一种扭转型三管屈曲约束支撑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑桥梁结构的抗震设计领域，尤其是涉及一种扭转型三管屈曲约束支撑。
【背景技术】
[0002]现有的屈曲约束支撑大多通过芯材截面的轴向拉伸变形来耗能，破坏经常发生在端部加劲肋的焊缝处或是中间的防滑块端部，导致支撑的最大变形量较小(平均应变低于3% )，或者是需要价格高昂但延性较好的低屈服点钢来提高支撑的延性。另一方面，由于钢材屈服后的切线刚度趋近于零，造成屈曲约束支撑结构体系的残余变形较大，已成为其主要的缺点。随着近年来全球超大地震的频发，结构的抗震对支撑最大变形量以及其超低周疲劳性能的要求也越来越高，同时对其震后的残余变形控制要求也越来越高。如何保证支撑能够经受多次大地震的袭击后仍能正常工作，以保证其在工作的全寿命期间内无需更换，相关的设计理念也越来越受到重视。同时，为了提高结构的可修复性能，对屈曲约束支撑的屈服后强化刚度也提出了要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高变形性能、高疲劳寿命、约束性好、质轻的扭转型三管屈曲约束支撑。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]—种扭转型三管屈曲约束支撑，包括支撑主体和设置在支撑主体两端的端板，所述的支撑主体包括由内向外依次设置的内部约束钢管、中部扭转钢管和外部约束钢管，所述的内部约束钢管和外部约束钢管为圆钢管，下端与端板固定连接，上端悬空，所述的中部扭转钢管为中部开设有螺旋形切槽的圆钢管，上下两端均与端板固定连接。
[0006]所述的扭转型三管屈曲约束支撑还包括多个端部加劲肋，所述的端部加劲肋分别与端板以及外部约束钢管的上部和下部固定连接。
[0007]所述的内部约束钢管和外部约束钢管的长度均大于中部扭转钢管开设有螺旋形切槽部分的长度。
[0008]所述的中部扭转钢管通过圆钢管切削成型或通过平板冷加工成型。
[0009]所述的内部约束钢管为中空结构。
[0010]所述的中部扭转钢管与外部约束钢管之间设有无粘接材料，所述的中部扭转钢管与内部约束钢管之间设有无粘接材料。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0012]一、高变形性能、高疲劳寿命:本发明由三根钢管组成，内部为普通钢管，中部为局部削弱的扭转型钢管，外部为普通圆钢管，内部和外部钢管为中部扭转型钢管提供侧向约束，由于中部扭转型钢管被削弱，根据扭转型金属阻尼器原理，在大变形下颈缩变形会最终发生在被削弱的截面。
[0013]二、约束性好:通过内外部约束钢管与下端板的焊接使得内部约束钢管与中部扭转型钢管之间相对刚体运动较小，从而达到提高构件在地震等滞回加载下变形能力的效果，相比双管耗能支撑的耗能能力更好。
[0014]三、质轻:本发明采用中部削弱后的外部钢管和中空的内部钢管，大大减轻了本发明的质量。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构示意图。
[0016]图2为图1中带有横截面的结构示意图。
[0017]图3为图1中A-A剖面的剖面图。
[0018]图4为图1中B-B剖面的剖面图。
[0019]图5为图1中C-C剖面的剖面图。
[0020]1、内部约束钢管，2、中部扭转钢管，3、外部约束钢管，4、无粘结材料，5、端部加劲肋，6、端板。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0022]实施例:
