Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抗震防災(zāi)建筑結(jié)構(gòu)，尤其是一種屬于被動(dòng)控制范疇的減震結(jié)構(gòu)， 具體涉及一種Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐及其制作方法，可用于建筑結(jié)構(gòu)中抵 抗水平地震作用，提高結(jié)構(gòu)抗震性能。
【背景技術(shù)】
[0002] 屈曲約束支撐是一種既能提供抗側(cè)剛度又不失穩(wěn)，又能在強(qiáng)震下穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)消能 減震的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。試驗(yàn)表明，在混凝土框架內(nèi)設(shè)置屈曲約束支撐能大幅度提高承載能力、提 高結(jié)構(gòu)抗震性能，可望替代某些剪力墻，提高框架結(jié)構(gòu)使用高度。此外，屈曲約束支撐能在 工廠預(yù)制，易于標(biāo)準(zhǔn)化，安裝方便，還有加快施工速度、節(jié)約建造成本等優(yōu)勢(shì)。
[0003] 屈曲約束支撐是金屬耗能減震裝置的一種，其通過(guò)耗能核心單元軸向拉壓屈服的 高效耗能機(jī)制，耗散地震輸入能量。屈曲約束支撐構(gòu)件的種類較多，根據(jù)外圍約束構(gòu)件的材 料劃分，主要有3種類型，即混凝土約束型、鋼與混凝土組合約束型和純鋼約束型。純鋼約 束型屈曲約束支撐較前兩種屈曲約束支撐輕，加工速度快，精度易控制，質(zhì)量易保證。
[0004] 屈曲約束支撐的核心單元在軸向壓力作用下有兩種屈曲破壞模式，即整體屈曲與 局部屈曲?，F(xiàn)有的純鋼型屈曲約束支撐，都是通過(guò)加勁板等構(gòu)造措施限制了核心單元的這 兩種屈曲破壞模式的發(fā)生。常見(jiàn)的核心單元有"一"字形板和"十"字形組合斷面等。
[0005] 但是，現(xiàn)有的純鋼型屈曲約束支撐外圍約束套筒在加工中存在制作復(fù)雜，焊縫多， 核心單元和外圍約束套筒之間組裝復(fù)雜，加工工期長(zhǎng)，加工制作成本較高，這將不利于標(biāo)準(zhǔn) 化作業(yè)和大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種制作簡(jiǎn)單，組裝方便， 加工工期短，加工制作成本較低，完全通過(guò)自身構(gòu)造起到穩(wěn)定約束作用的一種Z型套筒約 束一字形純鋼屈曲約束支撐及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 一種Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐，包括橫截面為一字形的芯板、無(wú)粘 結(jié)材料層以及套設(shè)在所述芯板上的外圍約束套筒，所述外圍約束套筒橫截面為Z型，長(zhǎng)度 方向上下兩側(cè)翼緣內(nèi)壁各1/3位置處各設(shè)置兩根通長(zhǎng)的小直徑圓鋼，所述小直徑圓鋼與外 圍約束套筒的內(nèi)壁貼合并且固定連接，所述芯板的外部包裹無(wú)粘結(jié)材料層，由所述無(wú)粘結(jié) 材料層包裹的所述芯板緊貼在所述外圍約束套筒內(nèi)。
[0009] 所述外圍約束套筒由中間空腔的Z型鋼板組成。
[0010] 所述Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐還包括固定在所述芯板兩端的加勁 板，所述外圍約束套筒在所述加勁板的位置開(kāi)槽，使所述加勁板暴露在所述外圍約束套筒 外面。
[0011] 所述加勁板與所述芯板垂直固定。
[0012] 所述Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐還包括固定在所述芯板中心并和所 述芯板表面垂直的大直徑圓鋼，在所述大直徑圓鋼垂直的外圍約束套筒外面再固定一塊直 徑是所述大直徑圓鋼直徑兩倍的圓環(huán)，所述圓環(huán)厚度等于所述Z型套筒腹部壁板厚度，使 所述大直徑圓鋼卡在所述外圍約束套筒4和圓環(huán)中。
[0013] 一種Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐的制作方法，所述制作方法包括以下 步驟：
[0014] (1)用折板機(jī)制作兩塊L型壁板，所述L型壁板的折彎角為90度；
[0015] (2)制作一根長(zhǎng)度等于兩倍L型壁板厚度的大直徑圓鋼；并且所述大直徑圓鋼固 定在所述芯板中心并和所述芯板1表面垂直；
