防屈曲抗震支撑结构的制作方法

1.本实用新型属于工程结构减震控制技术领域，特别是涉及一种防屈曲抗震支撑结构。


背景技术：

2.防屈曲支撑是建筑结构抗震技术中常用的一种耗能支撑构件，传统的防屈曲支撑一般由核心单元、填充单元和约束单元三部分组成。核心单元既提供支撑刚度又通过受压屈曲来实现耗能。防屈曲支撑结构的基本原理是利用核心金属材料的塑性变形来耗散能量。现有技术中的防屈曲支撑的核心单元两端设置用于与建筑结构连接的过渡段和连接端，核心单元工作段外套约束套管，工作段与约束套管之间填充无粘接性材料。
3.核心单元一般采用一根圆钢、扁钢或十字钢作为钢芯。防屈曲约束支撑的核心单元横截面设计，主要依据是其屈服承载力的设计需求。
4.市场上现有的量产钢棒、型钢、圆管的横截面梯度相对较大，且屈服强度误差很大，相应的，现有使用一根芯材作为主要耗能核心的防屈曲约束支撑，不同核心的实际屈服承载力的梯度也相对较大，不能够做到更加灵活精准的调整。当实际屈服承载力明显小于设计需求时，支撑在建筑设计地震工况下工作会非常容易发生疲劳破坏；相反的实际屈服力明显大于设计需求时，其实际屈服位移也会随之偏大，在设计工作位移下，支撑屈服后塑性变形变小，耗能能力随之变差，不足以完成减震的设计目标。市场上流通的量产型钢截面积梯度较大，难以解决相对精准的调节防屈曲支撑的屈服承载力的需求。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决上述问题，从而提供一种能够根据建筑需求更精确的定制其屈服承载力的防屈曲约束支撑结构。
6.本实用新型解决所述问题，采用的技术方案是：
7.一种防屈曲抗震支撑结构，包括核心单元和外部约束单元，核心单元两端设有用于提供过渡约束和连接作用的翼板，翼板长度方向上的轴线与核心单元的轴线平行，所述核心单元由多根截面相同的芯材组成；多芯材组合的核心单元端部外周设置若干翼板，翼板在核心单元截面上横向或纵向布置，截面积权重大的位置设置为加强翼板结构。
8.采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：
9.本实用新型提供的防屈曲抗震支撑结构，核心单元由多根芯材组合而成，可同时通过调整芯材截面积和芯材数量两种方式，实现根据建筑要求相对精准的定制支撑的屈服承载力。
10.作为优选，本实用新型更进一步的技术方案是：
11.芯材是实心钢棒、工字钢、h型钢或钢管。
12.上述特征获得的有益效果：本新型能够使用的型材种类多，降低防屈曲支撑原材的专用要求，降低造价。
13.芯材为实心钢棒或钢管时，各芯材基于核心单元中心轴对称设置，芯材两端分别与本支撑结构两端相对的翼板焊接固定。
14.上述特征获得的有益效果：此结构棒体和钢管本身不需要控制安装方向，各芯材分别进行端部固定即可，易于施工，又因焊接工作较少，焊接质量对于承载力的影响相对较小，承载力计算精确度高。
15.芯材为h型钢或工字钢时，各芯材为横纵阵列布置，互为左右的两芯材翼缘与翼缘侧边焊接，互为上下的两芯材翼缘与翼缘的板面焊接。
16.上述特征获得的有益效果：此种排列方式多种数量芯材组合的核心单元，能够充分发挥各型钢抗弯的性能。
17.核心单元为四芯h型钢或工字钢时，四芯材为上、下、左、右布置，上下两芯材翼缘与翼缘面面固接，左右两芯材上下翼缘侧边与上下两芯的腹板固接。
18.上述特征获得的有益效果：此结合形式结构紧凑，核心截面小，适合工程设计中对防屈曲支撑的截面积有限定的，或者考虑减小外部约束尺寸从而降低加工成本的情况。
19.组成一个核心单元的多根芯材截面形状相同，大小规格相同或者不同。
20.翼板外端超出芯材端部以外，互为相对的两翼板组合为一块u型组合翼板，各组合翼板相交设置，翼板内端与芯材固接。上述特征获得的有益效果：此结构核心单元隐藏于翼板内，核心单元的截面形状和大小能够不影响本抗震约束支撑端部的形状，因此不同大小的核心单元可以制为统一端面形状的连接端，大大方便安装、更换。
21.相交的两组合翼板，其中一个连接部外侧设有外插槽，另一个连接部内侧设有内插槽，内插槽与外插槽相互插合从而使两个组合翼板装配在一起。
22.上述特征获得的有益效果：此结构使翼板固连稳定，提高连接端在支撑整体进行拉伸压缩往复运动中具有更高的整体性，降低焊接对结构性能稳定性的影响。
23.约束单元端部对应于核心单元外端与翼板外端之间。
24.上述特征获得的有益效果：保证翼板相对芯材的延伸长度相对较大时，依然可以实现防屈曲支撑两端无约束的长度较小，保证支撑的抗弯性能。而翼板相对芯材的延伸长度具有比较大的调节空间时，芯材的长度就具有更大的可调整空间，便于设计加工。
附图说明
25.图1为本实用新型整体结构示意图；
26.图2为本实用新型四芯圆钢组合的核心单元实施例图；
27.图3为本实用新型四芯h型钢一种组合形式布置结构图；
