一种梭形约束型防屈曲支撑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种梭形约束型防屈曲支撑构件，属于结构工程技术领域。
【背景技术】
[0002]自日本阪神地震与美国北岭地震以来，防屈曲支撑构件以其优秀的消能减震性能，逐渐在一些大型建筑结构中得以应用，并在一些发达国家得到极大的推广。传统的防屈曲支撑构件由内核构件和外围约束构件两部分组成，在小震作用下，防屈曲支撑构件的内核构件保持弹性，作为主体结构的抗侧力构件使用；在中震和大震作用下，防屈曲支撑的内核构件率先进入屈服，起到保护主体框架的作用，同时消耗大量的地震输入能量，拥有非常饱满的滞回曲线。正是由于其兼具“支撑”和“耗能”两方面的功能，使得其作为最好的消能减震构件之一，被逐渐广泛使用于我国的高层建筑结构当中。
[0003]防屈曲支撑构件的外围约束构件一般可分为以下三类:钢筋混凝土外围约束、钢管混凝土组合外围约束和全钢外围约束。其内核构件则一般采用低屈服点、高延性的钢材，并通过在内核构件表面粘贴硬质橡胶，以防止防屈曲支撑构件受力过程中内核与外围约束构件之间的硬接触产生的构件损伤。防屈曲支撑的设计过程中，会在外围约束构件与内核构件之间留有一定的间隙，以防止内核构件受压发生横向膨胀时被塞死。
[0004]由于防屈曲支撑构件通过内核屈服后的反复拉压进行耗能，在通常采用的钢管混凝土外围约束的防屈曲支撑中，为使外围约束构件对内核产生足够的约束，一般将外围约束截面做得很大，尤其对于较大吨位的防屈曲支撑构件。于是产生以下几个缺点:(I)约束截面过大导致材料浪费严重；(2)约束构件中混凝土体量大导致构件整体自重过大，对防屈曲支撑构件的整体运输造成困难；(3)构件尺寸过大可能占用过多的建筑空间，构件外露时则可能影响建筑效果。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种新型梭形约束型防屈曲支撑，适用于高层结构中跨越多个楼层的超大吨位防屈曲支撑，在弱轴方向与高层结构楼面板进行连接，利用高层结构楼面板的面内刚度，相当于对防屈曲支撑提供了多个面外支撑，减小了构件的计算长度，增大了构件在弱轴方向上的整体弹性屈曲荷载和约束比；在强轴方向上，通过连接钢板连接约束钢管和远离内核构件的钢管混凝土使得外围约束截面充分展开，增大约束截面的抗弯刚度，使得约束构件的截面尺寸显著减小，构件整体的自重下降，进而便于运输；夕卜围构件受到内核挤压力作用时，构件中部截面弯矩比较大而端头截面较小，于此同时两根折曲形方钢管形成的梭形构造使得外围约束的中间位置抗弯刚度大，与其内力分布规律相一致，使得外围约束的材料得到充分利用；构件具有更为美观的外型，有利于建筑造型。
[0006]一种梭形约束型防屈曲支撑，含有十字内核钢板、约束钢管、填充混凝土、硬质橡胶、其特征在于，所述防屈曲支撑还包括折曲形方钢管、连接钢板。
[0007]在上述防屈曲支撑中，所述十字内核钢板长度大于约束钢管，由两块较窄的平钢板与一块较宽的平钢板通过焊接组成；在十字内核钢板被约束钢管及填充混凝土包裹的区域表面粘贴硬质橡胶。
[0008]在上述防屈曲支撑中，所述约束钢管可采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土。
[0009]在上述防屈曲支撑中，所述折曲形方钢管共两根，内部浇注混凝土，放置在约束钢管两侧对称位置，在构件端头处折曲形方钢管距离约束钢管较近，在构件中部处折曲形方钢管距离约束钢管最远；折曲形方钢管由两根直方钢管焊接连接而成。
[0010]在上述防屈曲支撑中，所述连接钢板共两块，为平钢板；两根折曲形方钢管与约束钢管之间通过连接钢板连接。
[0011]本发明提出的这种梭形约束型防屈曲支撑，在传统钢管混凝土外围约束截面的基础上增加了在其两侧对称布置的折曲形钢管混凝土，并通过连接钢板与中心的约束钢管进行连接，适用于高层结构中跨越多个楼层的超大吨位防屈曲支撑，在弱轴方向与高层结构楼面板进行连接，具有以下优点:(I)在弱轴方向上，利用高层结构楼面板的面内刚度，相当于对防屈曲支撑提供了多个面外支撑，减小了构件的计算长度，增大了构件在弱轴方向上的整体弹性屈曲荷载和约束比；(2)在强轴方向上，通过连接钢板连接约束钢管和远离内核构件的钢管混凝土使得外围约束截面充分展开，增大约束截面的抗弯刚度，使得约束构件的截面尺寸显著减小，构件整体的自重下降，进而便于运输；(3)外围构件受到内核挤压力作用时，构件中间截面弯矩比较大而端头截面弯矩较小，于此同时两根折曲形方钢管形成的梭形构造使得外围约束中间截面抗弯刚度大，与其内力分布规律相一致，使得外围约束的材料得到充分利用；(4)构件具有更为美观的外型，有利于建筑造型。
