一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，其特征在于：由端部約束段、耗能段和支撐平直段三部分組成，兩端通過高強螺栓與梁、柱構件或節點連接形成一整體，以達到增加構件的抗側剛度的目的。采用端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，在小震作用下，本屈曲約束支撐保持彈性，在中震或大震作用時，屈曲約束支撐進入屈服階段，其良好的滯回耗能性能又可以起到阻尼器的效果。與傳統屈曲約束支撐相比，本發明在制作工藝上避免了傳統制作過程中在核心耗能構件外部加上套筒以及灌漿等過程，制作方便；該支撐可以在工廠預制成型，保證了構件質量，減小了現場施工作業工作量，節能環保。
【專利說明】
一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐
技術領域
[0001]本發明屬于建筑結構技術領域，特別是涉及一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，適用于帶屈曲約束支撐的鋼結構或者混凝土結構。
【背景技術】
[0002]在鋼結構或者鋼筋混凝土結構使用過程中，普通支撐受壓會產生屈曲現象，當支撐受壓屈曲后，剛度和承載力急劇降低。在地震或風的作用下，支撐的內力在受壓和受拉兩種狀態下往復變化。當支撐由壓曲狀態逐漸變至受拉狀態時，支撐的內力以及剛度接近為零。因而普通支撐在反復荷載作用下滯回性能較差。為解決普通支撐受壓屈曲以及滯回性能差的問題，在支撐外部設置套管，約束支撐的受壓屈曲，構成屈曲約束支撐僅芯板與其他構件連接，所受的荷載全部由芯板承擔，外套筒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入屈服，因而，屈曲約束支撐的滯回性能優良。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，可以在結構中充當“保險絲”，使得主體結構基本處于彈性范圍內。因此，屈曲約束支撐的應用，可以全面提高傳統的支撐框架在中震和大震下的抗震性能。但是傳統屈曲約束支撐通常采用鋼與混凝土組成的外圍約束，導致制作要求精度高，自重大且施工難度大，對核心單元本身存在較大附加荷載，使其推廣和使用范圍受到很大限制。
【發明內容】
[0003]發明目的:由于現有屈曲約束支撐有芯板、外套筒和填充材料等構成，制作工藝復雜，且與屈曲約束支撐相連接的構件或節點受力較大;為了克服現有技術存在的問題，本發明將引入對稱初始缺陷到傳統的普通支撐上，形成一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，是工程結構中選用屈曲約束支撐時的優先選擇。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，包括約束段和耗能段和支撐平直段，所述耗能段設置在所述支撐平直段兩端，在所述耗能段的另一端設置所述的約束段，耗能段由至少一個鉆石型耗能單元沿著支撐的軸線方向組成，所述單個鉆石型耗能單元由六個相同的鉆石型子單元沿著支撐的徑向方向圍合而成，所述鉆石型子單元由在同一平面內的六個等腰三角形板經過折疊形成的空間體組成，所述六個等腰三角形板兩兩共線并相交于一頂點，按照逆時針分別為三角形板一、三角形板二、三角形板三、三角形板四、三角形板五和三角形板六，六個等腰三角形板在平面內成一正方形或長方形，三角形板三和三角形板六關于頂點中心對稱且分別以所述正方形或長方形的一條邊為底邊，所述三角形板一和三角形板二、三角形板四和三角形板五分別位于所述正方形的另兩條邊上;三角形板二和三角形板三的公共邊、三角形板三和三角形板四的公共邊、三角形板五和三角形板六的公共邊、三角形板六和三角形板一的公共邊為峰線，三角形板一和三角形板二的公共邊和三角形板四和三角形板五的公共邊為谷線，相鄰的三角形板沿著峰線向外折疊，沿著谷線向內折疊，直至兩條谷線之間夾角成m，m為360°/n?180°，n為鉆石型耗能單元的個數，η彡2，所述向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大，向內折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變小。
