一种多级多重防屈曲大耗能巨型支撑及其加工方法
【专利摘要】本发明涉及一种多级多重防屈曲大耗能巨型支撑及其加工方法，属于建筑【技术领域】。所述巨型支撑包括约束外钢管及两侧端板，所述约束外钢管内设置中心管组及周边管组，所述中心管组及周边管组分别通过分级套箍约束，在约束外钢管和中心管组及周边管组间以及各管组内钢管内部分别浇筑混凝土。本发明采用有效隔离的方式，避免约束混凝土破坏，其耗能能力显著提升。具有耗能能力强、加工简单、安装方便等优点，使结构拥有良好的抗震性能、延性和滞回耗能能力。
【专利说明】一种多级多重防屈曲大耗能巨型支撑及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑【技术领域】，特别是涉及一种建筑结构振动控制的多级多重防屈曲大耗能巨型支撑及其加工方法。
【背景技术】
[0002]地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。世界上每年发生破坏性地震近千次，一次大地震可引起上千亿美元的经济损失，导致几十万人死亡或严重伤残。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震造成的人员伤亡居世界首位，经济损失也十分巨大。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因。地震发生时，地面振动引起结构的地震反应。对于基础固接于地面的建筑结构物，其反应沿着高度从下到上逐层放大。由于结构物某部位的地震反应(加速度、速度或位移)过大，使主体承重结构严重破坏甚至倒塌；或虽然主体结构未破坏，但建筑饰面、装修或其它非结构配件等毁坏而导致严重损失；或室内昂贵仪器、设备破坏导致严重的损失。为了避免上述灾害的发生，人们必须对结构体系的地震反应进行控制，并消除结构体系的“放大器”作用。
[0003]结构消能减振技术是把结构的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能杆件，或在结构的某些部位(层间空间、节点、连接缝等)安装消能装置。在小风或小震时，这些消能杆件(或消能装置)和结构本身具有足够的侧向刚度，结构处于弹性状态；当出现大震或大风时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先开始工作，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使结构的动能或弹性势能等能量转化成热能等形式耗散掉，迅速衰减结构的地震或风振反应(位移、速度、加速度等)，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，避免主体结构及构件在强震或大风中遭到破坏。因为地震等原因传输给建筑结构的外部能量，是结构产生振动的根源，所以在结构中设置耗能装置，增加耗能量，将会减少结构的振动反应。将消能部件用于支撑中可形成各种耗能支撑，如交叉支撑、斜撑支撑和K形支撑等。
[0004]目前研究开发的防屈曲耗能支撑的专利有:中国专利号200710062637.3公开了一种名称为“钢管防屈曲耗能支撑”发明专利；中国专利号200810204340.0公开了一种名称为“防屈曲耗能支撑”发明专利；中国专利号200910081817.5公开了一种名称为“一种全钢结构防屈曲耗能支撑”发明专利；中国专利号200910226690.1公开了一种名称为“自动恢复轴线居中功能的复合型耗能支撑构件”发明专利等。然而一些防屈曲耗能支撑的约束混凝土容易被压碎而失去了约束与防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低。因此，一些耗能支撑制造工艺，耗能性能等仍需要进一步改进。
【发明内容】
