《屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN101949171A43申请公布日20110119CN101949171ACN101949171A21申请号201010505711622申请日20101013E04B1/24200601E04B1/9820060171申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号72发明人张文芳安润玲郭炜常建兰74专利代理机构山西太原科卫专利事务所14100代理人朱源54发明名称屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑57摘要本发明具体为一种屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑，解决了全钢型屈曲约束支撑在强震动力作用下可靠性及耐久性差、工程连接安装困难的问题，核心轴力钢件包。
2、括屈服段、过渡段和连接段，屈服段和过渡段上套有封闭的外层约束钢套筒，屈服段为长方形断面的薄壁钢条板，连接段包括两块平行的连接钢板，屈服段周边设有包括两约束钢件的连续约束体，两约束钢件沿屈服段的轴向均连续设置有薄壁表面紧邻且平行于屈服段薄壁表面的薄壁钢肢件。这种支撑对屈服段薄壁表面连续约束并设密封的外层约束钢套筒，提高了强震动态作用下的性能稳定性、可靠性和耐久性，制作容易，安装方便，用于工程抗震设防和加固，尤其适用于高烈度区重要工程抗震防灾。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图6页CN101949174A1/1页21一种屈服薄壁表面连续约束的。
3、双重防压曲钢支撑，包括核心轴力钢件、外层约束钢套筒（1），其特征在于核心轴力钢件包括位于其中部的屈服段（2）、固定在屈服段（2）轴向两端的过渡段（3）和固定在两过渡段（3）外侧的连接段（4），屈服段（2）为长方形横断面的薄壁钢条板，两段连接段（4）中的每一段包括两块板面相邻且留有间隙的相互平行的接头钢板且接头钢板上沿其轴向正交固定有加劲钢板（5），过渡段（3）和连接段（4）的横截面积均大于屈服段（2）的横截面积；外层约束钢套筒（1）套在屈服段（2）和过渡段（3）上，外层约束钢套筒（1）的两端均固定有使其内腔密封的端盖（6）；屈服段（2）的周边设有钢材制成的连续约束体，连续约束体包括位于屈服段（。
4、2）两侧且与其表面之间为空气间隙或摩擦接触的两个约束钢件，约束钢件包括沿屈服段（2）轴向连续设置的薄壁钢肢件，该薄壁钢肢件的薄壁表面紧邻且平行于屈服段（2）的薄壁表面，两约束钢件之间设有将两者连接的拉结件（7），连续约束体位于外层约束钢套筒（1）内部且与其内表面相互摩擦接触或固定；两段过渡段（3）中的其中一段与连续约束体之间留有间隙并与外层约束钢套筒（1）相互摩擦接触，两段过渡段（3）中的另一段与连续约束体及外层约束钢套筒（1）连接固定。2根据权利要求1所述的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑，其特征在于约束钢件为槽钢（9），槽钢（9）的槽内固定有加劲肋（8），槽钢（9）的腹板与屈服段（2。
5、）平行叠置，且槽钢（9）的翼缘肢尖或加劲肋（8）的肢尖与外层约束钢套筒（1）的内表面相互摩擦接触或固定。3根据权利要求1所述的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑，其特征在于约束钢件是由两根角钢（10）组成，两根角钢（10）的一肢壁背面相靠固定，两根角钢的另一肢壁与屈服段（2）平行叠置，角钢（10）两肢壁之间固定有加劲肋（8），且角钢（10）的肢壁肢尖或加劲肋（8）的肢尖与外层约束钢套筒（1）的内表面相互摩擦接触或固定。4根据权利要求1或2或3所述的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑，其特征在于屈服段（2）的薄壁钢条板的数量为两块，两块薄壁钢条板之间夹有夹衬钢板件（12），两段过渡段（3。
