[发明专利]全角钢式防屈曲支撑构件及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防屈曲支撑构件，具体涉及一种主要用于建筑结构工程领域中的抗侧力构件(也是一种耗能减震装置)以及其加工方法。

背景技术

现有的防屈曲支撑构件存在以下不足之处。对于方钢管约束十字形焊接芯板的传统全钢防屈曲支撑形式，其支撑节点板3分别与十字形芯板1的两端面焊接在一起。由于外套方钢管2的截面比支撑节点板3的截面小，因此另外一端的支撑节点板3必须在十字形芯板1插入钢管2之后再通过全融透对接焊缝与十字形芯板的另一端面连成一体(参见图1～2)。上述现有的防屈曲支撑构件存在生产制作时焊接量大(十字形芯板1、支撑节点板3均需要焊接而成，支撑节点板3与十字形芯板1的两端面需要焊接)，焊接量大会造成以下两类主要问题：

一、支撑构件的加工质量问题

首先，支撑节点板3以及十字形芯板1各板件之间大量的长线焊接所造成的板件的残余变形，会使十字形芯板1在插入钢管2的过程中与钢管内壁发生接触从而产生过大的摩擦力，这种摩擦力甚至会造成十字形芯板1无法穿越钢管，对其加工制作造成一定障碍。另一方面，当支撑节点板3与十字形芯板1的两端面之间进行全融透对接时，局部的热应力会使十字形芯板1与其两端的支撑节点板3之间产生相对的焊接翘曲变形，造成支撑节点板3与十字形芯板1的中心线不重合而产生偏心，这样会对支撑在实际工程中的安装带来施工上的困难。以上所述充分表明，现有的(传统的)全钢防屈曲支撑构件在生产加工方面的缺陷无法保证其成品的加工质量以及实际工程的安装质量。

二、支撑的力学性能缺陷

首先，焊接残余变形所造成的支撑节点板3与十字形芯板1之间的相对偏心会严重降低支撑构件的整体稳定性，而这种由加工随机误差所造成的相对偏心量是研究人员和工程设计人员无法如实考虑的因素，因此无法从设计上确保其具有可靠的稳定承载力；另外，板件之间的焊接所产生的热应力会大大降低十字形芯板1的低周疲劳寿命，当十字形芯板1进入大塑性应变时此类问题尤为突出，会造成十字形芯板1在地震过程中提前发生断裂而不能够充分发挥其耗能能力，而这种焊接所造成的对低周疲劳寿命的影响也是研究人员无法准确估计的。最后，在设计方面，焊接还会显著改变内芯的实际屈服轴力，使得设计屈服轴力与实际屈服轴力不一致，从而可能造成在中震作用下，支撑构件不能够先于结构屈服继而达不到保护主体结构的目的。以上所述充分说明，现有的(传统的)全钢防屈曲支撑构件的力学性能缺陷使工程设计人员无法从设计上确保其具有可靠的稳定性能及低周疲劳性能，同时也无法确保支撑构件能够先于结构屈服，这些因素都会造成此类支撑构件的设计性能与实际性能大相径庭。

综上所述，由于现有的(传统的)全钢防屈曲支撑构件在生产加工和力学性能上的缺陷，人们很难在设计方法甚至实际应用上对现有的全钢防屈曲支撑构件的实际性能提供可靠的技术保障。

发明内容

本发明为了解决现有的全钢防屈曲支撑构件存在由于自身结构带来的焊接量大、生产工艺复杂的问题，以及焊接量大导致无法保证加工质量以及实际工程的安装质量、无法从设计上确保其具有可靠的稳定性能及低周疲劳性能，同时也无法确保支撑构件能够先于结构屈服的问题，进而提供了一种全角钢式防屈曲支撑构件及其加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全角钢式防屈曲支撑构件，它包括支撑内芯、外包约束构件，所述外包约束构件由两个角钢件组成，所述两个角钢件相对夹在支撑内芯的外侧并固接成一体，所述防屈曲支撑构件还包括八个加劲肋，所述支撑内芯由四个等边角钢件组成，所述四个等边角钢件肢壁背面相靠并固接形成十字型截面，所述每个等边角钢件的两肢壁之间固装有两个加劲肋。

所述的全角钢式防屈曲支撑构件的加工方法是按照以下步骤实现的：步骤一、将四个等边角钢件肢壁背面相靠并固接形成十字型截面的支撑内芯；步骤二、将八个加劲肋分别固装在每个等边角钢件的两肢壁之间；步骤三、将两个角钢件相对夹在支撑内芯的外侧并固接成一体；步骤四、完成全角钢式防屈曲支撑构件的加工。