[发明专利]一种可更换内核的整体约束分段式防屈曲支撑

说明书

本发明涉及一种可更换内核的整体约束分段式防屈曲支撑，属于结构工程领域。该防屈曲支撑由2个边段内核构件、n个中间段内核构件、2个带法兰盘的边段外围约束构件、n‑1个带法兰盘的中间段外围约束构件、2(n+1)个内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群及第二高强螺栓群组成。基于构件分段装配式设计理念，将超长超重型防屈曲支撑分成若干段，有效克服其在加工、运输、安装过程中的诸多不便。通过设置内核外侧连接盖板及内核构件分段顶紧传递轴向力，通过在内核构件上设置削弱区实现塑性损伤控制，震后只需通过拆卸高强螺栓群及内核外侧连接盖板即可将内核构件抽离更换，有效克服了传统整体约束型防屈曲支撑在破坏后无法更换内核构件的弊端。

技术领域

本专利涉及一种可更换内核的整体约束分段式防屈曲支撑，属于结构工程技术领域。

背景技术

防屈曲支撑由内核构件和外围约束构件组成，内核构件承受轴向压力，外围构件约束内核构件的横向位移，使其在轴压作用下发生全截面屈服。自上个世纪90年代的日本阪神地震和美国北岭地震以来，防屈曲支撑在美国、日本等一些发达国家进行了大量的工程实践，由于其兼具“正常使用状态及小震时的支撑作用”以及“大震作用下的耗能作用”，使其成为最好的消能减震构件之一，并在近几年得以迅速推广应用。

目前，工程中采用的整体约束型防屈曲支撑，其内核构件通常采用“一”字型、“十”字型或“工”字型构件，外围约束构件采用混凝土外围约束型构件、钢管混凝土外围约束型构件或全钢外围约束型构件，且内核构件表面与外围约束构件表面之间留有一定间隙，防止内核构件受压时横向膨胀而塞死。在正常使用状态以及小震作用下，防屈曲支撑的内核构件受力保持弹性状态，并为主体框架提供足够的刚度；大震发生时，内核构件会首先进入屈服，大量消耗地震能量，保护主体框架。

然而，在一些大型建筑物中所使用的超长超重型防屈曲支撑，由于其构件长而重，使得其在加工、运输、安装等环节有诸多不便，很大一部分资金用于重型机械运输吊装方面；此外，一旦安装完成即无法拆卸，地震发生后即使发生局部损伤也只能整体更换，造成建筑材料的严重浪费，不符合现在提倡绿色建筑的内涵。

基于此，本发明提出一种可更换内核的整体约束分段式防屈曲支撑，该防屈曲支撑可有效克服了传统超长超重型防屈曲支撑在加工、运输、安装过程中的诸多不便，以及在震后无法修复的弊端。该防屈曲支撑由2个边段内核构件、n个中间段内核构件、2个带法兰盘的边段外围约束构件、n-1个带法兰盘的中间段外围约束构件、2(n+1)个内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群以及第二高强螺栓群，其中n为正整数。本发明提出的防屈曲支撑通过内核外侧连接盖板及第一高强螺栓群传递轴向拉力，通过在内核构件上设置狗骨削弱或开槽削弱来控制各段内核构件塑性发展区域，外围约束构件仍起到防止内核构件屈曲失稳的目的。震后只需通过拆卸内核外侧连接盖板、第一高强螺栓群及第二高强螺栓群即可将有损伤的内核构件可从相应段的外围约束构件中抽离更换，震后修复工作简单快捷，也避免了因内核局部损伤而更换防屈曲支撑造成的材料浪费，且更换内核构件后的防屈曲支撑仍可继续使用，满足震后修复需求。

此外，第一高强螺栓群连接的是内核外侧连接盖板，第二高强螺栓群连接的是法兰盘。用于连接的第一高强螺栓群有传力作用和限位作用，当内核构件受拉时，第一高强螺栓群传递各内核构件上的拉力至对应的内核外侧连接盖板上，同时其限制外围约束构件滑动，此时外围约束构件不参与受力。当内核构件受压时，第一高强螺栓群限制外围约束构件滑动，外围约束构件处于受弯状态，有效约束各段内核构件屈曲失稳。

本发明采用常用板件通过合理布置即可实现长、重型整体约束型防屈曲支撑的合理分段以及内核构件的更换修复，而且无需另外设置外围约束构件的限位装置；本发明整体构造精巧且传力合理，特别适用于地震设防烈度较高地区的大型建筑，在保证重型结构抗侧力构件“承载”与“耗能”的同时，又能有效解决其运输成本昂贵以及震后无法修复等问题，降低成本，提高功效和时效。

发明内容