一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及结构工程技术领域，具体涉及一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑。
【背景技术】
[0002]防屈曲支撑是近年来在我国逐渐得到广泛应用的一种建筑消能减震新技术，但是传统支撑受压时屈曲强度明显低于受拉时的拉伸强度，滞回环面积过小，不利于建筑物在地震下的抗倒塌能力。
[0003]可恢复功能结构是一种新型的抗震结构体系，是基于性能设计的大背景下产生的，自复位结构体系是可恢复功能结构体系中的一种，这种结构体系能够在地震过后仍能回到初始位置，结构或者构件的残余变形很小，继而保证了结构在地震中不倒塌，并且继续使用。
[0004]自复位防屈曲支撑是在充分理解自复位结构体系特性和防屈曲支撑受力性能的基础上，发展起来的一种复合支撑，充分利用了钢材防屈曲后的优良拉压性能和预应力筋的良好受拉恢复性能。在地震中，自复位防屈曲支撑为结构提供抗侧力并消耗地震能量。在地震作用后，预应力筋的拉应力可让支撑回到初始位置，使支撑的残余变形降到最低，继而减小结构的残余变形。
[0005]目前，国内自复位支撑多采用在钢筋混凝土支撑中施加无粘结预应力筋的构造形式。该类自复位支撑存在两大缺点:一是重量较大，不利于安装，特别是在抗震加固中使用受限；二是自复位功能只能在支撑受拉伸长时发挥，在支撑受压缩短时则失效，没有全面发挥预应力筋的弹性恢复性能并导致了支撑拉压滞回的不对称特点，也为支撑受力性能的稳定发挥带来隐患。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的上述缺陷，为便于自复位支撑在钢结构和大跨空间结构中的应用，扩大其适用范围，本发明要解决的技术问题是提供一种带预应力装置的全部采用钢材制造、约束强度高且无论支撑拉压均能发挥自复位功能的钢管自复位防屈曲支撑，并综合考虑其自复位性能好、防屈曲能力强以及强节点弱构件的优点。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑，特别涉及到一种带预应力装置的开孔/槽型三重圆钢管自复位防屈曲支撑，包括作为耗能部件的核芯管，作为防屈曲部件的两个分别设在核芯管内、外用于防止核芯管屈曲的内套管和外套管，作为自复位部件的两个分别顶紧核芯管、内套管和外套管两端的第一端板和第二端板及穿过内套管、第一端板和第二端板的一条或多条预应力筋，作为连接部件的分别穿过所述第一端板和第二端板并与核芯管及外结构相连接的第一十字形节点板和第二十字形节点板，第一端板和第二端板均未固定至核芯管、内套管和外套管的两端，处于受拉伸长状态的一条或多条预应力筋的两端分别通过锚具固定至第一端板和第二端板的外侧，核芯管的两端均开设有十字形槽并通过十字形槽分别连接至第一十字形节点板和第二十字形节点板，第一十字形节点板和第二十字形节点板分别连接至内套管和外套管彼此相对的一端。
[0008]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，内套管和外套管等长，核芯管的长度等于或短于内套管和外套管的长度。
[0009]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，第一端板和第二端板中部均开设有十字形槽。
[0010]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，第一十字形节点板和第二十字形节点板分别可移动地穿过第一端板和第二端板中部的十字形槽。
[0011]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，内套管两端均开设有十字形槽，第一十字形节点板连接至内套管其中一端的十字形槽，第二十字形节点板可自由移动地穿过内套管另外一端的十字形槽。
[0012]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，核芯管管壁中部开设有沿核芯管的圆周分布和轴向分布的多个孔。
[0013]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，核芯管管壁中部开设有沿核芯管的圆周分布和轴向分布的多个短槽。
[0014]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，核芯管管壁中部开设有沿核芯管的圆周分布多个长槽。
[0015]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，内套管、外套管和核芯管之间留有孔隙或设有滑移层。
[0016]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，滑移层为硬质橡胶。
[0017]有益效果
[0018]本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑，主要由三根圆形钢管、一组预应力筋及锚具、两个端板和两个十字形节点板组成。三根钢管中，其中一根为核芯管，两根为套管，套管分别在核芯管内部、外部，分别为内套管和外套管，当核芯管受力时，预应力筋在套管及端板配合作用下伸长而保障弹性恢复力即自复位能力，内、外套管则防止核芯管受压屈曲；两个端板中部带十字形槽孔，且不与核芯管、套管及十字形节点板相连，但在无外力状态下与内、外套管顶紧并从外侧锚住预应力筋；两个十字形节点板分别与核芯管两端相连，内、外套管的不同一端再分别与两个十字形节点板相连接；内、外套管等长，核芯管与内、外套管等长或短于内、外套管；内套管不与十字节点板相连的一端在端部一定范围内开槽以便相应的十字节点板能够自由移动；内、外套管与核芯管之间分别留出一定空隙，可填充硬质橡胶；自复位防屈曲支撑整体通过十字形节点板与外部结构连接；核芯管中部开槽或者开孔，使得屈服破坏优先发生在中部，实现强节点弱构件，具体分为开孔，开短槽，开长槽三种类型。
