大軸力屈曲約束支撐及連接節(jié)點(diǎn)裝置及其安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種大軸力屈曲約束支撐及連接節(jié)點(diǎn)裝置以及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]屈曲約束支撐是一種高承載力的軸向拉壓構(gòu)件和高效的耗能減震裝置，目前已越來越多地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的抗震及減震設(shè)計(jì)當(dāng)中。屈曲約束支撐一般包括支撐內(nèi)芯和外部約束構(gòu)件，根據(jù)其在結(jié)構(gòu)中的不同功能，屈曲約束支撐可分為承載型和耗能型。承載型屈曲約束支撐一般只在彈性階段工作而不屈服，作為彈性二力桿為結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度或傳遞結(jié)構(gòu)內(nèi)力，而耗能型屈曲約束支撐則可在彈塑性范圍工作，在中、大震下通過拉壓屈服耗散地震能量。隨著多高層和超高層建筑的日益增多，對(duì)屈曲約束支撐的剛度和承載力的要求也越來越高，使支撐的軸力需求明顯增大，同時(shí)受到建筑外觀尺寸的限制，導(dǎo)致傳統(tǒng)的一字形、十字形甚至工字型內(nèi)芯截面已較難滿足此大軸力要求，往往需要采用箱型截面作為屈曲約束支撐的內(nèi)芯。此時(shí)，箱型截面屈曲約束支撐與結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)顯得尤為重要，必須使該節(jié)點(diǎn)始終保持彈性以把支撐的軸力傳遞給相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件，同時(shí)保證支撐的正常工作。顯然，上述節(jié)點(diǎn)失效對(duì)多高層建筑大震安全性的不利影響將十分顯著。
[0003]單節(jié)點(diǎn)板與箱型支撐端部開槽通過焊接連接(參見圖1-圖4)和節(jié)點(diǎn)箱型與支撐對(duì)接(參見圖5-圖8)分別是兩種實(shí)際工程中常用的箱型截面普通支撐連接節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造;普通支撐受穩(wěn)定控制，因而普通支撐的承載力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于屈服力，對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)剛度以及承載能力也較低，構(gòu)造措施也不太嚴(yán)格。但是屈曲約束支撐不由穩(wěn)定控制且會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變強(qiáng)化現(xiàn)象，導(dǎo)致其與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)所受軸力要遠(yuǎn)大于普通支撐節(jié)點(diǎn)。因此，若仍采用上述常用節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與箱型截面的屈曲約束支撐進(jìn)行連接，將存在以下問題:
[0004](I)節(jié)點(diǎn)板的平面外穩(wěn)定問題
[0005]參見圖1-圖4所示，屈曲約束支撐101的一端的單節(jié)點(diǎn)板102與箱型支撐端部103開槽通過焊接連接，箱型支撐端部103與結(jié)構(gòu)構(gòu)件104通過焊接連接，其中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件104例如可以為梁、柱等建筑的支撐結(jié)構(gòu)；當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，屈曲約束支撐101及其節(jié)點(diǎn)必須在大震下保持穩(wěn)定。然而，單板插入式連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的平面外穩(wěn)定性較差，在大軸力情況下，即使通過增大節(jié)點(diǎn)板厚度也較難滿足節(jié)點(diǎn)板的平面外穩(wěn)定性要求。雖然普通箱型支撐節(jié)點(diǎn)板的平面外穩(wěn)定性較好，但是在大軸力情況下節(jié)點(diǎn)板依然難以避免出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)板的平面外穩(wěn)定可靠性降低。
