专利名称：一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型屈曲约束耗能支撑，属于工程结构耗能屈曲约束支撑领域。
背景技术：
带支撑框架结构解决了纯框架结构在地震和强风荷载作用下侧向位移过大的问题，因此在建筑结构，尤其是高层建筑结构中广泛应用。但是普通带支撑框架结构在强震作用下受压时支撑容易产生屈曲现象，极易造成支撑本身或者连接的破坏或者失效，同时支撑屈曲后的滞回耗能能力变差，难以有效耗能，从而使结构的抗震能力降低。为解决普通支撑受压屈曲的问题，从上世纪七十年代，印度、日本和美国分别发展出各种屈曲约束耗能支撑，比如Watanave等人研制的传统屈曲约束支撑、村井正敏等人研制的钢砂浆板防屈曲耗能支撑、蔡克铨等人研制的双钢板核心防屈曲耗能支撑，这些屈曲约束耗能支撑改善了传 统支撑构件在受压时屈曲的缺点，不仅实现了传统支撑的支撑构件功能，而且是一种性能优越的消能构件。传统屈曲约束支撑的核心单元为钢板，约束单元为内填砂浆或混凝土的方形钢管。大量试验表明，内填砂浆或混凝土可以为核心单元钢板提供有效约束，因此耗能性能优异。以Watanave等人研制的传统屈曲约束支撑为基础，发展出各种内填砂衆或混凝土作为核心单元约束部件的屈曲约束耗能支撑。如村井正敏等人研制的钢砂浆板防屈曲耗能支撑以两块内填充砂浆的槽型钢相互连接作为屈曲约束支撑，蔡克铨等人研制的双钢板核心防屈曲耗能支撑有两个独立的部分组成，每个部分都有核心单元和内填砂浆或混凝土的方形钢管约束单元。上述屈曲约束耗能支撑都不同程度存在自重过大的问题，在提高支撑和结构的耗能能力的同时也很大程度上增加了结构自重。蔡克铨等人对双钢板核心防屈曲耗能支撑进行改进，研制出的双核心全钢型屈曲约束耗能支撑虽然自重减轻，但是构造复杂，制作工序繁琐。另外，上述各种屈曲约束耗能支撑的核心单元的截面尺寸有突变，因此应力集中成为一个亟待解决的突出问题。总之，虽然近四十年来，屈曲约束耗能支撑发展出了这么多种类，但是自重过大、构造复杂、某些部位容易出现应力集中的问题仍然没有得到有效解决。因此，迫切需要研制一种轻巧、构造简单、造价低廉、且截面无突变的新型屈曲约束耗能支撑。
发明内容本实用新型的目的是提供一种轻巧、构造简单、且截面无突变的新型屈曲约束耗能支撑，廉价有效地实现其支撑和耗能的功能。本实用新型为一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑，包括核心单元芯管(3)、内部约束单元和外部约束单元，其特征在于所述的外部约束单元从外到内依次由外套环
(I)和外套管(2)组成。所述的内部约束单元从支撑一端到另一端依次由内套管(4)和实芯内套环(5)间隔组成。所述的外套环(I)、外套管(2)、芯管(3)、内套管(4)、实芯内套环(5)均为矩形钢
管截面。所述的内套管(4)内增加十字形内支撑(6)与内套管(4)焊接。本实用新型的优点I.耗能性能优良。本实用新型是一种十分有效的耗能构件，可以达到1/90的变形量，满足罕遇地震作用下建筑结构1/50的楼层位移变形要求，具有稳定的滞回特性和良好的低周疲劳特性，可以很大程度地提高建筑结构的抗震能力。 2.自重轻。本实用新型的外套环(I)、外套管(2)、芯管(3)、内套管(4)、实芯内套环(5)和支座(7)均为钢材，且内套管(4)内部中空，即便截面尺寸较大的情况下，采用改进型的屈曲约束耗能支撑，内套管(4)内增加十字形内支撑(6)，或者外套管(2)与芯管(3)、芯管(3)与内套管(4)之间的间隙可填充再生混凝土、橡胶混凝土等，屈曲约束耗能支撑的自重依然相对传统屈曲约束支撑较轻。3.构造简单。安装时只须将内套管(4)和实芯内套环(5)间隔着安装在芯管(3)内，再在芯管(3)外安装外套管(2)，然后按一定间距在外套管(2)外安装外套环(1)，最后将支座(7)连接在芯管(3)两端，即可完成本实用新型的组装。4.无应力集中问题。本实用新型芯管(3)通长无截面突变，因此避免了现有各种屈曲约束耗能支撑某些部位容易出现应力集中的问题。5.造价低廉、适于工厂流水线加工。可广泛应用于高层、高耸构筑物、公路铁路桥梁等新建和加固改造工程，以增大结构整体耗能能力，达到防震减灾的目的。6.可替代各种传统支撑构件。本实用新型的小截面尺寸支撑可替代钢结构厂房的刚性系杆、屋架竖向支撑、纵向或者横向水平支撑，以及网架结构构件；本实用新型的大截面尺寸支撑(必要时在内套管(4)内增加十字形内支撑(6)与内套管(4)焊接)可替代建筑框架结构支撑、厂房柱间支撑，以及公路铁路桥梁等工程结构的大型支撑。总之，本实用新型耗能性能优良、自重轻、构造简单、无应力集中问题、造价低廉、适于工厂流水线加工。因此可以广泛应用于多层高层建筑、高耸构筑物、工业厂房、公路铁路桥梁等新建和加固改造工程。
