[01256032]一种卡套约束耗能构件的防屈曲支撑

一、课题来源与背景

传统的屈曲约束支撑与钢框架梁柱节点通过节点板焊接连接的设计方法阻碍了屈曲约束支撑耗能作用的充分发挥。一方面，焊接节点板的焊缝往往由于焊接残余应力被过早撕裂、甚至发生脆裂等破坏现象，其次焊接节点板由于较大的应力集中过早发生平面外屈曲、屈服甚至撕裂现象。另一方面，传统的屈曲约束支撑大多采用将中空耗能段在轴向做成变截面来实现定区域耗能的目标，然而中空耗能段在使用过程中不仅会出现脆性断裂现象，而且也存在局部屈曲、后屈曲问题，其次中空耗能段与外约束管为不同截面形状，导致二者之间空隙很大，易发生扭转失稳，另外，传统的屈曲约束支撑在完成屈服耗能的功能以后，需要整体进行更换，而此时屈曲约束支撑中的核心耗能构件除中空耗能段以外其余部位钢材均未充分耗能，因此整体更换导致大量材料浪费。

二、研究的目的和意义

本发明基于屈曲约束支撑的抗震效果、破坏模式以及绿色环保的考虑，提出一种新型的、带可替换延性铸造标准件的防屈曲支撑。

该支撑明显改善了梁柱节点的应力分布、优化了核心耗能构件的破坏模式、实现了可替换延性铸造标准件与防屈曲支撑两阶段耗能、且提供了节点装配化新思路，具有重要的理论意义和广阔的工程应用前景。

三、主要的论点和论据

本发明提出一种带延性铸造标准件的防屈曲支撑，由延性铸造标准件、耗能段上卡套、耗能段下卡套、十字内芯、十字芯上卡套、十字芯下卡套、角钢连接板和高强螺栓八部分构成。

带可替换延性铸造标准件的防屈曲支撑，包括延性铸造标准件、延性铸造十字内芯、角钢连接件、十字芯上卡套、十字芯下卡套、耗能段上卡套、耗能段下卡套、高强螺栓、螺栓孔，其特征在于延性铸造十字内芯的两端分别连接有延性铸造标准件;延性铸造标准件由连接段、三角状过渡段和耗能段三部分整体构成，耗能段在径向有局部削弱;延性铸造标准件的连接段与延性铸造十字内芯采用高强螺栓通过四块角钢连接件进行拼接，形成一种带可替换延性铸造标准件的防屈曲支撑耗能构件;耗能段与延性铸造十字内芯分别通过上下卡套进行约束，上下卡套采用高强螺栓连接，形成一种卡套约束耗能构件的防屈曲支撑;所述延性铸造十字内芯是由铸钢整体浇铸而成的延性铸钢标准件。

四、创建与创新本申发明限定了延性铸造十字内芯的两端分别连接有延性铸造标准件;延性铸造标准件由连接段、三角状过渡段和耗能段三部分整体构成，耗能段在径向有局部削弱延性铸造标准件的连接段与延性铸造十字内芯采用高强螺栓通过四块角钢连接件进行拼接，形成一种带可替换延性铸造标准件的防屈曲支撑耗能构件。

五、社会经济效益与存在的问题针对现有技术中存在的传统屈曲约束支撑的内核截面采用焊接工艺制作而成，导致核心耗能构件受焊接残余应力的影响较大，焊缝容易开裂，耗能提前终止的技术问题，本发明技术方案采用了全新的技术构思，采用铸钢浇筑成型，可以减少对核心部件进行精细切割，有利于减少工时，降低加工成本，而且节省大量组装工作。

其次通过十字型内芯的两端设置延性铸造标准件，可以去除节点板，使支撑与梁柱采用延性铸造标准件连接，通过设计铸造标准件的合理几何形状来控制支撑的非弹性变形能力，缓解梁柱节点应力分布，改善低周疲劳破坏的寿命，消除非延性破坏，充分发挥支撑耗能功效。

另外，在防屈曲支撑两端增设延性铸造保准件，可以将非弹性变形定位在铸造件区域，大震后缩短了破坏位置检查的时间，铸造连接件作为一种标准件易于制作和替换，实现了对损坏较大的带延性铸造件支撑构件替换的目标，使结构能快速恢复到原始状态，很大程度上降低了修复成本。