[000?] (2)節(jié)點(diǎn)連接的承載力問題
[0007]參見圖5-圖8所示，屈曲約束支撐101的一端與箱型支撐端部103通過節(jié)點(diǎn)箱型焊接，箱型支撐端部103與結(jié)構(gòu)構(gòu)件104通過焊接連接;對(duì)于采用箱型截面內(nèi)芯的耗能型屈曲約束支撐，其屈服后會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變強(qiáng)化現(xiàn)象，使得支撐節(jié)點(diǎn)所受軸力大幅提升為支撐屈服軸力的1.5-2倍。此時(shí)若仍采用與普通支撐相連的常規(guī)節(jié)點(diǎn)板構(gòu)造，則容易導(dǎo)致箱型支撐節(jié)點(diǎn)連接焊縫在地震中出現(xiàn)屈服而提前發(fā)生強(qiáng)度失效，難以維持屈曲約束支撐在大震下的正常工作性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種大軸力屈曲約束支撐及連接節(jié)點(diǎn)裝置及其安裝方法，以提高處于大軸力情況下屈曲約束支撐與結(jié)構(gòu)連接所出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)連接承載力低及節(jié)點(diǎn)板平面外穩(wěn)定性差等問題。
[0009]本發(fā)明提供了一種大軸力屈曲約束支撐及連接節(jié)點(diǎn)裝置，包括屈曲約束支撐單元;所述屈曲約束支撐單元包括內(nèi)管、外管和兩個(gè)第一加強(qiáng)肋；
[0010]所述外管外套在所述內(nèi)管上，且所述內(nèi)管的兩端分別對(duì)應(yīng)伸出所述外管的兩端；
[0011]所述外管與所述內(nèi)管之間設(shè)置有填充層，且所述外管與所述內(nèi)管固定連接；
[0012]所述內(nèi)管的兩端分別固設(shè)有所述兩個(gè)第一加強(qiáng)肋，每個(gè)所述第一加強(qiáng)肋分別位于所述內(nèi)管的內(nèi)部，且每個(gè)所述第一加強(qiáng)肋沿所述內(nèi)管的軸向延伸并延伸至所述外管的內(nèi)部。
[0013]進(jìn)一步地，所述內(nèi)管包括內(nèi)管管體和多個(gè)節(jié)點(diǎn)板;所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)板均位于所述外管的兩端的外側(cè)；
[0014]所述節(jié)點(diǎn)板包括第一節(jié)點(diǎn)板和第二節(jié)點(diǎn)板；
[0015]多個(gè)所述第一節(jié)點(diǎn)板和多個(gè)所述第二節(jié)點(diǎn)板能夠沿所述內(nèi)管管體的周向圍接形成封閉的環(huán)形，且所述第一節(jié)點(diǎn)板和所述第二節(jié)點(diǎn)板間隔設(shè)置；
[0016]沿所述內(nèi)管管體的軸向，多個(gè)所述第一節(jié)點(diǎn)板分別與所述內(nèi)管管體的兩端固定連接，多個(gè)所述第二節(jié)點(diǎn)板能夠分別與所述內(nèi)管管體的兩端固定連接；
[0017]多個(gè)所述第一節(jié)點(diǎn)板分別與所述第一加強(qiáng)肋固定連接，多個(gè)所述第二節(jié)點(diǎn)板能夠分別與所述第一加強(qiáng)肋固定連接；
[0018]所述內(nèi)管管體與所述第一加強(qiáng)肋固定連接。
[0019]進(jìn)一步地，所述大軸力屈曲約束支撐及連接節(jié)點(diǎn)裝置還包括支撐連接單元;所述屈曲約束支撐單元的所述內(nèi)管的兩端能夠分別與兩個(gè)所述支撐連接單元固定連接；
[0020]所述支撐連接單元用于連接所述屈曲約束支撐單元與結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
[0021 ]進(jìn)一步地，所述支撐連接單元包括兩個(gè)相互平行的第一連接板，還包括兩個(gè)相互平行的連接加勁板;其中，兩個(gè)所述連接加勁板固設(shè)在兩個(gè)所述第一連接板之間，且所述第一連接板的板面垂直于所述連接加勁板的板面；
