一字形内核构件的长度；所述约束方钢管由一块平钢板与一块热轧槽钢通过焊接组成，并使得平钢板两端分别形成两道外伸钢板带；在两根约束方钢管的外伸钢板带上的相对应位置分别开螺栓孔；所述一字形内核构件采用低强度高延性的平钢板；在一字形内核构件被约束构件包裹的区域表面粘贴硬质橡胶。

在上述装配式防屈曲支撑中，所述两根约束方钢管分别置于一字形内核构件两侧，并使得一字形内核构件两端的外伸板件的长度相同，同时使得两根约束方钢管的外伸钢板带上的螺栓孔对齐；在约束方钢管的外伸钢板带之间开有螺栓孔的位置放置钢垫板；高强度螺栓穿过约束构件上的螺栓孔与钢垫板，通过施加螺栓预紧力将两根约束方钢管连为一体，形成一字形内核构件的外围约束构件；钢垫板的厚度大于一字形内核构件的板件厚度，并通过调节钢垫板的厚度，使得约束方钢管的表面与一字形内核构件的表面间形成1mm～2mm的间隙，此间隙由粘贴在一字形形内核构件表面的硬质橡胶填充。

在上述装配式防屈曲支撑中，所述加强板凳共有4个，每个加强板凳均由1块板凳盖板和2块板凳肋板焊接组成；4个加强板凳分别焊接在两侧端板上，板凳盖板与防屈曲支撑外围约束构件紧贴，并留有1mm～2mm间隙。