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种多级多重防屈曲大耗能巨型支撑及其加工方法。本发明采用有效隔离的方式，避免约束混凝土破坏，以提高其耗能能力，减少建筑结构的地震反应，对建筑结构起到很好的保护作用。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
本发明多级多重防屈曲大耗能巨型支撑，包括约束外钢管及两侧端板，所述约束外钢管内设置中心管组及周边管组，所述中心管组及周边管组分别通过分级套箍约束，在约束外钢管和中心管组及周边管组间以及各管组内钢管内部分别浇筑混凝土。
[0007]进一步地，所述周边管组相对于中心管组沿圆周排列。
[0008]进一步地，所述中心管组为圆钢管组，周边管组横向和纵向为方形、与其交角45°方向为八边形，中心对称排列。
[0009]进一步地，所述中心管组及周边管组结构相同，从外向内分别隔离钢管、耗能钢管及约束钢管，同心套装，在约束钢管内浇筑混凝土。
[0010]进一步地，所述分级套箍包括中心隔离钢管套箍、周边隔离钢管套箍、连接钢板及调节钢板，所述中心隔离钢管套箍、周边隔离钢管套箍分别与所套的隔离钢管相配合，中心隔离钢管套箍与周边隔离钢管套箍间分别通过连接钢板连接，周边隔离钢管套箍分别在靠近约束外钢管一侧设置调节钢板。
[0011]进一步地，所述端板包括外钢板、加强板、固定部位及加强肋，所述加强板套装于外钢板外，通过固定部位和加强肋十字交叉固定在加强板中间，在外钢板内浇筑混凝土，固定部位设置多个连接螺纹孔。
[0012]本发明多级多重防屈曲大耗能巨型支撑的加工方法为:
(1)根据设计尺寸切割各钢管组，包括约束外钢管、中心约束钢管、中心耗能钢管、中心隔离钢管、各周边约束钢管、各周边耗能钢管、各周边隔离钢管；
(2)分别浇筑中心约束钢管、各周边约束钢管；
(3)组装中心约束钢管、中心耗能钢管和中心隔离钢管；组装各周边约束钢管、周边耗能钢管和周边隔离钢管；
(4)采用分级套箍套紧中心隔离钢管、各周边隔离钢管；
(5)安装一侧端板,烧筑总体约束混凝土并养护；
(6)安装另一侧端板。
[0013]本发明的有益效果:
本发明采用有效隔离的方式，避免约束混凝土破坏，其耗能能力显著提升。具有耗能能力强、加工简单、安装方便等优点，使结构拥有良好的抗震性能、延性和滞回耗能能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为图1的A-A剖面示意图。
[0016]图3为图1的左视图。
[0017]图4为本发明中分级套箍示意图。
[0018]图中:I为约束外钢管；2为固定部位；3为加强板；4为螺纹孔；5为加强肋；6为中心约束钢管；7为中心耗能钢管；8为中心隔尚钢管；9为中心内约束混凝土； 10为周边约束方钢管；11为周边耗能方钢管；12为周边隔离方钢管；13为周边方钢管内约束混凝土 ；14为周边约束八边钢管；15为周边耗能八边钢管；16为周边隔离八边钢管；17为周边八边钢管内约束混凝土 ；18为总体约束混凝土 ；19为端板；20为中心隔离钢管套箍；21为周边隔离方钢管套箍；22为周边隔离八边钢管套箍；23为连接钢板；24为调节钢板。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述:
实施例:如图1、图2所示，本发明多级多重防屈曲大耗能巨型支撑包括约束外钢管I及两侧端板19，所述约束外钢管I内设置中心管组及周边管组，所述中心管组及周边管组分别通过分级套箍约束，在约束外钢管I和中心管组及周边管组间以及各管组内钢管内部分别浇筑混凝土。
[0020]如图2所示，所述周边管组相对于中心管组沿圆周排列。所述中心管组为圆钢管组，周边管组横向和纵向为方形，与其交角45°方向为八边形。中心对称排列，即:所述方钢管组及八边钢管组相对于中心管组间隔沿圆周排列。
