一種后裝式套管的金屬屈曲約束支撐及其構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于屈曲約束支撐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種后裝式套管的金屬屈曲約束支撐及其構(gòu)造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]普通鋼支撐受壓屈曲后受壓承載力大幅下降，具有明顯的拉壓不對稱特點，必須在結(jié)構(gòu)中成對布置才能在地震作用下發(fā)揮穩(wěn)定作用，且支撐屈曲后變形急劇增大，將對周圍圍護構(gòu)件產(chǎn)生不利影響，采用屈曲約束支撐能夠有效解決以上問題。
[0003]現(xiàn)有屈曲約束支撐主要存在以下問題:通常屈曲約束支撐作為耗能構(gòu)件，工作段較短，導(dǎo)致支撐屈服較早，影響后期變形能力，不能滿足某些情況下對支撐的大變形能力要求；芯材多采用一字型或十字型截面，芯材截面抗彎剛度有限，容易發(fā)生高階屈曲，對約束套筒要求較高；對制作精度要求高；如果約束套筒損壞，須要更換整個支撐，造價較高；將既有結(jié)構(gòu)中的普通支撐更換為屈曲約束支撐難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種后裝式套管的金屬屈曲約束支撐及其構(gòu)造方法，該屈曲約束支撐確保了支撐的變形能力，且本身具有較大的截面抗彎剛度，可降低對外套管的要求；加工量小，更換約束套筒方便。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種后裝式套管的金屬屈曲約束支撐，包括內(nèi)芯型材1，內(nèi)芯型材I選用無縫方鋼管/圓鋼管或H型鋼，內(nèi)芯型材I兩端與端板11之間采用剖口等強焊接，在內(nèi)芯型材I與端板11之間還焊接縱向加勁肋8，約束套管設(shè)置在內(nèi)芯型材I的外部，約束套管之間設(shè)置減摩墊片10，約束套管由兩個L型組合件對扣連接構(gòu)成，當(dāng)兩個L型組合件外圍采用箍板約束，則組合件對接處設(shè)有密封墊片12。
[0007]所述的L型組合件包括一個等肢角鋼2，對內(nèi)芯型材I為圓形或方形截面，等肢角鋼2的兩肢內(nèi)側(cè)分別焊接有一個槽鋼3 ;對內(nèi)芯型材I為H型截面，等肢角鋼2的一個肢內(nèi)側(cè)焊接有一個槽鋼3，沿槽鋼3長度設(shè)置多道加勁板，當(dāng)內(nèi)芯型材I為H型鋼時，每一道加勁板由I個第二橫向加勁板5焊接在槽鋼3內(nèi)側(cè)與等肢角鋼2之間；當(dāng)內(nèi)芯型材I為圓形或方形時，每一道加勁肋由2個第二橫向加勁板5焊接在槽鋼3內(nèi)側(cè)與等肢角鋼2之間、I個第一橫向加勁板4焊接在2個槽鋼3之間與等肢角鋼2凹角處、2個第三橫向加勁板6焊接在槽鋼3外側(cè)與等肢角鋼2肢端之間。
[0008]所述的兩個L型組合件之間沿縱向全長焊接，或采用抗拉材料全長加密捆綁，或通過兩個以上的金屬箍板約束，每組箍板包括2個L型金屬箍板7，通過螺栓9連接形成。
[0009]所述的一種后裝式套管的金屬屈曲約束支撐的構(gòu)造方法，其步驟如下:
[0010]步驟1:按照設(shè)計承載力與變形要求確定內(nèi)芯型材I的長度與截面尺寸，以及端板11的幾何尺寸；
[0011]步驟2:按照約束比不小于2，以及內(nèi)芯穩(wěn)定性驗算的結(jié)果估算約束套筒截面尺寸，選取相應(yīng)的等肢角鋼2和槽鋼3，按照設(shè)計變形要求確定約束套筒的長度，等肢角鋼2與槽鋼3的長度與之相等；
[0012]步驟3:按照內(nèi)芯穩(wěn)定性驗算的結(jié)果設(shè)計加勁板的數(shù)量與間距，包括第一橫向加勁板4、第二橫向加勁板5、第三橫向加勁板6沿縱向的分布，根據(jù)槽鋼3和等肢角鋼2的尺寸確定第一橫向加勁板4、第二橫向加勁板5、第三橫向加勁板6的厚度與幾何尺寸；
[0013]步驟4:按照端部連接處應(yīng)力控制水平以及支撐變形要求選取縱向加勁肋8的數(shù)量與幾何尺寸；
[0014]步驟5:對上述型材、板件除銹后完成防銹防腐處理；
[0015]步驟6:將內(nèi)芯型材I與端板11采用等強焊接，縱向加勁肋8與內(nèi)芯型材I和端板11焊接，對內(nèi)芯型材I表面局部鋪設(shè)減摩材料10，完成減摩處理；
