一種雙芯板屈曲約束支撐及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑工程技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種雙芯板屈曲約束支撐及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]屈曲約束支撐是一種具有高承載力的軸向拉壓構(gòu)件和高效的耗能減震裝置,它由芯板材料、約束芯板屈曲的套管和位于芯板和套管之間的無(wú)粘結(jié)材料及填充材料組成。這是一種受拉時(shí)同普通支撐而受壓時(shí)承載力與受拉時(shí)相當(dāng)且具有消能機(jī)制的支撐。屈曲約束支撐僅芯板與其他構(gòu)件連接,所受的荷載全部由芯板承擔(dān),套管和填充材料僅約束芯板受壓屈曲,使芯板在受拉和受壓下均能進(jìn)入屈服,因此,屈曲約束支撐的滯回性能優(yōu)良。
[0003]屈曲約束支撐一方面可以避免普通支撐拉壓承載力差異顯著的缺陷,另一方面具有金屬阻尼器的耗能能力,可以在結(jié)構(gòu)中充當(dāng)“保險(xiǎn)絲”,使得主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性范圍內(nèi)。因此,屈曲約束支撐的應(yīng)用,可以全面提高傳統(tǒng)的支撐框架在中震和大震下的抗震性能。根據(jù)其在結(jié)構(gòu)中的不同功能,屈曲約束支撐可分為承載型和耗能型。承載型屈曲約束支撐一般只在彈性階段工作而不屈服,作為彈性二力桿為結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度或傳遞結(jié)構(gòu)內(nèi)力,而耗能型屈曲約束支撐則可在彈塑性范圍工作,在中、大震下通過(guò)拉壓屈服耗散地震能量。
[0004]現(xiàn)有的組合鋼管混凝土式屈曲約束支撐的芯板材料通常采用一字芯板或者常見(jiàn)的十字芯板I。
[0005]1、對(duì)于一字芯板:由于一字芯板的兩端分別增加兩塊加勁肋而變?yōu)槭纸孛妫詽M足連接段剛度大于耗能段的構(gòu)造需求,而位于矩形鋼管的中部的芯板耗能段依舊采用一字截面,這就限制了屈曲約束支撐整體的承載能力,使屈曲約束支撐僅能滿足4000kN以下的承載力需求。
[0006]2、對(duì)于十字芯板I:內(nèi)芯為十字芯板I,外套筒為鋼管2灌注混凝土3的組合結(jié)構(gòu)。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的組合鋼管混凝土式屈曲約束支撐的軸測(cè)圖,圖2為現(xiàn)有技術(shù)的組合鋼管混凝土式屈曲約束支撐的十字芯板的軸測(cè)圖,圖3為圖1中A-A處剖視圖。如圖1-3所示,這種構(gòu)造導(dǎo)致以下兩個(gè)方面的問(wèn)題:
[0007](I)性能方面:十字芯板I的軸線長(zhǎng)度方向全尺寸都存在焊接熱影響區(qū),致使鋼材材質(zhì)延性變差;而且十字芯板I的焊縫與鋼板之間容易存在咬邊等缺陷,焊縫內(nèi)部也有夾渣氣孔等不足,這些都導(dǎo)致焊縫金屬延性變差;此外,長(zhǎng)線焊接存在較大焊接殘余應(yīng)力,使十字芯板I鋼材處于三向受拉狀態(tài),容易發(fā)生脆性斷裂。上述性能方面的缺陷是導(dǎo)致十字芯板I耗能能力和延性降低的因素。
[0008](2)加工方面:十字芯板I中四條焊縫的長(zhǎng)線焊接工作,非常耗時(shí)低效,而且產(chǎn)生較大焊接殘余變形,對(duì)屈曲約束支撐的組裝和支撐的穩(wěn)定性都存在較大影響,對(duì)加工制作方法也提出了更高的要求,間接地增加了構(gòu)件的生產(chǎn)和時(shí)間成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種雙芯板屈曲約束支撐及其制造方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)的組合鋼管混凝土式屈曲約束支撐存在的加工制造問(wèn)題、并彌補(bǔ)性能質(zhì)量方面的缺陷。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]本發(fā)明提供的一種雙芯板屈曲約束支撐,包括一個(gè)雙芯板、四個(gè)加勁肋板和鋼管混凝土約束構(gòu)件;所述雙芯板由兩個(gè)外形相同的條狀平板通過(guò)各自的厚度方向上的側(cè)平面相互貼合地拼接而成,兩個(gè)所述條狀平板之間設(shè)置樹(shù)脂凝膠;兩個(gè)所述加勁肋板分別垂直地設(shè)置在所述雙芯板的兩側(cè)平面的中線上,且與所述雙芯板一個(gè)端面平齊;另外兩個(gè)所述加勁肋板分別垂直地設(shè)置在所述雙芯板的兩側(cè)平面的中線上,且與所述雙芯板的另一個(gè)端面平齊;所述鋼管混凝土約束構(gòu)件為條狀構(gòu)件,套接在所述雙芯板的側(cè)壁外。
[0012]進(jìn)一步,所述雙芯板的長(zhǎng)度大于所述鋼管混凝土約束構(gòu)件的長(zhǎng)度。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:鋼管混凝土約束構(gòu)件只為支撐提供抗彎剛度而不承受軸力,而雙芯板通過(guò)連接構(gòu)件與框架結(jié)構(gòu)相連而承受拉壓軸力,故雙芯板的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為大于鋼管混凝土約束構(gòu)件的長(zhǎng)度。