图I.本实用新型的外部结构示意图图2.本实用新型的内部构造详图图3.本实用新型的截面A处剖面详图图4.本实用新型的截面B处剖面详图图I 图4中(1)——套环；(2)——外套管；(3)——芯管；(4)——内套管；
(5)—实芯内套环；(6)—十字形内支撑；(7)—支座。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，参见图1-4。一种新型屈曲约束耗能支撑，该屈曲约束耗能支撑从外到内依次为外套环(I)、外套管(2)、芯管(3)、内套管(4)和实芯内套环(5)，内套管(4)和实芯内套环(5)从支撑一端到另一端依次间隔布置，支座(7)连接在芯管(3)两端。[0027]本实用新型的改进型，可在内套管(4)内增加十字形内支撑(6)与内套管(4)焊接，以增强内部约束单元的刚度；亦可在外套管(2)与芯管(3)、芯管(3)与内套管(4)之间的间隙可填充再生混凝土、橡胶混凝土等，以同时增强内部约束单元和外部约束单元对核心单元芯管(3)的约束。本实用新型使用时，将支座(7)与预埋在钢筋混凝土结构内的预埋件通过焊接或者高强螺栓连接。当地震、强风或者吊车荷载作用在结构上，本实用新型受压时，压力通过支座(7)传给芯管(3)，芯管(3)在外部约束(从外到内依次由外套环(I)和外套管(2)组成)和内部约束(从支撑一端到另一端依次由内套管(4)和实芯内套环(5)间隔组成)的限制下，避免芯管(3)在屈服之前局部屈曲，直至芯管(3)屈服；本实用新型受拉时，拉力通过支座(7)传给芯管(3)，直至芯管(3)屈服。在本实施例中，单位均为mm。支撑材质芯管(3)可为Q345、Q235、或者其它低屈服钢，其它部件为可为Q345、Q235。支撑尺寸外套环(Dftgd1=UTjFgD1=ISZ 135，宽度W1=28，沿宽度方向两端外径最小，正中间处外径最大；外套管(2)内径d2=121，外径D2=127， 长度L2=2998 ;芯管(3)内径d3=113，外径D3=119，长度Ls=3000 ;内套管(4)内径山=104，夕卜径D4=I 10，长度L4=2997 ;实芯内套环(5 )直径D5=I 10，宽度W5=12 20，长度L5=999，沿径向圆心处宽度最小，最外壁宽度最大。
权利要求1.一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑，包括核心单元芯管(3)、内部约束单元和外部约束单元，其特征在于所述的外部约束单元从外到内依次由外套环(I)和外套管(2)组成。
2.根据权利要求I所述的一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑，其特征在于所述的内部约束单元从支撑一端到另一端依次由内套管(4)和实芯内套环(5)间隔组成。
3.根据权利要求2所述的一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑，其特征在于所述的外套环(I)、外套管(2)、芯管(3)、内套管(4)、实芯内套环(5)均为矩形钢管截面。
4.根据权利要求I所述的一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑，其特征在于所述的内套管(4)内增加十字形内支撑(6)与内套管(4)焊接。
专利摘要一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑，属于工程结构耗能屈曲约束支撑领域。目前，各种屈曲约束支撑存在自重过大、构造复杂、造价昂贵、某些部位容易出现应力集中的问题。本实用新型包括外部约束单元外套环(1)和外套管(2)，核心单元芯管(3)，内部约束单元内套管(4)、实芯内套环(5)和十字形内支撑(6)，以及支座(7)。本实用新型可实现在支撑轴向压力和拉力作用下均屈服耗能，外套环(1)、外套管(2)、内套管(4)、实芯内套环(5)和十字形内支撑(6)限制芯管(3)的弯曲，避免芯管(3)受压屈曲。
文档编号E04B1/98GK202672400SQ20122001202
公开日2013年1月16日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者郭奇, 吴焕娟 申请人:郭奇, 吴焕娟