[发明专利]四边约束十字形纯钢屈曲约束支撑及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构抗震防灾技术领域，属于结构减震被动控制范畴，具体涉及一种四边约束十字形纯钢屈曲约束支撑，可用于建筑结构中抵抗水平地震作用，提高结构抗震性能。背景技术 

地震灾害的强随机性与破坏性，会给人类的生命财产安全带来巨大威胁。结构在地震中倒塌的主要原因是其自身的耗能能力不足以消耗地震输入能量，从而导致结构的节点、梁、柱等关键部件发生疲劳损伤断裂破坏。为建筑结构附加耗能减震装置是减小结构地震损伤有效手段，其可使损伤集中于耗能减震装置本身，从而起到保护主体结构，减小结构关键部位构件损伤的作用。 

本发明是金属耗能减震装置的一种，即屈曲约束支撑。其通过耗能核心单元轴向拉压屈服的高效耗能机制，耗散地震输入能量。通常屈曲约束支撑有两种主要形式，即（1）钢管混凝土型屈曲约束支撑；（2）纯钢型屈曲约束支撑。纯钢型屈曲约束支撑较钢管混凝土型屈曲约束支撑轻，加工速度快，精度易控制，质量易保证。 

屈曲约束支撑的核心单元在轴向压力作用下有两种屈曲破坏模式，即整体屈曲与局部屈曲。现有的纯钢型屈曲约束支撑，都是通过加劲肋等构造措施限制了核心单元的这两种屈曲破坏模式的发生。常见的核心单元有“一”字形板和“十”字形组合断面等。 

但是，现有的纯钢型屈曲约束支撑在设计时都忽略了一个重要问题，即没有利用核心单元自身抵抗局部屈曲的能力，加劲约束措施一般采用面面接触，即加劲约束单元在核心单元的整个外表面都紧贴约束，这将不可避免地造成钢材的浪费。 

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无须使用填充材料，完全通过自身构造提供稳定约束作用的四边约束十字形纯钢屈曲约束支撑及其制作方法，用于解决现有技术中的上述问题。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种四边约束十字形纯钢屈曲约束支撑，包括横截面为十字形的芯材以及套设在所述芯材上的外围约束套筒，所述外围约束套筒的内 壁上周向均匀固定四个轴向延伸的约束件，每个约束件上具有一条轴向延伸的卡槽，所述芯材的四个侧边分别卡设在所述四个卡槽内。 

进一步地，所述约束件由两块槽钢并排构成，所述卡槽由两块槽钢之间的间隙构成。 

进一步地，所述槽钢的开口面与所述外围约束套筒的内壁贴合并且固定连接。 

进一步地，所述外围约束套筒的横截面为方形。 

进一步地，所述芯材的两端各连接一横截面为十字形的加劲板，所述加劲板与芯材间为凹凸配合连接。 

进一步地，所述加劲板的宽度和高度均大于所述芯材的宽度和高度。 

本发明还包括上述四边约束十字形纯钢屈曲约束支撑的制作方法，包括以下步骤：（1）制作横截面为十字形的芯材；（2）制作四个具有卡槽的约束件，所述卡槽的槽宽为芯板厚度；（3）制作拼装外围约束套筒的各壁板，将所述四个约束件分别焊接在组成外围约束套筒的各壁板上，并且保证四个约束件沿外围约束套筒的周向均匀分布；（4）将芯材的四个侧边插入所述四个约束件的卡槽内并且固定；（5）将所述各壁板拼装成所述外围约束套筒，并且用对接焊缝焊接固定。 

进一步地，上述步骤（2）中，所述约束件由两块槽钢并排构成，所述卡槽由两块槽钢之间的间隙构成。 

进一步地，在进行步骤（2）前，在所述芯板两端焊接加劲板。 

通过以上技术方案，本发明具有以下技术效果： 

本发明通过利用芯材自身抗局部屈曲的能力，实现芯材屈服而不屈曲的耗能机制，可极大地提高钢材利用效率，减小钢材用量，提高经济性。因此本四边约束十字形纯钢屈曲约束支撑通过将芯材的四侧分别卡设在四个约束件的卡槽内实现线接触约束，提高并且利用了芯材抗局部屈曲的能力，不必填充约束料，使得自重大大降低，钢材利用率很高，从而达到了较好的经济性。同时芯材屈服前可为结构提供较大的抗侧刚度与承载能力，其作用同普通钢支撑，但由于本发明不会发生整体失稳破坏，材料利用效率更高；芯材屈服后可耗散大量地震输入能量，为结构提供附加阻尼，是一种性能优良的金属阻尼器。 

附图说明

图1为本发明四边约束十字形纯钢屈曲约束支撑的示意图。。 

图2为图1中A-A向的侧视图。 

图3为沿图1中B-B的横截面图。 

图4为沿图1中C-C的横截面图。 

图5为沿图1中D-D的横截面图。 

图6为芯材与加劲板的拼合示意图。 

图7为本发明在建筑结构中的布置方式示意图。 

元件标号说明：