6、）中的每一段包括相互平行且留有间隙的两块过渡段钢板且两块过渡段钢板之间设有将两者固定的辅助拉结件（11）。权利要求书CN101949171ACN101949174A1/4页3屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑技术领域0001本发明涉及结构工程抗震防灾领域，尤其涉及消能减震结构中的屈曲约束支撑，具体为一种屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑。背景技术0002带支撑的框架可以有效减小结构的侧移变形，提高结构的抗震抗倒能力。虽然钢支撑容易在受拉时产生屈服并有效地消能，但传统的钢支撑在受压时会发生弹性屈曲，受压承载力退化很快，无法利用其弹塑性消能能力。为克服这一缺点，国内外研究者开发出一类不易屈。
7、曲的轴心受力构件，称为屈曲约束支撑或防压曲支撑，其基本原理为支撑设置一个核心受力单元，在核心受力单元的周围设置约束单元，使核心受力单元在受压时不致失稳屈曲而达到全截面塑性屈服状态，从而使支撑不仅在轴心受拉作用下能够消能，而且在轴心受压作用下也能有效消耗地震输入结构中的能量，起到高效减震防灾的功效。0003屈曲约束支撑全部采用钢材制造时，便于缩短制造周期，从横断面看，一般由核心轴力单元、约束单元组成。0004核心轴力单元一般位于支撑内部核心，用于承受轴心拉压力作用并产生屈服耗能。核心轴力单元从纵断面看，一般分为屈服段、过渡段和连接段。屈服段是轴心拉压力作用下全截面产生屈服的区段，常见截面多为一字。
8、形的薄壁对称截面，承载能力要求较大时为十字形、工字形等截面，屈服段为避免在受压屈服前产生失稳，需要进行约束。连接段是将支撑与结构连接的区段，其受力状态应始终处于弹性阶段，连接段设置在屈曲约束消能支撑的两端，用于将支撑与框架连接起来并将框架节点的力以轴心力的形式传递到屈服段，并减小对屈服段的弯曲作用，防止其偏心受力。过渡段是支撑屈服段与工程结构进行连接安装之前的一个过渡和缓冲段，过渡段既要防止在受压时产生屈服及屈曲失稳，又要能够脱离约束而过渡到连接段，以方便与工程结构进行连接。0005约束单元通常设置在核心轴力单元的外围，以防止核心轴力单元在轴心压力作用下的屈曲。核心轴力单元应减小或避免通过粘结。
9、、摩擦或机械作用向约束单元传递轴力，保证核心轴力单元的屈服耗能。0006现有屈曲约束支撑大多采用钢管与混凝土作为约束单元，制作中混凝土浇注后容易沾污钢件的后续焊接面及涂装表面，且混凝土浇注养护后还有钢件焊接工序，不同工序间存在时间间隔，工序复杂、制造周期长，影响推广应用。0007现有全钢型屈曲约束支撑，屈服段多为长方形断面的薄壁钢条板，其存在下列方面的问题一方面，屈服段薄壁钢条板的约束构造或者支撑的整体结构不合理，薄壁钢条板在轴向动态压应变较大时容易发生局部高阶或整体屈曲失稳，耗能性能得不到保证，在强震动力作用下的工作可靠性差，核心轴力钢件的防腐防锈耐久性达不到工程结构设计使用年限要求；另一方。
10、面，支撑与工程结构的现场施工连接安装难度大、连接构造复杂，此外，支撑构造和制作复杂，质量不易保证、价格高，这些均不利于工程应用。说明书CN101949171ACN101949174A2/4页4发明内容0008本发明为了解决全钢型屈曲约束支撑采用长方形断面的薄壁钢条板时在强震动力作用下耗能性能不稳定、工作可靠性及耐久性差、工程施工连接安装困难的问题，提供了一种耗能性能优良、防压曲及耐久性可靠、施工连接方便的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑。0009本发明是采用如下技术方案实现的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑，包括核心轴力钢件、外层约束钢套筒，核心轴力钢件包括位于其中部的屈服段、固定。