【附图说明】
[0012]图1为梭形约束型防屈曲支撑的三维图；
[0013]图2为梭形约束型防屈曲支撑的正视图；
[0014]图3-1为梭形约束型防屈曲支撑的A-A剖面图:约束钢管为圆钢管；
[0015]图3-2为梭形约束型防屈曲支撑的A-A剖面图:约束钢管为方钢管；
[0016]图4为梭形约束型防屈曲支撑十字内核钢板组成图；
[0017]图5为梭形约束型防屈曲支撑折曲形方钢管组成图；
[0018]图6为梭形约束型防屈曲支撑在高层结构中的布置示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图1?6，详细说明本专利的实施方式。
[0020]如图1?5所示，一种梭形约束型防屈曲支撑构件包括以下部件:
[0021 ] 1--十字内核钢板，其中包括1-1--窄平钢板一 ；1-2--窄平钢板二 ；
1_3--宽平钢板;
[0022]2--填充混凝土 ；
[0023]3一一约束钢管；
[0024]4——硬质橡胶；
[0025]5一一折曲形方钢管，其中包括5-1—一直方钢管一 ；5_2—一直方钢管二 ；
[0026]6 连接钢板。
[0027]如图4所示，所述十字内核钢板I长度大于约束钢管3，由两块较窄的平钢板1-1，1-2与一块较宽的平钢板1-3通过焊接组成；如图3所示，在十字内核钢板I被约束钢管3及填充混凝土 2包裹的区域表面粘贴硬质橡胶4 ;
[0028]所述约束钢管3可采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土 2 ;
[0029]如图1、2所示，所述折曲形方钢管5共两根，放置在约束钢管3两侧对称位置，在构件端头处距离约束钢管3较近，在构件中部处距离约束钢管3最远；折曲形方钢管5内部浇注混凝土 ；所述连接钢板6共两块，为平钢板，两根折曲形方钢管5与约束钢管3之间通过连接钢板6连接；
[0030]如图5所示，所述折曲形方钢管5由两根直方钢管5-1，5-2焊接连接而成；
[0031]如图6所示，梭形约束型防屈曲支撑应用于高层结构中，可采用“人”字形布置，构件跨越多个楼层，弱轴方向与高层结构楼面板相连，相当于若干个等间距的面外支撑。
【主权项】
1.一种梭形约束型防屈曲支撑，含有十字内核钢板、约束钢管、填充混凝土、硬质橡胶，其特征在于，所述防屈曲支撑还包括折曲形方钢管、连接钢板。
2.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述十字内核钢板长度大于约束钢管，由两块较窄的平钢板与一块较宽的平钢板通过焊接组成；在十字内核钢板被约束钢管及填充混凝土包裹的区域表面粘贴硬质橡胶。
3.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述约束钢管可采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土。
4.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述折曲形方钢管共两根，内部浇注混凝土，放置在约束钢管两侧对称位置，在构件端头处折曲形方钢管距离约束钢管较近，在构件中部处折曲形方钢管距离约束钢管最远；折曲形方钢管由两根直方钢管焊接连接而成。
5.根据权利要求1所述的防屈曲支撑构件，其特征在于，所述连接钢板共两块，为平钢板；两根折曲形方钢管与约束钢管之间通过连接钢板连接。
【专利摘要】本发明涉及一种梭形约束型防屈曲支撑，属于结构工程技术领域，由十字形内核构件和外围约束构件组成。十字内核构件由三块平钢板焊接而成，表面粘贴硬质橡胶。外围约束构件由约束钢管混凝土、两根折曲形方钢管混凝土及连接钢板构成。约束钢管可采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土。折曲形方钢管共两根，内部浇注混凝土，放置在约束钢管两侧对称位置，在构件端头处距离约束钢管较近，在构件中部处距离约束钢管最远。折曲形方钢管由两根直方钢管焊接连接而成。本发明所提出的梭形约束型防屈曲支撑，外围构件受到内核挤压力作用时，构件中间截面弯矩比较大而端头截面弯矩较小，适用于高层结构中跨越多个楼层的超大吨位防屈曲支撑。
【IPC分类】E04B1-98
【公开号】CN104631639
【申请号】CN201410788794
【发明人】郭彦林, 童精中, 陈航, 符鹏鹏
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月17日