一种屈曲约束支撑及连接节点结构论文和设计-周云

全文摘要

本实用新型提供一种屈曲约束支撑，包括垫板、至少三块约束板和至少两块核心板，所述约束板与所述核心板间隔设置，且位于最上侧和最下侧的均为所述约束板，所述核心板的左右两侧均设有所述垫板，所述垫板位于两块相邻的所述约束板之间，所述约束板与所述垫板通过第一高强螺栓连接，所述核心板包括工作段和设置在所述工作段两端的连接段，所述工作段位于所述核心板与所述约束板叠合部分，所述工作段上沿所述核心板的长度方向设置多个开孔，所述约束板与所述工作段通过第二高强螺栓连接，所述第二高强螺栓位于两个相邻的所述开孔之间，体积较小、连接方便、便于制造、无需焊接、构造简单。本实用新型还提供一种包括上述屈曲约束支撑的连接节点结构。

主设计要求

1.一种屈曲约束支撑，其特征在于，包括垫板、至少三块约束板和至少两块核心板，所述约束板与所述核心板间隔设置，且位于最上侧和最下侧的均为所述约束板，所述核心板的左右两侧均设有所述垫板，所述垫板位于两块相邻的所述约束板之间，所述约束板与所述垫板通过第一高强螺栓连接，所述核心板包括工作段和设置在所述工作段两端的连接段，所述工作段位于所述核心板与所述约束板叠合的部分，所述工作段上沿所述核心板的长度方向设置多个开孔，所述约束板与所述工作段通过第二高强螺栓连接，且所述第二高强螺栓位于两个相邻的所述开孔之间。

设计方案

2.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑，其特征在于，所述垫板、所述约束板和所述核心板均为矩形钢板。

3.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑，其特征在于，所述垫板上沿所述垫板的长度方向等距、均匀设置多个第一螺栓孔，所述第一高强螺栓安装于所述第一螺栓孔内。

4.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑，其特征在于，所述开孔形状一致且在所述工作段上等距、均匀设置，所述工作段的中心线与所述约束板的中心线重合，所述工作段的中心线两侧的所述开孔的数量相等，所述工作段的中心线上设置有第二螺栓孔，所述第二高强螺栓安装于所述第二螺栓孔内。

5.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑，其特征在于，所述核心板的周围设有无粘结材料层。

6.根据权利要求5所述的屈曲约束支撑，其特征在于，所述垫板的厚度为所述无粘结材料层的厚度的两倍与所述核心板的厚度之和。

7.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑，其特征在于，两块相邻的所述核心板之间的距离与所述核心板连接的节点板的厚度相等，所述核心板与所述节点板通过第三高强螺栓连接。

8.一种连接节点结构，其特征在于，包括节点板和权利要求1至7任一项所述的屈曲约束支撑，所述屈曲约束支撑包括间隔设置的核心板和约束板，所述核心板包括工作段和连接段，所述节点板的数量比所述核心板的数量少一块，所述节点板插入两块相邻的所述核心板的连接段之间，所述节点板与所述连接段通过第三高强螺栓连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑抗震设计领域，特别是涉及一种屈曲约束支撑及连接节点结构。

背景技术

屈曲约束支撑作为一种无论受拉还是受压都能实现全截面屈服的轴向受力构件，与传统支撑相比具有良好的耗能能力和稳定的滞回性能。它既可以用于给结构提供侧向刚度，又可以通过屈服耗能以减小结构在地震或振动作用下的反应，近年来被广泛应用于结构加固改造或消能减振设计。屈曲约束支撑主要由核心单元和外约束单元构成，核心单元是主要受力构件，外约束单元限制核心单元的面外变形。

板式屈曲约束支撑因其体积较小，布置灵活，对建筑功能的影响较小，近年来倍受国内外专家学者的青睐。随着装配式结构的推广，钢板装配式屈曲约束支撑也因其安装拆卸方便，可检查更换受损部件等优势而得以充分发展和广泛应用。

