[发明专利]一种冷弯型钢组合约束十字形耗能内芯防屈曲支撑构件

说明书

本发明公开了一种冷弯型钢组合约束十字形耗能内芯防屈曲支撑构件，包括十字形耗能内芯构件和外围冷弯型钢组合约束构件，十字形耗能内芯构件由数量为一块的大钢板和数量为两块的小钢板共三块变截面钢板通过角焊缝焊接而成，外围冷弯型钢组合约束构件由数量为两组的冷弯槽钢及数量为四组的冷弯角钢通过焊接而成“田”字形，十字形耗能内芯构件卡入到外围冷弯型钢组合约束构件两端的卡槽中，本发明具有冷弯型钢组合约束构件整体性强可充分发挥工作性能、冷弯角钢的设计能有效保证内芯构件高阶屈曲发展、内芯构件边缘无需进行平滑处理等优点，冷弯型钢组合约束十字形耗能内芯防屈曲支撑能增加结构水平抗侧刚度，减少结构层间位移，满足规范要求。

技术领域

本发明涉及房屋建筑结构抗震防灾减灾技术领域，特别涉及一种冷弯型钢组合约束十字形耗能内芯防屈曲支撑构件。

背景技术

纯框架体系抗侧移刚度有限，遇到强烈地震作用时大多发生严重破坏，导致建构筑物无法继续使用。为满足水平荷载作用下的结构层间位移限值，纯框架体系通过增大梁柱截面尺寸来增加其抗侧移刚度，是一种“硬抗”。不仅浪费资源，而且一定程度上限制了纯框架体系的应用。框架支撑体系作为一种延性良好的结构体系常用于抗震结构中，但普通支撑自身在承受往复荷载作用下会在屈曲后出现强度刚度退化和低周疲劳断裂等综合问题，同时上述问题无法通过改变支撑布置方式以及改变设计理念来予以解决。

防屈曲支撑又称屈曲约束支撑(Buckling restrained brace)或无粘结支撑(unbondedbrace)，1988年日本东京工业大学的和田章教授与日本新日铁公司的技术团队成功开发出在国际上具有代表性意义的防屈曲支撑。防屈曲支撑通过设置防屈曲系统以及切断轴向力传递的机制实现了在拉压两个方向均具有相近的承载力，并沿支撑全长全截面充分屈服耗能而不发生大幅值的弯曲变形。

目前，我国在工程上普遍应用的防屈曲支撑大多是外围填充混凝土钢管约束部分和轴心受力的核心部件组成，如已公开发明专利 (CN100560884C、CN101463632A等)，同时如已授权实用新型专利 (CN201521040U)给出的“外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑”均存在诸如(1)浇筑混凝土时难以保证内核构件与外围约束构件之间的预留间隙满足精度要求；(2)混凝土的现浇及振捣过程容易造成无粘结材料的局部破坏；(3)混凝土需要进行养护以待其凝结和强度的提升，而养护过程会明显延长支撑的生产周期并拖慢施工进度等问题。

此外，采用全钢外围约束截面的防屈曲支撑，如已授权实用新型专利(CN201190347Y)给出的“全角钢式防屈曲支撑构件”通过对内核构件角钢边缘处及外围约束角钢相应肢尖位置进行平滑处理来实现外围方形约束构件内角与内核构件边缘的紧密贴合，增加了施工复杂程度，同时内核构件的多波屈曲变形可能导致贴合效果下降，进而影响支撑性能。

此外，采用全钢外围约束截面的防屈曲支撑，如已公开发明专利 (CN103195186A)给出的“钢管装配式钢结构预应力防屈曲支撑”中“外围约束构件为方钢管(或圆钢管)，钢管内部四角焊有四块矩形隔板，隔板间距由计算确定”的表述显然增加了施工复杂程度。在钢管内部施焊增加施工困难的前提下，也可能导致实际施焊间距与设计不符，影响外围约束的约束效果，进而影响支撑性能。

此外，对于十字形截面内芯而言的全钢防屈曲支撑，多采用的是单个方钢管或者四角钢或者四个方钢管通过缀板连接来实现外围约束，当采用单个方钢管时，存在需要对内芯边缘及外约束方钢管相应位置进行平滑处理增加施工复杂程度的问题；当采用四角钢围护时，存在约束构件的截面始终靠近内芯的中和轴而不能充分发展，提供抗弯刚度有限的问题；当采用四个方钢管通过缀板连接时，存在四个钢管之间整体性较差，仅通过缀板连接难以保证四个钢管的共同工作性能的问题。

发明内容