【附图说明】
[0019]图1是一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的外观结构示意图；
[0020]图2是一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的剖面图；
[0021]图3是图2中的A-A剖面示意图；
[0022]图4是图2中的B-B剖面示意图；
[0023]图5是图2中的C-C剖面示意图；
[0024]图6是图2中的D-D剖面示意图；
[0025]图7是图2中的E-E剖面示意图；
[0026]图8是图2中的F-F剖面示意图；
[0027]图9是内套管剖面示意图；
[0028]图10是外套管剖面示意图；
[0029]图11是开孔核芯管剖面示意图；
[0030]图12是开短槽核芯管剖面不意图；
[0031]图13是开长槽核芯管剖面不意图；
[0032]图14是图11中的G-G剖面示意图；
[0033]图15是图12中的H-H剖面示意图；
[0034]图16是图13中的1-1剖面示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0036]图1是一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的外观结构示意图，图2是一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的剖面图，如图1和图2所示，本发明提供了一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑，包括作为耗能部件的核芯管(01)，作为防屈曲部件的两个分别设在核芯管(01)内、外用于防止核芯管(01)屈曲的内套管(02)和外套管(03)，作为自复位部件的两个分别顶紧核芯管(01)、内套管(02)和外套管(03)两端的第一端板(04)和第二端板(05)及穿过内套管(02)、第一端板(04)和第二端板(05)的一条或多条预应力筋(06)，作为连接部件的分别穿过第一端板(04)和第二端板(05)并与核芯管(01)及外结构相连接的第
--h字形节点板(07)和第二十字形节点板(08)，第一端板(04)和第二端板(05)均未固定至核芯管(01)、内套管(02)和外套管(03)的两端，处于受拉伸长状态的一条或多条预应力筋(06)的两端分别通过锚具(09)固定至第一端板(04)和第二端板(05)的外侧，如图
11-13所示，核芯管(01)的两端均开设有十字形槽(15)并通过十字形槽(15)分别连接至第一^h字形节点板(07)和第二十字形节点板(08)，第一^h字形节点板(07)和第二十字形节点板(08)分别连接至内套管(02)和外套管(03)彼此相对的一端。
[0037]其中，一条或多条预应力筋(06)的两端分别通过锚具(09)固定至第一端板(04)和第二端板(05)的外侧时，其已经处于受拉伸长状态，也就是说无论本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑受拉伸长还是受压缩短，一条或多条预应力筋(06)始终处于进一步受拉伸长状态，继而确保弹性恢复性能并实现高效的自复位效果。
[0038]如图2所示，本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，内套管(02)和外套管(03)等长，核芯管(01)的长度等于内套管(02)和外套管(03)的长度，另外，在本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的其他实施例中，核芯管(01)的长度也可以短于内套管(02)和外套管(03)的长度，图中未示出。
[0039]图3、5-7分别为图2中的A_A、C_C、D_D和E-E剖面示意图，如图3、5_7中所示，为了能够消耗地震时的能量，本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的一个实施例中，内套管(02)、外套管(03)和核芯管(01)之间留有孔隙。本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的另外一些实施例中，内套管(02)、外套管(03)和核芯管(01)之间设有滑移层，滑移层优选为硬质橡胶，保证核芯管(01)能够自由滑移变形消耗能量，具有较强的耗能能力。
[0040]图4和图8分别为图2中的B-B和F-F剖面示意图，如图4和8中所示，本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，第一端板(04)和第二端板(05)中部均开设有十字形槽(10和13)，第一^h字形节点板(07)和第二十字形节点板(08)分别可移动地穿过第一端板(04)和第二端板(05)中部的十字形槽(10和13)，也就是说第一端板
(04)未固定至第--h字形节点板(07)，第二端板(05)也未固定至第二十字形节点板(08)。
[0041]图9是内套管剖面示意图，如图9所示，本发明公开的一种三重圆钢管自复位防屈曲支撑的实施例中，内套管(02)两端均开设有十字形槽(11和12)，结