[0013]進(jìn)一步,所述雙芯板兩端的寬度大于其中間的寬度。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:雙芯板通過(guò)連接構(gòu)件與框架結(jié)構(gòu)相連而承受拉壓軸力,雙芯板的兩端寬度大,中間寬度小,保證了雙芯板耗能段的截面面積小于連接段的截面面積,進(jìn)而保證了雙芯板連接段的剛度大于耗能段的剛度,使屈曲約束支撐在承受拉壓作用中耗能段不會(huì)超出被鋼管混凝土約束構(gòu)件約束的范圍,同時(shí)保證了拉壓過(guò)程中雙芯板的連接段保持彈性。
[0014]進(jìn)一步,所述鋼管混凝土約束構(gòu)件包括鋼管和混凝土,所述混凝土灌注于所述鋼管內(nèi);所述混凝土的內(nèi)部設(shè)置有與所述雙芯板的外形相配合的空腔。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:鋼管和灌注于鋼管內(nèi)的混凝土組成剛性結(jié)構(gòu)件,用于為雙芯板提供抗彎剛度;混凝土內(nèi)部的空腔,用于容納放置雙芯板。
[0015]進(jìn)一步,所述雙芯板與所述混凝土之間設(shè)置有防粘結(jié)層。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:防粘結(jié)層一方面防止混凝土粘接在雙芯板的表面,另一方面在雙芯板的側(cè)壁和混凝土之間增加了非剛性接觸的物質(zhì),能夠?yàn)殡p芯板預(yù)留變形縫。
[0016]進(jìn)一步,所述鋼管混凝土約束構(gòu)件包括兩個(gè)槽鋼約束構(gòu)件,所述槽鋼約束構(gòu)件由槽鋼和條形的蓋板拼裝成內(nèi)有空腔的長(zhǎng)條形方管,其內(nèi)部灌注混凝土;兩個(gè)所述槽鋼約束構(gòu)件分別設(shè)置在所述雙芯板的厚度方向上的兩側(cè),且兩個(gè)所述槽鋼約束構(gòu)件的所述蓋板遠(yuǎn)離所述雙芯板。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:設(shè)置槽鋼和蓋板的組合結(jié)構(gòu),使得混凝土在蓋板未裝配時(shí)能夠灌注在槽鋼內(nèi),避免了混凝土的振搗施工困難、空腔的形成以及槽鋼約束構(gòu)件的端部膨脹,大大提高了設(shè)備的質(zhì)量安全水平。
[0017]進(jìn)一步,所述蓋板的厚度大于所述槽鋼的鋼板厚度。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:由于槽鋼的截面靠近其形心軸位置,對(duì)鋼管的抗彎剛度貢獻(xiàn)有限,且只作為模板使用,因此槽鋼的厚度可相對(duì)較薄,而遠(yuǎn)離形心軸的蓋板的厚度可相對(duì)較大,這種設(shè)置方式能夠最充分地發(fā)揮鋼材對(duì)抗彎剛度的貢獻(xiàn),節(jié)省用鋼量。
[0018]進(jìn)一步,還包括第一限位板、第二限位板、第一封板和第二封板;所述第一限位板和所述第二限位板均設(shè)置在兩個(gè)所述槽鋼約束構(gòu)件相對(duì)的側(cè)壁之間,并且分別位于所述雙芯板寬度方向的外側(cè);所述第一封板分別連接兩個(gè)所述槽鋼約束構(gòu)件,且位于所述第一限位板遠(yuǎn)離所述雙芯板的一側(cè);所述第二封板分別連接兩個(gè)所述槽鋼約束構(gòu)件,且位于所述第二限位板遠(yuǎn)離所述雙芯板的一側(cè)。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:由于雙芯板設(shè)置于兩個(gè)槽鋼約束構(gòu)件的夾縫之中,在兩個(gè)槽鋼約束構(gòu)件相對(duì)的側(cè)壁之間設(shè)置第一限位板和第二限位板,有利于固定雙芯板和兩個(gè)槽鋼約束構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系,確保了雙芯板軸向的變形縫,保證了雙芯板在軸力下的泊松效應(yīng),使得雙芯板能夠相對(duì)自由變形。同時(shí),第一封板、第二封板和兩個(gè)槽鋼約束構(gòu)件緊緊包裹在雙芯板的外側(cè),與第一限位板和第二限位板配合作用,使得雙芯板屈曲約束支撐形成整體的一個(gè)設(shè)備,結(jié)構(gòu)緊湊。并且進(jìn)一步約束了雙芯板在強(qiáng)軸方向上的變形。
[0019]進(jìn)一步,還包括兩個(gè)支撐節(jié)點(diǎn)板,所述支撐節(jié)點(diǎn)板的厚度等于所述雙芯板的厚度,用于分別連接雙芯板屈曲約束支撐與框架結(jié)構(gòu)的梁柱。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:支撐節(jié)點(diǎn)板用于連接雙芯板屈曲約束支撐與框架結(jié)構(gòu)的梁柱,其厚度與雙芯板的厚度相適配,能夠提高雙芯板屈曲約束支撐的整體支撐性能。
[0020]本發(fā)明還提供一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的雙芯板屈曲約束支撐的制造方法,包括以下步驟:
[0021 ]制作兩個(gè)所述條狀平板;
[0022]將四個(gè)所述加勁肋板焊接到兩個(gè)所述條狀平板上;
[0023]使用樹(shù)脂凝膠粘接兩個(gè)所述條狀平板;
[0024]制作所述鋼管混凝土約束構(gòu)件,