[0016] (3)用無(wú)粘結(jié)材料層包裹在所述芯板外圍四個(gè)面；
[0017] (4)制作四根比所述外圍約束套筒短6~12倍套筒腹部壁板厚的小直徑圓鋼，所 述小直徑圓鋼端部打磨，并且所述小直徑圓鋼焊接固定在外圍約束套筒上下的各1/3內(nèi)壁 寬度位置，兩端長(zhǎng)度方向比所述外圍約束套筒各短為套筒腹部壁板厚3~6倍；
[0018] (5)將所述兩塊L型壁板的側(cè)板開(kāi)槽，開(kāi)槽高度位置的中心線和所述加勁板的中 心線重合，開(kāi)槽寬度等于所述加勁板的厚度加上焊縫的厚度和無(wú)粘結(jié)材料厚度，開(kāi)槽長(zhǎng)度 等于所述加勁板在所述外圍約束套筒內(nèi)的長(zhǎng)度加上1/50所述屈曲約束支撐的長(zhǎng)度，所述 外圍約束套筒內(nèi)的槽深方向?yàn)榘雸A，使所述加勁板暴露在所述外圍約束套筒外面；
[0019] (6)在所述芯板中心并和所述芯板表面垂直的大直徑圓鋼位置對(duì)應(yīng)的外圍約束套 筒外面再固定一塊直徑是所述大直徑圓鋼直徑兩倍的圓環(huán)，所述圓環(huán)厚度等于所述Z型套 筒腹部壁板厚度，使所述大直徑圓鋼卡在所述外圍約束套筒和圓環(huán)中；
[0020] (7)制作拼裝外圍約束套筒的兩塊L型壁板，將所述兩塊L型壁板焊接組成外圍約 束套筒；所述外圍約束套筒的寬度為所述芯板厚度加上所述兩面無(wú)粘結(jié)材料層厚度，使所 述無(wú)粘結(jié)材料層包裹的芯板緊貼在所述外圍約束套筒內(nèi)。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 本發(fā)明通過(guò)利用芯材自身抗局部屈曲的能力，實(shí)現(xiàn)芯材屈服而不屈曲的耗能機(jī) 制，可極大地提高鋼材利用效率，減小鋼材用量；同時(shí)，由于制作簡(jiǎn)單，組裝方便，使加工工 期縮短，加工制作成本較低，這將有利于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐的示意圖；
[0024] 圖2為圖1中A-A向的俯視圖；
[0025] 圖3為芯板的俯視圖；
[0026] 圖4為圖1中B-B向的側(cè)視圖；
[0027] 圖5為沿圖1中C-C的橫截面圖；
[0028] 圖6為沿圖1中D-D的橫截面圖；
[0029] 圖7為沿圖1中E-E的橫截面圖；
[0030] 圖8為沿圖3中F-F的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032] 參見(jiàn)圖1_8，Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐，由一字形核心鋼板1、小直徑 圓鋼2、大直徑圓鋼3、外圍約束套筒4、無(wú)粘結(jié)構(gòu)造層5 (由于該層太薄，圖中無(wú)法顯示）和 加勁板6組成，其中各零部件的具體結(jié)構(gòu)形狀和相互之間的連接關(guān)系如下所述。
[0033] 圖1-8示出了本發(fā)明和Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐的一種實(shí)施方式， 包括橫截面為一字形的芯板1以及套設(shè)在芯板1上的外圍約束套筒4,外圍約束套筒4的上 下內(nèi)壁上相對(duì)固定設(shè)置四根比所述外圍約束套筒短約6~12倍套筒腹部壁板厚的小直徑 圓鋼2。小直徑圓鋼2與外圍約束套筒4的內(nèi)壁貼合并且固定連接，芯板1的外部包裹無(wú)粘 結(jié)材料層5,由無(wú)粘結(jié)材料層5包裹的芯板1緊貼在所述外圍約束套筒4內(nèi)。
[0034]根據(jù)我國(guó)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，若僅在"一"字形核心單元的兩側(cè)邊采用線接觸約 束，并保證核心鋼板的寬厚比不大于
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐，包括橫截面為一字形的芯板（I)、無(wú)粘 結(jié)材料層（5)以及套設(shè)在所述芯板（1)上的外圍約束套筒（4)，其特征在于：所述外圍約束 套筒（4)橫截面為Z型，長(zhǎng)度方向上下兩側(cè)翼緣內(nèi)壁各1/3位置處各設(shè)置兩根通長(zhǎng)的小直 徑圓鋼（2)，所述小直徑圓鋼（2)與外圍約束套筒（4)的內(nèi)壁貼合并且固定連接，所述芯板 (1)的外部包裹無(wú)粘結(jié)材料層（5)，由所述無(wú)粘結(jié)材料層（5)包裹的所述芯板（1)緊貼在所 