28.图4为本实用新型四芯h型钢另一种组合形式布置结构图；
29.图5为本实用新型为六芯圆钢组合的核心单元示意图；
30.图6为本实用新型为组合翼板示意图；
31.图7为本实用新型为组合翼板相装配结构图。
32.图中：1、翼板；2、芯材；3、约束单元；2-1、外插槽；2-2、内插槽。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，目的仅在于更好地理解本实用新型
内容，因此，所举之例并不限制本实用新型的保护范围。
34.参见图1至图7，本实用新型提供的防屈曲抗震支撑结构，包括核心单元和外部约束单元3，核心单元两端设有用于提供过渡约束和连接作用的翼板1，翼板1长度方向上的轴线与核心单元的轴线平行，所述核心单元由多根截面相同的芯材2组成；多芯材组合的核心单元端部外周设置若干翼板1，翼板1在核心单元截面上横向或纵向布置，截面积权重大的位置设置为加强翼板结构。
35.所述的加强翼板结构指该位置翼板1间距设置的较小，或者翼板为加厚翼板。所述芯材2可以选用实心钢棒、工字钢、h型钢或钢管等常见型材。规格可以在现有常用的大小种类中按需选择。组成一个核心单元的多根芯材2截面形状相同，大小规格相同或者不同。比如，若为四芯结构，相对称的一组采用较小型钢，相对称的另一组采用较大型钢。
36.本实用新型具体组合实施例：
37.实施例一：芯材2为实心钢棒或钢管时，各芯材2基于核心单元中心轴对称设置，芯材2两端分别与本支撑结构两端相对的翼板1焊接固定。此结构棒体和钢管本身不需要控制安装方向，各芯材2分别进行端部固定即可，易于施工，又因焊接工作较少，焊接质量对于承载力的影响相对较小，承载力计算精确度高。
38.实施例二：芯材2为h型钢或工字钢时，各芯材2为横纵阵列布置，互为左右的两芯材翼缘与翼缘侧边焊接，互为上下的两芯材2翼缘与翼缘的板面焊接。此实施例优势在于，适合多种数量的芯材2组合，四根以外的其他数量芯材也可类比其进行排列；同时，能够充分的发挥型钢抗弯的性能。
39.实用例三：核心单元为四芯h型钢或工字钢时，四芯材2采用上、下、左、右布置，上下两芯材2翼缘与翼缘面面固接，左右两芯材2上下翼缘侧边与上下两芯的腹板固接。当设计需求有对支撑截面积限制，或者考虑减小外部约束尺寸从而降低加工成本，可以选用此实施例，其截面惯性矩相对于实施例二比较小，抗弯能力有所降低，适合工程设计中对防屈曲支撑的截面积有限定的情况。
40.作为本实用新型的进一步改进：翼板1外端超出芯材2端部一定长度，互为相对的两翼板1组合为一块u型组合翼板，各组合翼板相交设置，翼板1内端与芯材2固接。此结构核心单元隐藏于翼板1内，核心单元的截面形状和大小能够不影响本抗震约束支撑端部的形状，因此不同大小的核心单元可以制为统一端面形状的连接端，大大方便安装、更换。在此基础上，外部约束单元3端部对应于核心单元外端与翼板1外端之间。翼板1相对芯材2的延伸长度具有比较大的调节空间时，芯材2的长度就具有更大的可调整空间，便于设计加工。
41.再进一步的，相交的两组合翼板1，其中一个连接部外侧设有外插槽1-1，另一个连接部内侧设有内插槽1-2，内插槽1-2与外插槽1-1相互插合从而使两个组合翼板装配在一起。此方案两组合翼板以榫卯结构相配合装配在一起，然后再施焊，组合翼板之间本身自具备组合能力，避免焊缝开裂。此结构翼板1与翼板1固连稳定，提高连接端在支撑整体进行拉伸压缩往复运动中具有更高的整体性，降低焊接对结构性能稳定性的影响。不能与其它翼板组合为大翼板的单板单独通过焊接与其它翼板固接。
42.下面结合工程实际应用，对本实用新型进一步说明，根据工程要求，选定防屈曲支撑的核心单元钢材材料，然后计算出防屈曲支撑的核心单元的钢材截面积。以圆钢芯材为例，现有技术中常用圆钢直径在50mm以下的，想念规格型号之间直径差为1mm～2mm，而直径
自70mm以上的，相邻规格型号直径差距为5mm为,梯度较大，具体见以下圆钢直径规格表：
43.圆钢直径规格表
[0044][0045]
若算得核心单元钢材截面积为53.02，只能在φ80和φ85中选择一个。而依据本实用新型提供的方案可以选择两根φ42和两根φ40的钢材制作为四芯核心，该四芯钢材总计截面积为52.85，与计算结果非常接近，从而解决了现有大规格钢截面尺寸梯度大，选用核心与实际要求差距大的问题。
[0046]
本实用新型的有益效果是：
[0047]
1)核心单元由多根芯材组合而成，可同时通过调整芯材截面积和芯材数量两种方式，实现根据建筑要求相对精准的定制支撑的屈服承载力；可以统一不同大小，不同屈服承载力的防屈曲抗震支撑的端部结构；支撑的端部连接端固性好，翼板焊缝不开裂。
[0048]
以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