11、在屈服段轴向两端的过渡段和固定在两过渡段外侧的连接段，屈服段为长方形横断面的薄壁钢条板，两段连接段中的每一段包括两块板面相邻且留有间隙的相互平行的接头钢板且接头钢板上沿其轴向正交固定有加劲钢板，过渡段和连接段的横截面积均大于屈服段的横截面积；外层约束钢套筒套在屈服段和过渡段上，外层约束钢套筒的两端均固定有使其内腔密封的端盖；屈服段的周边设有钢材制成的连续约束体，连续约束体包括位于屈服段两侧且与其表面之间为空气间隙或摩擦接触的两个约束钢件，约束钢件包括沿屈服段轴向连续设置的薄壁钢肢件，该薄壁钢肢件的薄壁表面紧邻且平行于屈服段的薄壁表面，两约束钢件之间设有将两者连接的拉结件，连续约束体位于外层约束。
12、钢套筒内部且与其内表面相互摩擦接触或固定；两段过渡段中的其中一段与连续约束体之间留有间隙并与外层约束钢套筒相互摩擦接触，两段过渡段中的另一段与连续约束体及外层约束钢套筒连接固定。0010制作时，号料并切割核心轴力钢件并拼装焊接，接着制作约束钢件，然后将约束钢件通过拉结件设在薄壁钢条板屈服段的两侧，在薄壁钢条板的过渡段和屈服段上安装外层约束钢套筒，使屈服段的连续约束体与外层约束钢套筒相互摩擦接触或固定，最后在外层约束钢套筒的两端焊接端板，即可制得本发明所述的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑。0011本发明的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑，对长方形断面的屈服段设置用钢制的连续约束体，。
13、不填充混凝土等非金属材料，通过连续约束体对屈服段的薄壁钢条板表面提供连续约束，避免了支撑在轴向动态压应变较大时产生局部高阶屈曲失稳，提高了耗能性能的稳定性；进一步地，支撑设置外层约束钢套筒及端盖，外层约束钢套筒与端盖内的空腔密封为封闭空腔，提高了支撑防压曲的工作可靠性，对支撑内部钢件的防腐防锈进行了有效的密封处理，使支撑耐久年限可达到工程结构设计使用年限，减少正常使用期间的检修维护费用；同时连接段采用两块留有间隔的平行的接头钢板，形成带插槽的连接段，当支撑与工程结构进行连接时，将工程结构上的连接板插入支撑连接段的插槽中并用焊接或螺栓连接固定，连接起来非常方便，不用附加帮条连接板，简化了施工安装。
14、；而且具有构造简单、制作方便和成本低的优点。0012约束钢件为槽钢，槽钢的槽内固定有加劲肋，槽钢的腹板与屈服段平行叠置，且槽钢的翼缘肢尖或加劲肋的肢尖与外层约束钢套筒的内表面相互摩擦接触或固定。0013约束钢件是由两根角钢组成，两根角钢的一肢壁背面相靠固定，两根角钢的另一肢壁与屈服段平行叠置，角钢两肢壁之间固定有加劲肋，且角钢的肢壁肢尖或加劲肋的肢尖与外层约束钢套筒的内表面相互摩擦接触或固定。0014采用槽钢或角钢作为约束钢件时，核心轴力钢件在较大轴向压缩变形下的防压曲工作更加可靠，进一步提高了薄壁钢条板屈服段的滞回耗能及其稳定性，且连续约束体制说明书CN101949171ACN1019491。
15、74A3/4页5作更方便、加工质量更易保证。0015屈服段的薄壁钢条板的数量为两块，两块薄壁钢条板之间夹有夹衬钢板件，两段过渡段中的每一段包括相互平行且留有间隙的两块过渡段钢板且两块过渡段钢板之间设有将两者固定的辅助拉结件。当采用两块薄壁钢条板制成的屈服段时，屈服段直接向两端延伸则容易形成上述带插槽的连接段，简化了支撑的构造及加工制作。0016本发明所述的屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑的有益效果如下第一，本发明采用钢制的连续约束体对屈服段为长方形断面的薄壁钢条板表面沿轴向进行连续约束，约束构造合理有效，有效防止了支撑在轴向动态压应变较大时屈服段薄壁钢条板在板厚方向的高阶屈曲或局部失稳，。