目前，钢板装配式屈曲约束支撑存在以下问题：(1)承载力不高。为了提高传统一字型钢板装配式屈曲约束支撑的承载力，往往采取两种方式：一是增加板厚，但《建筑消能减震技术规程》(JGJ297-2013) 对屈曲约束支撑的核心单元板厚有限值要求，同时随着钢板厚度的增加，在冶炼、轧制、加工过程中钢板内部存在的非金属杂质物、微裂纹、微孔洞等初始缺陷也越多，对钢材的耗能能力和疲劳性能造成一定的影响；二是改变截面形式，将一字型核心单元更换为型钢核心单元或焊接十字形核心单元，虽然随着核心单元截面积的增大，承载力有所增加，但是在核心构件加工过程中需要焊接，焊接会产生残余应力和残余变形，同时也会使钢材硬化变脆，这对支撑的性能会造成一定的不利影响。(2)稳定性较差。一字型构造的面外刚度较弱，连接段较长，易发生支撑的面外整体失稳和局部失稳。(3)端部连接复杂。传统一字型钢板装配式屈曲约束支撑在与节点板连接时，首先要在节点板焊接加劲肋，然后与屈曲约束支撑端部对接，再通过八块拼接板用螺栓相连，连接十分不便。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型的目的是提供一种体积较小、连接方便、便于制造、无需焊接、构造简单的屈曲约束支撑。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的屈曲约束支撑，包括垫板、至少三块约束板和至少两块核心板，所述约束板与所述核心板间隔设置，且位于最上侧和最下侧的均为所述约束板，所述核心板的左右两侧均设有所述垫板，所述垫板位于两块相邻的所述约束板之间，所述约束板与所述垫板通过第一高强螺栓连接，所述核心板包括工作段和设置在所述工作段两端的连接段，所述工作段位于所述核心板与所述约束板叠合的部分，所述工作段上沿所述核心板的长度方向设置多个开孔，所述约束板与所述工作段通过第二高强螺栓连接，且所述第二高强螺栓位于两个相邻的所述开孔之间。

可选地，所述垫板、所述约束板和所述核心板均为矩形钢板。

进一步地，所述垫板上沿所述垫板的长度方向等距、均匀设置多个第一螺栓孔，所述第一高强螺栓安装于所述第一螺栓孔内。

进一步地，所述开孔形状一致且在所述工作段上等距、均匀设置，所述工作段的中心线与所述约束板的中心线重合，所述工作段的中心线两侧的所述开孔的数量相等，所述工作段的中心线上设置有第二螺栓孔，所述第二高强螺栓安装于所述第二螺栓孔内。

进一步地，所述核心板的周围设有无粘结材料层。

进一步地，所述垫板的厚度为所述无粘结材料层的厚度的两倍与所述核心板的厚度之和。

进一步地，两块相邻的所述核心板之间的距离与所述核心板连接的节点板的厚度相等，所述核心板与所述节点板通过第三高强螺栓连接。

本实用新型还提供一种连接节点结构，包括节点板和上述屈曲约束支撑，所述屈曲约束支撑包括间隔设置的核心板和约束板，所述核心板包括工作段和连接段，所述节点板的数量比所述核心板的数量少一块，所述节点板插入两块相邻的所述核心板的连接段之间，所述节点板与所述连接段通过第三高强螺栓连接。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型采用多块核心板，一方面，避免了核心单元钢板过厚带来的各种初始缺陷，另一方面，可满足较大承载力的需求，扩大了板式屈曲约束支撑的适用范围；核心板上设有多个开孔，将屈曲约束支撑发生轴向拉压时的塑性变形集中于开孔段，实现“定点屈服”、“多点同时屈服耗能”，充分发挥钢材的耗能效率，并且可改变开孔的形状和大小以适应不同的刚度和强度的需求，设计灵活；本实用新型的核心板与约束板之间通过第二高强螺栓连接，第二高强螺栓位于开孔之间，两个开孔之间为弹性区域，第二高强螺栓设于此可避免第二高强螺栓在屈曲约束支撑的受力过程中的应力集中，使得屈曲约束支撑的性能得以充分发挥；在本实用新型中，相邻的核心板之间留有间隙可供节点板插入，使连接更加方便可靠，不必因端部加劲肋的焊接导致屈曲约束支撑的疲劳性能下降。