[0021]如图2所示，所述中心管组及周边管组结构相同，从外向内分别隔离钢管、耗能钢管及约束钢管，同心套装，在约束钢管内浇筑混凝土。具体为:中心管组:中心隔离圆钢管8、中心耗能圆钢管7及中心约束圆钢管6，内部浇筑中心内约束混凝土 9 ;方钢管组:周边隔离方钢管12、周边耗能方钢管11及周边约束方钢管10，内部浇筑周边方钢管内约束混凝土 13 ;八边钢管组:周边隔离八边钢管16、周边耗能八边钢管15及周边约束八边钢管14，内部浇筑周边八边钢管内约束混凝土 17。
[0022]如图4所示，所述分级调节套箍包括中心隔离钢管套箍、周边隔离钢管套箍、连接钢板23及调节钢板24，所述中心隔离钢管套箍、周边隔离钢管套箍分别与所套的隔离钢管相配合，中心隔离钢管套箍20与周边隔离钢管套箍间分别通过连接钢板23连接，周边隔离钢管套箍分别在靠近约束外钢管一侧设置调节钢板24。本例周边隔离钢管套箍分别为周边隔离方钢管套箍21和周边隔离八边钢管套箍22。
[0023]如图3所示，所述端板19包括加强板3、固定部位2及加强肋5，所述加强板3套装于外钢管I外，通过固定部位2和加强肋5十字交叉固定在加强板3中间，在外钢管I内浇筑混凝土 18，固定部位设置多个连接螺纹孔4。
[0024]本发明多级多重防屈曲大耗能巨型支撑的加工方法为:
(1)根据设计尺寸切割各钢管组，包括约束外钢管、中心约束钢管、中心耗能钢管、中心隔离钢管、各周边约束钢管、各周边耗能钢管、各周边隔离钢管；
(2)分别浇筑中心约束钢管、各周边约束钢管；
(3)组装中心约束钢管、中心耗能钢管和中心隔离钢管；组装各周边约束钢管、周边耗能钢管和周边隔离钢管；
(4)采用分级套箍套紧中心隔离钢管、各周边隔离钢管；
(5)安装一侧端板19,烧筑总体约束混凝土并养护；
(6)安装另一侧端板19。
【权利要求】
1.一种多级多重防屈曲大耗能巨型支撑，其特征在于:包括约束外钢管及两侧端板，所述约束外钢管内设置中心管组及周边管组，所述中心管组及周边管组分别通过分级套箍约束，在约束外钢管和中心管组及周边管组间以及各管组内钢管内部分别浇筑混凝土。
2.如权利要求1所述多级多重防屈曲大耗能巨型支撑，其特征在于:所述周边管组相对于中心管组沿圆周排列。
3.如权利要求1或2所述多级多重防屈曲大耗能巨型支撑，其特征在于:所述中心管组为圆钢管组，周边管组横向和纵向为方形、与其交角45°方向为八边形，中心对称排列。
4.如权利要求1所述多级多重防屈曲大耗能巨型支撑，其特征在于:所述中心管组及周边管组结构相同，从外向内分别隔离钢管、耗能钢管及约束钢管，同心套装，在约束钢管内烧筑混凝土。
5.如权利要求1所述多级多重防屈曲大耗能巨型支撑，其特征在于:所述分级套箍包括中心隔离钢管套箍、周边隔离钢管套箍、连接钢板及调节钢板，所述中心隔离钢管套箍、周边隔离钢管套箍分别与所套的隔离钢管相配合，中心隔离钢管套箍与周边隔离钢管套箍间分别通过连接钢板连接，周边隔离钢管套箍分别在靠近约束外钢管一侧设置调节钢板。
6.如权利要求1所述多级多重防屈曲大耗能巨型支撑，其特征在于:所述端板包括外钢板、加强板、固定部位及加强肋，所述加强板套装于外钢板外，通过固定部位和加强肋十字交叉固定在加强板中间，在外钢板内浇筑混凝土，固定部位设置多个连接螺纹孔。
7.如权利要求1所述的多级多重防屈曲大耗能巨型支撑的加工方法为: (1)根据设计尺寸切割各钢管组，包括约束外钢管、中心约束钢管、中心耗能钢管、中心隔离钢管、各周边约束钢管、各周边耗能钢管、各周边隔离钢管； (2)分别浇筑中心约束钢管、各周边约束钢管； (3)组装中心约束钢管、中心耗能钢管和中心隔离钢管；组装各周边约束钢管、周边耗能钢管和周边隔离钢管； (4)采用分级套箍套紧中心隔离钢管、各周边隔离钢管； (5)安装一侧端板,烧筑总体约束混凝土并养护； (6)安装另一侧端板。
【文档编号】E04B1/98GK104294957SQ201410581862
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】张延年, 汪青杰, 郑怡, 徐春一 申请人:沈阳建筑大学