[0016]步驟7:將第二橫向加勁板5按照步驟3的要求與槽鋼3內(nèi)壁局部焊接，之后將槽鋼3與等肢角鋼2的內(nèi)壁不連續(xù)焊接，之后在對應(yīng)第二橫向加勁板5的位置焊接第一橫向加勁板4與第三橫向加勁板6，采用不連續(xù)焊縫焊接；
[0017]步驟8:將兩個L型組合件對扣，沿縱向全長焊接，或采用抗拉材料全長加密捆綁，或由L型箍板7通過螺栓9進行連接固定，L型箍板7范圍內(nèi)的兩個L型組合件之間選取相應(yīng)厚度的密封墊片12，如果采用L型箍板7連接，按照等肢角鋼2的外表尺寸、約束套管與內(nèi)芯型材I之間保留l_2mm的間隙要求確定L型箍板7尺寸，間隙中沿芯材長度鋪設(shè)減摩材料10，且L型箍板7沿縱向按照交錯方向布置。
[0018]所述的內(nèi)芯型材I的長度與截面尺寸，還要遵循寬厚比不能超過預(yù)定的抗斷裂塑性變形能力限制。
[0019]所述的縱向加勁肋8截面尺寸需保證在端部的截面積與內(nèi)芯型材I截面積相當(dāng)，縱向加勁肋8的加勁肋長度及沿縱向的截面變化應(yīng)保證在支撐最大設(shè)計受壓變形時，約束套管不會同時受到兩端加勁肋擠壓，在支撐最大設(shè)計受拉變形時仍有部分加勁肋在約束套管中，其與內(nèi)芯型材I之間連接焊縫的承載力不低于內(nèi)芯型材I的極限抗拉承載力。
[0020]本發(fā)明的有益效果包括:該屈曲約束支撐的工作段長度系數(shù)可達0.9以上，確保了支撐的變形能力，進而在提高建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌能力方面發(fā)揮作用；采用型材作為內(nèi)芯，無焊縫，性能相對穩(wěn)定，且本身具有較大的截面抗彎剛度，可降低對外套管的要求；內(nèi)芯型材I和約束套筒基本全部采用標(biāo)準(zhǔn)型材，加工量小，制作方便；約束套筒采用后裝的方式，如其發(fā)生損壞，可保留原內(nèi)芯型材1，只更換約束套筒，既可減少屈曲約束支撐的維護費用，也可將既有結(jié)構(gòu)中的方鋼管/圓鋼管/H型鋼支撐原位改造成屈曲約束支撐。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的后裝式套管的金屬屈曲約束支撐的主視圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的后裝式套管的金屬屈曲約束支撐的俯視圖。
[0023]圖3是圖2的a_a、b_b、c_c、d-d截面不意圖，其中b_b_l為內(nèi)芯型材是圓鋼管的截面圖，其中b-b-2為內(nèi)芯型材是方鋼管的截面圖，其中b-b-3為內(nèi)芯型材是H型鋼的截面圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細的說明。
[0025]如圖1、圖2所示，一種后裝式套管的金屬屈曲約束支撐，包括內(nèi)芯型材I，內(nèi)芯型材I選用無縫方鋼管/圓鋼管或H型鋼，內(nèi)芯型材I兩端與端板11之間采用剖口等強焊接，為了加強內(nèi)芯型材I與兩端端板11之間的連接，在內(nèi)芯型材I與端板11之間還焊接縱向加勁肋8，保證內(nèi)芯型材I與端板11之間連接節(jié)點的抗拉承載力大于芯材本身的抗拉承載力，約束套管設(shè)置在內(nèi)芯型材I的外部，約束套管之間設(shè)置減摩墊片10，約束套管由兩個L型組合件對扣連接構(gòu)成，當(dāng)兩個L型組合件外圍采用箍板約束，則組合件對接處設(shè)有密封墊片12。
[0026]如圖3所示，所述的L型組合件包括一個等肢角鋼2，對內(nèi)芯型材I為圓形或方形截面，等肢角鋼2的兩肢內(nèi)側(cè)分別焊接有一個槽鋼3 ;對內(nèi)芯型材I為H型截面，等肢角鋼2的一個肢內(nèi)側(cè)焊接有一個槽鋼3，為了提高約束組合件的整體性，沿槽鋼3長度設(shè)置多道加勁板，當(dāng)內(nèi)芯型材I為H型鋼時，每一道加勁板由I個第二橫向加勁板5焊接在槽鋼3內(nèi)側(cè)與等肢角鋼2之間；當(dāng)內(nèi)芯型材I為圓形或方形時，每一道加勁肋由2個第二橫向加勁板5焊接在槽鋼3內(nèi)側(cè)與等肢角鋼2之間、I個第一橫向加勁板4焊接在2個槽鋼3之間與等肢角鋼2凹角處、2個第三橫向加勁板6焊接在槽鋼3外側(cè)與等肢角鋼2肢端之間。
[0027]所述的兩個L型組合件之間沿縱向全長焊接，或采用抗拉材料全長加密捆