2、本实用新型的核心板的工作段中心线两侧的开孔数量相等，且第二高强螺栓连接的第二螺栓孔位于工作段中心线上，使第二高强螺栓位于均匀的弹性区域，进一步避免应力集中。

附图说明

图1为实施例的屈曲约束支撑的俯视图。

图2为实施例的屈曲约束支撑的正视图。

图3为实施例的屈曲约束支撑的侧视图。

图4为实施例的约束板的示意图。

图5为实施例的垫板的示意图。

图6为实施例的核心板的示意图。

图7为实施例的连接节点结构的示意图。

其中，1、核心板；1-1、工作段；1-2、连接段；2、垫板；3、约束板；4、第一高强螺栓；5、开孔；6、第二高强螺栓；7、第一螺栓孔；8、第二螺栓孔；9、无粘结材料层；10、节点板；11、第三高强螺栓。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1至图7，本实施例的屈曲约束支撑包括垫板2、至少三块约束板3和至少两块核心板1，约束板3与和核心板1间隔设置，且位于最上侧和最下侧的均为约束板3，核心板1的左右两侧均设有垫板2，垫板2位于两块相邻的约束板3之间，约束板3与垫板2通过第一高强螺栓4连接，核心板1包括工作段1-1和设置在工作段1-1两端的连接段 1-2，工作段1-1位于核心板1与约束板3叠合的部分，工作段1-1上沿核心板1的长度方向设置多个开孔5，约束板3与工作段1-1通过第二高强螺栓6连接，且第二高强螺栓6位于两个相邻的开孔5之间。在本实施中，工作段1-1的开孔5处的截面积小于其余部分的截面积，在地震或震动作用下，开孔5处首先进入屈服耗能。本实施例采用多块核心板1，一方面，避免了核心单元钢板过厚带来的各种初始缺陷，另一方面，可满足较大承载力的需求，扩大了板式屈曲约束支撑的适用范围；核心板1上设有多个开孔5，将屈曲约束支撑发生轴向拉压时的塑性变形集中于开孔段，实现“定点屈服”、“多点同时屈服耗能”，充分发挥钢材的耗能效率，并且可改变开孔5的形状和大小以适应不同的刚度和强度的需求，设计灵活；本实施例的核心板1与约束板3之间通过第二高强螺栓6连接，第二高强螺栓6位于开孔5之间，两个开孔5 之间为弹性区域，第二高强螺栓6设于此可避免第二高强螺栓6在屈曲约束支撑的受力过程中的应力集中，使得屈曲约束支撑的性能得以充分发挥，防止传统的卡口连接方式会导致应力集中；在本实施例中，相邻的核心板1之间留有间隙可供节点板插入，使连接更加方便可靠，不必因端部加劲肋的焊接导致屈曲约束支撑的疲劳性能下降。

在本实施例中，垫板2、约束板3和核心板1均为矩形钢板，为一字型钢板，易于制造，方便连接。此外，垫板2上沿垫板2的长度方向等距、均匀设置多个第一螺栓孔7，第一高强螺栓4安装于第一螺栓孔7内。

本实施例的开孔5形状一致且在工作段1-1上等距、均匀设置，工作段1-1的中心线与约束板3的中心线重合，工作段1-1的中心线两侧的开孔5的数量相等，工作段1-1的中心线上设置有第二螺栓孔 8，第二高强螺栓6安装于第二螺栓孔8内，使工作段1-1各处的屈服性能相等，使第二高强螺栓两侧6两侧的弹性区域均匀，降低第二高强螺栓6对屈服性能的影响，本实施例在工作段1-1的中心线上设置两个第二高强螺栓6。

另外，本实施例的核心板1的周围设有无粘结材料层9。垫板2 的厚度为无粘结材料层9的厚度的两倍与核心板1的厚度之和，使约束板3与垫板2、核心板1的连接平整，防止板间有空隙。本实施例的两块相邻的核心板1之间的距离与核心板1连接的节点板10的厚度相等，核心板1与节点板10通过第三高强螺栓11连接，使节点板 10与两侧的核心板1均能连接，连接牢固。

本实施例还提供一种连接节点结构，包括节点板10和上述的屈曲约束支撑，屈曲约束支撑包括间隔设置的核心板1和约束板3，核心板1包括工作段1-1和连接段1-2，节点板10的数量比核心板1 的数量少一块，节点板10插入两块相邻的核心板1的连接段1-2之间，节点板10与连接段1-2通过第三高强螺栓11连接，节点板10 交替插入间隔设置核心板1之间，可使屈曲约束支撑在连接节点的安装稳固。

综上，本实施例的屈曲约束支撑采用多块核心板1，约束板3与和核心板1间隔设置，且位于最上侧和最下侧的均为约束板3，核心板1的左右两侧均设有垫板2，垫板2位于两块相邻的约束板3之间，约束板3与垫板2通过第一高强螺栓4连接，核心板1包括工作段 1-1和设置在工作段1-1两端的连接段1-2，工作段1-1位于核心板 1与约束板3叠合的部分，工作段1-1上沿核心板1的长度方向设置多个开孔5，约束板3与工作段1-1通过第二高强螺栓6连接，且第二高强螺栓6位于两个相邻的开孔5之间，使屈曲约束支撑体积较小、连接方便、便于制造、无需焊接、构造简单。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

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主设计要求

设计方案

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