[发明专利]含有一字型耗能元件的屈曲约束支撑、建筑物及组装方法

说明书

本发明公开了一种含有一字型耗能元件的屈曲约束支撑、建筑物及组装方法，属于土建结构工程抵抗外力构件领域。本发明的含有一字型耗能元件的屈曲约束支撑包括可伸缩的内约束构件、套设在内约束构件外部的外约束构件、位于内约束构件和外约束构件之间的一字型耗能元件；内约束构件包括插接连接的第一方钢管和第二方钢管；一字型耗能元件包括4个一字型芯板，该4个一字型芯板的两端分别螺栓连接在第一方钢管和第二方钢管的四个面上；外约束构件的内截面为方形，用于包覆在一字型耗能元件的外部，外约束构件和一字型耗能元件之间设置有一定间隙。本发明拆卸和更换简单，屈曲约束构件方便重复利用。

技术领域

本发明涉及土建结构工程抵抗外力构件技术领域，特别是指一种含有一字型耗能元件的屈曲约束支撑、建筑物及组装方法。

背景技术

在多层或高层房屋钢结构体系中，框架是最基本的单元。支撑使钢框架具有更高的抗侧刚度和强度，减小地震时框架的侧向位移，避免或降低对非结构性构件的破坏。屈曲约束支撑克服了普通支撑受压屈曲的缺点，提高了支撑的耗能能力，减小了支撑拉压承载力的大小差异，也使计算机模拟更简单。

1994年北岭地震和1995年阪神地震以后屈曲约束支撑在新建建筑结构和现有建筑物的改造方面应用大幅度增加。各种高性能屈曲约束支撑层出不穷。但是目前的普通屈曲约束支撑存在以下局限：

1)拆除和更换繁琐：屈曲约束支撑的耗能元件在地震中需要消耗地震输入的能量，耗能不可避免的会造成耗能元件的损伤或者断裂，因此在余震或者随后的地震来临时，屈曲约束支撑的耗能减震效果可能会大打折扣。对于现存的屈曲约束支撑，尤其是以填充于钢管中的砂浆或者其他脆性非金属填充材料对耗能元件实现屈曲约束机制的屈曲约束支撑，在大地震后，如果要对耗能元件的损伤进行检测，需要拆除外约束构件，这不但操作麻烦还可能会对支撑造成损坏。即使特别的技术手段证实有必要更换已损伤的屈曲约束支撑，既有屈曲约束支撑的拆卸和新屈曲约束支撑的安装可能会十分繁琐，原因有很多，例如屈曲约束支撑端部的施工操作空间非常有限，尤其是当屈曲约束支撑与框架连接处的节点板完全或者部分被天花板或其他非结构构件遮挡时。另外许多现有的普通屈曲约束支撑通过焊缝与连接框架的节点板相连，这样更换整根支撑势必需要在节点板上施加二次焊接，二次焊接不仅难以施加，质量无法保证，而且焊接产生的热效应会影响节点板的力学性能，降低新支撑的承载力和疲劳性能。

2)可循环利用性差：一个设计合理的屈曲约束支撑应该将损伤控制于耗能元件的约束屈服段中，而屈曲约束构件应始终保持弹性，然而，现在很多传统屈曲约束支撑中屈曲约束构件的重复利用率很低，这非常不利于实现基于可持续发展理念的设计的目标。

发明内容

本发明提供一种拆卸和更换简单，屈曲约束构件方便重复利用的含有一字型耗能元件的屈曲约束支撑、建筑物及组装方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种含有一字型耗能元件的屈曲约束支撑，用作框架结构的支撑，包括可伸缩的内约束构件、套设在所述内约束构件外部的外约束构件、位于所述内约束构件和外约束构件之间的一字型耗能元件，其中：

所述内约束构件包括两个长度和外截面尺寸均相同的第一方钢管和第二方钢管，所述第一方钢管和第二方钢管插接连接，所述第一方钢管和第二方钢管互相远离的端部用于与框架结构连接；

所述一字型耗能元件包括4个一字型芯板，该4个一字型芯板的两端分别螺栓连接在所述第一方钢管和第二方钢管的四个面上，所述一字型芯板的中部两侧有切槽/切口，形成被削弱的屈服段，两端为未被削弱的非屈服段；

所述外约束构件的内截面为方形，用于包覆在所述一字型耗能元件的外部，所述外约束构件和所述一字型耗能元件之间设置有一定间隙。

进一步的，所述屈服段的外表面上沿长度方向设置有中间肋，所述外约束构件与所述中间肋螺栓连接。