[0023]如图1-5所示，核心扭转型钢管中部为通过对圆钢管进行切削或者平板冷加工成型的，其上下端的圆钢管截面未进行削弱，用以与上下端进行连接。内外部钢管与下部端板焊接，且内外部钢管长度要大于中间的扭转段的钢管，以为中间的扭转型钢管的防屈曲提供约束，防止其在大变形下发生屈曲破坏。同时，内部钢管、外部钢管和中部钢管之间由无粘结材料填充，以减小三者之间由于接触而产生的摩擦力。组装过程如下:先制作中部扭转型钢管，再将内外部钢管附上无粘结材料，依次与下部端板焊接;将中部钢管与加劲肋以及上部端板焊接。
[0024]本发明需要解决的技术问题是:克服【背景技术】的不足，提出一种具有高变形性能和高疲劳寿命的轻质全钢制扭转型双管屈曲约束支撑，其由三根钢管组成，内部为普通钢管，中部为局部削弱的扭转型钢管，外部为普通圆钢管，内部和外部钢管为中部扭转型钢管提供侧向约束。扭转型屈曲约束支撑的具体技术方案是:组件包括内部约束钢管、无粘结材料、中部扭转型钢管、外部约束钢管、端板和加劲肋，主要组件由钢材制成，从而大大降低了支撑的自重。其中，中部扭转型钢管由于被削弱，大变形下颈缩变形会最终发生在被削弱的截面，而不会像一般的屈曲约束支撑。通过内外部约束钢管与下端板的焊接使得内部约束钢管与中部扭转型钢管之间相对刚体运动较小，从而达到提高构件在地震等滞回加载下变形能力的效果，相比双管耗能支撑的耗能能力更好。此外，支撑的轴向变形将转化为中部钢管的扭转变形，从而相当于一个扭转型金属阻尼器。众所周知，圆钢管的受扭变形能力非常好，且相应的滞回特性稳定，并具有较大的屈服后切线刚度，从而不仅能使得该支撑具有稳定而优良的循环耗能能力，同时拥有较大的二阶刚度，从而大大提高结构的抗震性能以及震后可修复性能。
【主权项】
1.一种扭转型三管屈曲约束支撑，包括支撑主体和设置在支撑主体两端的端板(6)，其特征在于，所述的支撑主体包括由内向外依次设置的内部约束钢管(I)、中部扭转钢管(2)和外部约束钢管(3)，所述的内部约束钢管(I)和外部约束钢管(3)为圆钢管，下端与端板(6)固定连接，上端悬空，所述的中部扭转钢管(2)为中部开设有螺旋形切槽的圆钢管，上下两端均与端板(6)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种扭转型三管屈曲约束支撑，其特征在于，所述的扭转型三管屈曲约束支撑还包括多个端部加劲肋(5)，所述的端部加劲肋(5)分别与端板(6)以及外部约束钢管(3)的上部和下部固定连接。3.根据权利要求1所述的一种扭转型三管屈曲约束支撑，其特征在于，所述的内部约束钢管(I)和外部约束钢管(3)的长度均大于中部扭转钢管(2)开设有螺旋形切槽部分的长度。4.根据权利要求1所述的一种扭转型三管屈曲约束支撑，其特征在于，所述的中部扭转钢管(2)通过圆钢管切削成型或通过平板冷加工成型。5.根据权利要求1所述的一种扭转型三管屈曲约束支撑，其特征在于，所述的内部约束钢管(I)为中空结构。6.根据权利要求1所述的一种扭转型三管屈曲约束支撑，其特征在于，所述的中部扭转钢管(2)与外部约束钢管(3)之间设有无粘接材料(4)，所述的中部扭转钢管(2)与内部约束钢管(I)之间设有无粘接材料(4)。
【专利摘要】本发明涉及一种扭转型三管屈曲约束支撑，包括支撑主体和设置在支撑主体两端的端板，所述的支撑主体包括由内向外依次设置的内部约束钢管、中部扭转钢管和外部约束钢管，所述的内部约束钢管和外部约束钢管为圆钢管，下端与端板固定连接，上端悬空，所述的中部扭转钢管为中部开设有螺旋形切槽的圆钢管，上下两端均与端板固定连接。与现有技术相比，本发明具有高变形性能、高疲劳寿命、约束性好、质轻等优点。
【IPC分类】E01D19/00, E04B1/98
【公开号】CN105507132
【申请号】CN201510874611
【发明人】贾良玖, 陈世鸣
【申请人】同济大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月2日