[0022]兩個(gè)所述第一連接板的板邊和兩個(gè)所述連接加勁板的板邊形成環(huán)形板邊;所述環(huán)形板邊與所述內(nèi)管相應(yīng)的端面配合固定連接。
[0023]進(jìn)一步地，兩個(gè)所述第一連接板和兩個(gè)所述連接加勁板采用的材料的強(qiáng)度分別高于所述內(nèi)管采用的材料的強(qiáng)度。
[0024]進(jìn)一步地，所述支撐連接單元還包括第二加強(qiáng)肋，所述第二加強(qiáng)肋沿垂直于所述環(huán)形板邊的方向延伸；
[0025]所述第二加強(qiáng)肋固設(shè)在兩個(gè)所述第一連接板之間，且兩個(gè)所述第一連接板和/或兩個(gè)所述連接加勁板與所述第二加強(qiáng)肋固定連接；
[0026]所述第二加強(qiáng)肋與所述第一加強(qiáng)肋能夠固定連接。
[0027]進(jìn)一步地，所述環(huán)形板邊為矩形;所述第二加強(qiáng)肋與所述第一加強(qiáng)肋均為十字形加強(qiáng)肋；
[0028]所述內(nèi)管、所述外管和所述兩個(gè)第一加強(qiáng)肋的材料均為鋼材;兩個(gè)所述第一連接板和兩個(gè)所述連接加勁板的材質(zhì)均為鋼板；
[0029]所述兩個(gè)第一加強(qiáng)肋焊接在所述內(nèi)管內(nèi)部;所述連接加勁板焊接在所述第一連接板上。
[0030]本發(fā)明還提供了一種大軸力屈曲約束支撐及連接節(jié)點(diǎn)裝置的安裝方法，所述安裝方法包括:
[0031]步驟100、加工制作所述屈曲約束支撐單元和所述支撐連接單元，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)；
[0032]步驟200、在施工現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上確定對(duì)應(yīng)于固定兩個(gè)所述支撐連接單元的安裝位置，固定安裝兩個(gè)所述支撐連接單元；
[0033]步驟300、所述屈曲約束支撐單元吊裝就位；
[0034]步驟400、所述內(nèi)管的兩端分別與兩個(gè)所述支撐連接單元固定連接。
[0035]進(jìn)一步地，所述步驟400中，所述支撐連接單元和所述內(nèi)管采用的材質(zhì)均為鋼材；所述內(nèi)管為矩形管，所述內(nèi)管的兩端的端面分別焊接在兩個(gè)所述支撐連接單元的相應(yīng)端面上，形成兩條環(huán)形焊縫；
[0036]其中，兩個(gè)所述支撐連接單元采用的材料的強(qiáng)度分別高于所述內(nèi)管采用的材料的強(qiáng)度。
[0037]進(jìn)一步地，所述支撐連接單元和所述內(nèi)管采用的材質(zhì)均為鋼材;所述內(nèi)管為矩形管；
[0038]所述內(nèi)管包括內(nèi)管管體和與所述內(nèi)管管體兩端連接的多個(gè)節(jié)點(diǎn)板;所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)板均位于所述外管的兩端的外側(cè);所述節(jié)點(diǎn)板包括第一節(jié)點(diǎn)板和第二節(jié)點(diǎn)板；
[0039]兩個(gè)所述第一節(jié)點(diǎn)板和兩個(gè)所述第二節(jié)點(diǎn)板能夠沿所述內(nèi)管管體的周向圍接形成與所述內(nèi)管相應(yīng)的矩形管，且所述第一節(jié)點(diǎn)板和所述第二節(jié)點(diǎn)板間隔設(shè)置；
[0040]沿所述內(nèi)管管體的軸向，兩個(gè)所述第一節(jié)點(diǎn)板分別與所述內(nèi)管管體的兩端固定連接;所述第一節(jié)點(diǎn)板和所述內(nèi)管管體分別與所述第一加強(qiáng)肋固定連接；
[0041]所述支撐連接單元包括兩個(gè)相互平行的第一連接板，還包括兩個(gè)相互平行的連接加勁板;其中，兩個(gè)所述連接加勁板固設(shè)在兩個(gè)所述第一連接板之間，且所述第一連接板的板面垂直于所述連接加勁板的板面;兩個(gè)所述第一連接板的板邊和兩個(gè)所述連接加勁板的板邊形成環(huán)形板邊;所述環(huán)形板邊與所述內(nèi)管相應(yīng)的端面配合固定連接；
[0042]所述支撐連接單元還包括第二加強(qiáng)肋，所述