技术特征：
1.一种防屈曲抗震支撑结构，包括核心单元和外部约束单元，核心单元两端设有用于提供过渡约束和连接作用的翼板，翼板长度方向上的轴线与核心单元的轴线平行，其特征在于：所述核心单元由多根截面相同的芯材组成；多芯材组合的核心单元端部外周设置若干翼板，翼板在核心单元截面上横向或纵向布置，截面积权重大的位置设置为加强翼板结构。2.根据权利要求1所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：芯材是实心钢棒、工字钢、h型钢或钢管。3.根据权利要求2所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：芯材为实心钢棒或钢管时，各芯材基于核心单元中心轴对称设置，芯材两端分别与本支撑结构两端的翼板焊接固定。4.根据权利要求2所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：芯材为h型钢或工字钢时，各芯材为横纵阵列布置，互为左右的两芯材翼缘与翼缘侧边焊接，互为上下的两芯材翼缘与翼缘的板面焊接。5.根据权利要求2所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：核心单元为四芯h型钢或工字钢时，四芯材为上、下、左、右布置，其中上下两芯材翼缘与翼缘面面固接，左右两芯材上下翼缘侧边与上、下两芯的腹板固接。6.根据权利要求2所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：组成一个核心单元的多根芯材截面形状相同，大小规格相同或者不同。7.根据权利要求1至6中任一项所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：翼板外端超出芯材端部以外，同连接端互为相对的两翼板组合为一块u型组合翼板，各组合翼板相交设置，翼板内端与芯材固接。8.根据权利要求7所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：相交的两组合翼板，其中一个连接部外侧设有外插槽，另一个连接部内侧设有内插槽，内插槽与外插槽相互插合从而使两个组合翼板装配在一起。9.根据权利要求7所述防屈曲抗震支撑结构，其特征在于：约束单元端部对应于核心单元外端与翼板外端之间。

技术总结
本实用新型涉及一种防屈曲抗震支撑结构，包括核心单元和外部约束单元，核心单元两端设有用于提供过渡约束和连接作用的翼板，翼板长度方向上的轴线与核心单元的轴线平行，所述核心单元由多根截面相同的芯材组成；多芯材组合的核心单元端部外周设置若干翼板，翼板在核心单元截面上横向或纵向布置，截面积权重大的位置设置为加强翼板结构，本实用新型提供的防屈曲抗震支撑结构，核心单元由多根芯材组合而成，可同时通过调整芯材截面积和芯材数量两种方式，实现根据建筑要求相对精准的定制支撑的屈服承载力。屈服承载力。屈服承载力。


技术研发人员：商允鹏 管庆松 宋晓胜 于海军 王久伟
受保护的技术使用者：河北震安减隔震技术有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/7/17