[0005]所述端部約束段由方形鋼板、T型短鋼梁和連接板組成，方形鋼板焊接在耗能段端部，兩根T型短鋼梁與方形鋼板焊接連接，連接板夾在兩根T型短鋼梁中間，連接板與T型短鋼梁用高強螺栓連接。
[0006]所述支撐平直段由方形截面的鋼支撐和方形鋼板組成，方形鋼板焊接在方形截面的鋼支撐的端部，耗能段與方形鋼板焊接連接。
[0007]所述單個鉆石型耗能單元由六個相同的鉆石型子單元沿支撐截面環向依次排列形成，其中每個鉆石型子單元中的的三角形板一與相鄰鉆石型子單元的三角形板五在同一平面內且兩者相鄰的自由邊重合，鉆石型子單元中的的三角形板二與相鄰鉆石型子單元的三角形板四在同一平面內且兩者相鄰的自由邊重合。
[0008]有益效果:
本發明一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，由端部約束段、耗能段和支撐平直段構成。采用端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，由于拉壓不平衡系數較小，有利于在地震作用下保護梁柱等構件或梁柱節點。耗能段由多個鉆石型耗能單元組成，鉆石型耗能單元通過預先設置的峰線或谷線形成的折痕，使支撐在地震作用下，在預先設置的折痕處能發生較大的應變從而形成塑性鉸線，達到耗散地震能量的目的。本發明在制作工藝上避免了在核心耗能構件外部加套筒、在套筒與核心耗能構件之間灌漿等過程，簡化了加工制作過程，減小了工程造價。而且本發明能夠在工廠加工，到現場只需要用螺栓與梁柱等構件的預埋件連接，既保證了構件質量，又減小了現場的濕作業工作量，節能環保。端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐既具有一般屈曲約束支撐的布置靈活，良好的耗能性能等優點，又可以通過預先設置的初始缺陷形狀，控制支撐的屈曲形式，防止構件過早發生整體屈曲，同時可以避免在核心耗能構件外部加上套筒以及灌漿等過程，有效的簡化加工工序，具有良好的推廣效益。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為端部約束段示意圖；
圖3為耗能段示意圖；
圖4為支撐平直段示意圖；
圖5為方形鋼板不意圖；
圖6為T型短鋼梁示意圖；
圖7為連接板不意圖；
圖8為鉆石型耗能單元示意圖；
圖9為鉆石型子單元空間示意圖；
圖10為鉆石型子單元折疊前平面示意圖；
圖11為方形截面鋼支撐示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0011]圖1為端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐的結構示意圖，由端部約束段1、耗能段2和支撐平直段3組成，端部約束段I固定在梁柱節點與耗能段2之間，耗能段2固定在支撐平直段3兩端。
[0012]如圖2所示，端部約束段I由方形鋼板4、T型短鋼梁5和梁柱等構件預留的連接板6組成，方形鋼板4焊接在耗能段2端部，兩根T型短鋼梁5與方形鋼板4焊接連接，方形鋼板4和T型短鋼梁5分別見圖5、6所示。連接板6夾在兩根T型短鋼梁5中間，連接板6與T型短鋼梁5用高強螺栓連接，其中連接板6見圖7所示。
[0013]圖3中，耗能段2由六個鉆石型耗能單元7沿著支撐的軸線方向組成。圖8為鉆石型耗能單元示意圖，單個鉆石型耗能單元7由六個相同的鉆石型子單元8沿支撐截面環向依次排列形成。其中每個鉆石型子單元8中的三角形板一 9與相鄰鉆石型子單元8的三角形板五13在同一平面內且兩者相鄰的自由邊重合，鉆石型子單元8中的三角形板二 10與相鄰鉆石型子單元8的三角形板四12在同一平面內且兩者相鄰的自由邊重合。圖9所示，鉆石型子單元8由在同一平面內的六個等腰三角形板經過折疊形成的空間體組成。如圖10所示，六個三角形板兩兩共線并相交于一頂點，按照逆時針分別為三角形板一9、三角形板二 10、三角形板三11、三角形板四12、三角形板五13和三角形板六14，其中三角形板二 10和三角形板三11的公共邊、三角形板三11和三角形板四12的公共邊、三角形板五13和三角形板六14的公共邊和三角形板六14和三角形板一 9的公共邊為峰線15，三角形板一 9和三角形板二 10的公共邊和三角形板四12和三角形板五13的公共邊為谷線16，相鄰的三角形板沿著峰線15向外折疊，沿著谷線16向內折疊，直至兩條谷線16之間夾角成，所述向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大，向內折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變小。
