[发明专利]一种局部低强的十字型防屈曲支撑及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑结构中的防屈曲支撑及其制作方法，特别是涉及一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑及其制作方法。

背景技术

在建筑结构的设计中，支撑是一种有效的抗侧力构件，能够大大提高结构的抗侧刚度。传统的普通支撑存在受压屈曲的问题。在地震作用时，支撑过早屈曲失效会使结构承载力下降或发生破坏。针对传统普通支撑存在的问题，出现了防屈曲支撑这一新型支撑形式，其主要包括三个部分：核心屈服耗能单元、外部屈曲约束单元和滑动机制单元。外部屈曲约束单元为核心屈服耗能单元提供侧向约束，避免核心屈服耗能单元在受压时发生整体或局部屈曲，使核心屈服耗能单元拉压性能相似，在大震时均能达到屈服耗能，且滞回曲线饱满。

虽然防屈曲支撑具有高效的性能，近年来已经在多项工程中得到了应用，但是所采用的防屈曲支撑多为从国外进口，其制造方法、性能参数等均不详，极大地制约了我国防屈曲支撑技术的应用和发展。

防屈曲支撑要求芯材的屈服和非弹性变形能够发生于被约束区段实现定点或定区域的屈服，目前国内外的防屈曲支撑大都采用变截面内芯构造来实现这一要求，即端部连接段采用较大截面或进行加强设计，以使得中心耗能段能先于其余部位进入屈服，且在约束单元中需要预留变截面的纵向变形空间。但在防屈曲支撑的研究和使用中仍然会出现过渡段、加劲肋焊接端以及切削段脆性断裂、屈曲位置随机且易产生局部屈曲和预留空间不当或初始缺陷导致约束单元受力等问题，使设计的期望性态与实际性态不符，且对于低屈服防屈曲支撑如采用切削加工成型将造成相当一部分的内芯材料浪费，这些问题也阻碍着防屈曲支撑的发展。因此，目前迫切需要立足于国产钢材类型，研发出能够使得常用高强热轧钢材具备低屈服点钢内芯性能的制作处理方式，开发适合我国国情的新型防屈曲支撑形式。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑及其制作方法，该方法能够使现有高强热轧钢材具备低屈服点钢内芯的性能，满足防屈曲支撑的需要，该防屈曲支撑采用这种具备低屈服点钢内芯性能的现有高强热轧钢材能够避免因使用变截面内芯所导致的问题。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑，包括同轴设置的十字型钢芯和外包钢管，在所述外包钢管与所述十字型钢芯之间填充有混凝土结构或砂浆结构，所述十字型钢芯通长截面相等，并将所述十字型钢芯的中间部分热处理为低强段，在所述十字型钢芯与所述外包钢管相对的表面上设置有滑动层。

所述十字型钢芯的长度大于所述外包钢管的长度，所述外包钢管的长度大于所述十字型钢芯的中间部分的长度。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：上述局部低强的建筑结构十字型防屈曲支撑制作方法，采用以下步骤：一)对通长截面相等十字型钢芯的中间部分进行热处理，使其中间部分的屈服强度和极限强度降低；二)对十字型钢芯与外包钢管相对应的长度段涂刷滑动层材料；三)将十字型钢芯放入外包钢管中并进行中心定位，使两者的中心线在同一条直线上，然后浇筑混凝土或砂浆，对混凝土或砂浆进行养护，待混凝土或砂浆的强度达到设计要求后即完成了局部低强的十字型防屈曲支撑的制作。

所述步骤一)的热处理工艺为：在室温条件下以加热速率V_h将十字型钢芯的中间部分加热到极限温度T_c，然后保温t_h，之后以冷却速率V_c使十字型钢芯的中间部分的温度从T_c下降至T₀，最后使十字型钢芯的中间部分从T₀自然冷却至室温，热处理工艺中各个参数的取值范围如下：5℃/min≤V_h≤20℃/min，700℃≤T_c≤1200℃，T₀≤550℃，10min≤t_h≤60min，0.1℃/min≤V_c≤5℃/min。

热处理工艺中各个参数的取值范围如下：5℃/min≤V_h≤15℃/min，850℃≤T_c≤1200℃，T₀＝500℃，15min≤t_h≤30min，0.3℃/min≤V_c≤1℃/min。