述外圍約束套筒（4)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐，其特征在于，所述 外圍約束套筒（4)由中間空腔的Z型鋼板組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐，其特征在于：還包 括固定在所述芯板（1)兩端的加勁板（6)，所述外圍約束套筒（4)在所述加勁板（6)的位置 開(kāi)槽，使所述加勁板（6)暴露在所述外圍約束套筒（4)外面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐，其特征在于，還包 括固定在所述芯板（1)中心并和所述芯板（1)表面垂直的大直徑圓鋼（3)，在所述大直徑圓 鋼（3)垂直的外圍約束套筒（4)外面再固定一塊直徑是所述大直徑圓鋼（3)直徑兩倍的圓 環(huán)，所述圓環(huán)厚度等于所述Z型套筒腹部壁板厚度，使所述大直徑圓鋼（3)卡在所述外圍約 束套筒⑷和圓環(huán)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐，其特征在于，所述 加勁板（6)與所述芯板（1)垂直固定。
6. -種權(quán)利要求1所述的Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐的制作方法，其特征 在于，所述制作方法包括以下步驟： 1) 用折板機(jī)制作兩塊L型壁板，所述L型壁板的折彎角為90度； 2) 制作一根長(zhǎng)度等于兩倍L型壁板厚度的大直徑圓鋼（3);并且所述大直徑圓鋼（3) 固定在所述芯板（1)中心并和所述芯板（1)表面垂直； 3) 用無(wú)粘結(jié)材料層（5)包裹在所述芯板（1)外圍四個(gè)面； 4) 制作四根比所述外圍約束套筒（4)短6~12倍套筒腹部壁板厚的小直徑圓鋼（2)，所 述小直徑圓鋼（2)端部打磨，并且所述小直徑圓鋼（2)焊接固定在外圍約束套筒上下的各 1/3內(nèi)壁寬度位置，兩端長(zhǎng)度方向比所述外圍約束套筒（4)各短為套筒腹部壁板厚3~6倍； 5) 將所述兩塊L型壁板的側(cè)板開(kāi)槽，開(kāi)槽高度位置的中心線和所述加勁板（6)的中心 線重合，開(kāi)槽寬度等于所述加勁板(6)的厚度加上焊縫的厚度和無(wú)粘結(jié)材料厚度，開(kāi)槽長(zhǎng) 度等于所述加勁板（6)在所述外圍約束套筒（4)內(nèi)的長(zhǎng)度加上1/50所述屈曲約束支撐的 長(zhǎng)度，所述外圍約束套筒（4)內(nèi)的槽深方向?yàn)榘雸A，使所述加勁板（6)暴露在所述外圍約束 套筒⑷外面； 6) 在所述芯板（1)中心并和所述芯板（1)表面垂直的大直徑圓鋼（3)位置對(duì)應(yīng)的外 圍約束套筒（4)外面再固定一塊直徑是所述大直徑圓鋼（3)直徑兩倍的圓環(huán)，所述圓環(huán)厚 度等于所述Z型套筒腹部壁板厚度，使所述大直徑圓鋼（3)卡在所述外圍約束套筒（4)和 圓環(huán)中； 7) 制作拼裝外圍約束套筒（4)的兩塊L型壁板，將所述兩塊L型壁板焊接組成外圍約 束套筒（4);所述外圍約束套筒（4)的寬度為所述芯板（1)厚度加上所述兩面無(wú)粘結(jié)材料 層（5)厚度，使所述無(wú)粘結(jié)材料層（5)包裹的芯板（1)緊貼在所述外圍約束套筒（4)內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Z型套筒約束一字形純鋼屈曲約束支撐及其制作方法，包括橫截面為一字形的芯板、無(wú)粘結(jié)材料層以及套設(shè)在所述芯板上的外圍約束套筒，所述外圍約束套筒橫截面為Z型，長(zhǎng)度方向上下兩側(cè)翼緣內(nèi)壁各1/3位置處各設(shè)置兩根通長(zhǎng)的小直徑圓鋼，所述小直徑圓鋼與外圍約束套筒的內(nèi)壁貼合并且固定連接，所述芯板的外部包裹無(wú)粘結(jié)材料層，由所述無(wú)粘結(jié)材料層包裹的所述芯板緊貼在所述外圍約束套筒內(nèi)。本發(fā)明通過(guò)將芯板的兩側(cè)分別卡設(shè)在Z型套筒腹板約束件內(nèi)實(shí)現(xiàn)面接觸約束，提高并且利用了芯材抗局部屈曲的能力，不必填充約束料，使得自重大大降低，鋼材利用率很高，從而達(dá)到了較好的經(jīng)濟(jì)性。
【IPC分類】E04B1-98
【公開(kāi)號(hào)】CN104805927
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510225508
【發(fā)明人】吳志平
【申請(qǐng)人】上海源同建筑科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日