[0014]如圖4中，支撐平直段3由方形截面的鋼支撐18和方形鋼板4組成，其中鋼支撐18見圖11所示。方形鋼板4焊接在方形截面的鋼支撐18的端部，耗能段2與方形鋼板4焊接連接。
【主權項】
1.一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，包括約束段(I)和耗能段(2)和支撐平直段(3)，所述耗能段(2)設置在所述支撐平直段(3)兩端，在所述耗能段(2)的另一端設置所述的約束段(1)，耗能段(2)由至少一個鉆石型耗能單元(7)沿著支撐的軸線方向組成，所述單個鉆石型耗能單元(7)由r個相同的鉆石型子單元(8)沿著支撐的徑向方向圍合而成，r為大于等于4的整數;所述鉆石型子單元(8)由在同一平面內的六個等腰三角形板經過折疊形成的空間體組成，所述六個等腰三角形板兩兩共線并相交于一頂點，按照逆時針分別為三角形板一 (9)、三角形板二(10)、三角形板三(11)、三角形板四(12)、三角形板五(13)和三角形板六(14)，六個等腰三角形板在平面內成一正方形或長方形，三角形板三(11)和三角形板六(14)關于頂點中心對稱且分別以所述正方形或長方形的一條邊為底邊，所述三角形板一 (9)和三角形板二(10)、三角形板四(12)和三角形板五(13)分別位于所述正方形或長方形的另兩條邊上;三角形板二(10)和三角形板三(11)的公共邊、三角形板三(11)和三角形板四(12)的公共邊、三角形板五(13)和三角形板六(14)的公共邊、三角形板六(14)和三角形板一 (9)的公共邊為峰線(15)，三角形板一 (9)和三角形板二(10)的公共邊和三角形板四(12)和三角形板五(13)的公共邊為谷線(16)，相鄰的三角形板沿著峰線(15)向外折疊，沿著谷線(16)向內折疊，直至兩條谷線(16)之間夾角成m，m為360°/n?180°，11為鉆石型耗能單元的個數，所述向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大，向內折疊是指相鄰的三角板的外法線之間的夾角變小。2.根據權利要求1所述的端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，其特征在于:所述端部約束段(I)由方形鋼板(4)、T型短鋼梁(5)和連接板(6)組成，方形鋼板(4)焊接在耗能段(2)端部，兩根T型短鋼梁(5)與方形鋼板(4)焊接連接，連接板(6)夾在兩根T型短鋼梁(5)中間，連接板(6)與T型短鋼梁(5)用高強螺栓連接。3.根據權利要求1所述的端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，其特征在于:所述支撐平直段(3)由方形截面的鋼支撐(18)和方形鋼板(4)組成，方形鋼板(4)焊接在方形截面的鋼支撐(18)的端部，耗能段(2)與方形鋼板(4)焊接連接。4.根據權利要求1所述的端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐，其特征在于:所述單個鉆石型耗能單元(7)由六個相同的鉆石型子單元(8)沿支撐截面環向依次排列形成，其中每個鉆石型子單元(8)中的三角形板一 (9)與相鄰鉆石型子單元(8)的三角形板五(13)在同一平面內且兩者相鄰的自由邊(16)重合，鉆石型子單元(8)中的的三角形板二(10)與相鄰鉆石型子單元(8)的三角形板四(12)在同一平面內且兩者相鄰的自由邊(16)重合。
【文檔編號】E04B1/98GK105888348SQ201610380804
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】蔡建國, 周宇航, 馮健, 柳楊青, 馬瑞君
【申請人】東南大學