16、提高了耗能性能的稳定性；避免了屈服段沿轴向间断约束或局部约束时导致的构造复杂、约束可靠性差的问题，同时避免了复杂构造导致的焊接工作量、钢件变形以及制作质量等问题，从而提高了支撑屈服段薄壁钢条板在强震动力作用下及较大轴向压缩变形下滞回耗能性能的稳定性。0017第二，本发明在连续约束体及过渡段的周边设置外层约束钢套筒，进一步防止核心轴力钢件的低阶屈曲，加强了支撑的轴向稳定性和承载力，使支撑在强烈地震动力作用下均能轴向压缩耗能而不被整体压曲，当支撑所受的轴向力存在偶然偏心时，可有效防止其屈曲；且外层约束钢套筒内的空腔封闭为密封空腔，对支撑内部钢件的防腐防锈进行了有效的密封处理，提高支撑耐久年限，减少。
17、检修维护费用。0018第三，本发明的连接段采用两块相互平行的接头钢板，形成带插槽的连接段，当支撑与工程结构进行连接时，将工程结构上的连接板嵌入支撑连接段的插槽中，直接进行搭接连接，不用附加帮条板，连接方便，从而大大简化了施工安装。0019第四，本发明的结构构造简明，制作方便，造价较低。连续约束体采用槽钢或角钢时，号料切割及拼装固定更方便，过渡段及连续约束体可直接穿入外层约束钢套筒内进行拼装，便于制作且加工质量更易保证；薄壁钢条板的数量为两块时，屈服段直接向两端延伸则容易形成上述带插槽的连接段，简化了构造及加工制造，降低造价。附图说明0020图1为本发明的结构示意图；图2为图1的AA剖视图；图3。
18、为图1的BB剖视图；图4为图1的CC剖视图；图5为图1的俯视示意图；图6为图5的DD剖视图；图7为本发明的另一种结构示意图；图8为图7的EE剖视图；图9为图7的FF剖视图；图10为图7的GG的剖视图；图11为图7的俯视示意图；图12为图11的HH剖视图。0021图中1外层约束钢套筒，2屈服段，3过渡段，4连接段，5加劲钢板，6端盖，说明书CN101949171ACN101949174A4/4页67拉结件，8加劲肋，9槽钢，10角钢，11辅助拉结件，12夹衬钢板件。具体实施方式0022屈服薄壁表面连续约束的双重防压曲钢支撑，包括核心轴力钢件、外层约束钢套筒1，核心轴力钢件包括位于其中部的屈服段2。
19、、固定在屈服段2轴向两端的过渡段3和固定在两过渡段3外侧的连接段4，屈服段2为长方形横断面的薄壁钢条板，两段连接段4中的每一段包括两块板面相邻且留有间隙的相互平行的接头钢板且接头钢板上沿其轴向正交固定有加劲钢板5，过渡段3和连接段4的横截面积均大于屈服段2的横截面积；外层约束钢套筒1套在屈服段2和过渡段3上，外层约束钢套筒1的两端均固定有使其内腔密封的端盖6；屈服段2的周边设有钢材制成的连续约束体，连续约束体包括位于屈服段2两侧且与其表面之间为空气间隙或摩擦接触的两个约束钢件，约束钢件包括沿屈服段2轴向连续设置的薄壁钢肢件，该薄壁钢肢件的薄壁表面紧邻且平行于屈服段2的薄壁表面，两约束钢件之间设。
20、有将两者连接的拉结件7，连续约束体位于外层约束钢套筒1内部且与其内表面相互摩擦接触或固定；两段过渡段3中的其中一段与连续约束体之间留有间隙并与外层约束钢套筒1相互摩擦接触，两段过渡段3中的另一段与连续约束体及外层约束钢套筒1连接固定。约束钢件为槽钢9，槽钢9的槽内固定有加劲肋8，槽钢9的腹板与屈服段2平行叠置，且槽钢9的翼缘肢尖或加劲肋8的肢尖与外层约束钢套筒1的内表面相互摩擦接触或固定；约束钢件是由两根角钢10组成，两根角钢10的一肢壁背面相靠固定，两根角钢的另一肢壁与屈服段2平行叠置，角钢10两肢壁之间固定有加劲肋8，且角钢10的肢壁肢尖或加劲肋8的肢尖与外层约束钢套筒1的内表面相互摩擦接。
21、触或固定；屈服段2的薄壁钢条板的数量为两块，两块薄壁钢条板之间夹有夹衬钢板件12，两段过渡段3中的每一段包括相互平行且留有间隙的两块过渡段钢板且两块过渡段钢板之间设有将两者固定的辅助拉结件11。说明书CN101949171ACN101949174A1/6页7图1图2说明书附图CN101949171ACN101949174A2/6页8图3图4说明书附图CN101949171ACN101949174A3/6页9图5图6图7说明书附图CN101949171ACN101949174A4/6页10图8说明书附图CN101949171ACN101949174A5/6页11图9图10说明书附图CN101949171ACN101949174A6/6页12图11图12说明书附图CN101949171A。