CN102505772A - 一种建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置。由耗能钢管（1）、内约束钢管(2)、外约束钢管(3)、连接钢板（4、5）组成；耗能钢管（1）在管壁外侧按一定间隔成波纹状,两端分别连接在连接钢板（4、5）上，内约束钢管(2)、外约束钢管(3)置于耗能钢管（1）的内侧和外侧。本发明的建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置具有刚度大、变形能力强、屈服力容易控制、不屈曲失稳、耗能能力强的特点。其受力明确，机构简单，制造方便，易于安装和维护，耐久性好。它可以用于多层、高层混凝土结构和钢结构的建筑中，解决建筑结构在强烈地震作用下的安全性问题。

Description

一种建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，具体地说是一种建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置。
背景技术
在建筑结构抗震领域，框架-支撑结构是一种有效的抗震体系，可以增大建筑结构的抗侧移刚度，减小框架柱、梁、的弯矩和剪力。框架-支撑结构的支撑杆件一般由型钢组成。型钢杆件承受拉力是一种非常好的材料，但是在承受压力时，其本身存在着曲屈失稳的问题。由于地震力的往复作用，支撑杆件的内力要经历拉力和压力不断变换的过程，在压力作用下，支撑杆件一旦曲屈失稳退出工作，支撑体系便会失效，危及建筑物的安全。因此框架-支撑结构是一种有待改善的抗震体系。
目前已公知的框架-支撑结构中的防屈曲耗能装置，均由等截面的钢材制成，其周围填充无机材料（如砂浆和混凝土）将其约束住，防止支撑杆件受压失稳以提高其承载力和耗能能力。
发明内容
本发明提供一种用钢管制造的、能充分发挥钢材强度的、耗能效果较好的防屈曲耗能支撑装置。
本发明的技术方案为：建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置由耗能钢管、内约束钢管、外约束钢管、连接钢板等几个部分组成；耗能钢管为圆形截面，在管壁外侧按一定间隔加工成波纹状，波谷处的截面面积小于波峰处的截面面积，耗能钢管两端与连接钢板连接；内约束钢管为圆形截面钢管，置于耗能钢管内部，其长度比耗能钢管短并且与连接钢板之间留有间隙；外约束钢管为圆形截面钢管，置于耗能钢管外部，其长度比耗能钢管短并且与连接钢板之间留有间隙。
本发明的建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置的工作原理如下：建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置与建筑框架柱、梁连接，形成柱间支撑。在小震的情况下，支撑杆件轴力较小，耗能钢管应力也小，处于弹性状态，具有一定的初始刚度，相当于普通的钢支撑；大震的情况下，支撑杆件轴力加大，耗能钢管波谷段由于截面面积最小，应力超出钢材屈服强度，多处波谷段的钢材都会进入屈服状态。由于有内约束钢管和外约束钢管的约束，中间的耗能钢管不会产生屈曲失稳，耗能钢管具有“屈服而不屈曲失稳”的特点，耗能效果较好。耗能钢管通过大变形来消耗地震能量，达到耗能减震的目的。
本发明的建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置具有刚度大、变形能力强、屈服力容易控制、不屈曲失稳、耗能能力强的特点。其受力明确，机构简单，制造方便，易于安装和维护，耐久性好。它可以用于多层、高层混凝土结构和钢结构的建筑中，同支撑杆件连成一体与建筑结构主体相连，连接可采用螺栓也可采用焊接，组成耗能减震结构体系，解决建筑结构在强烈地震作用下的安全性问题。该装置可用于新建工程中，也可用于抗震加固改造工程中。
附图说明
图1是本发明建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置的外形结构示意图。
图2是本发明建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置剖面示意图。
图3是本发明建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置安装在建筑框架-支撑结构中的位置示意图。
图4是本发明建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置安装在建筑框架-支撑结构中的位置示意图。
图中，1－耗能钢管，2－内约束钢管，3－外约束钢管，4、5－连接钢板，6－本发明建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置安装在建筑框架-支撑结构中的位置。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置由耗能钢管1、内约束钢管2、外约束钢管3、连接钢板4、5等几个部分组成。耗能钢管1由圆形截面钢管制成，在管壁外侧按一定间隔（约15～30厘米）加工成波纹状，耗能钢管两端分别与连接钢板4、5连接。内约束钢管2和外约束钢管3由圆形截面钢管制成，分别套在耗能钢管1的内侧和外侧，对耗能钢管1的径向变形产生约束，其长度比耗能钢管短并且与连接钢板之间留有间隙。
如图3、4所示，本发明建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置6安装在建筑框架结构的支撑杆件中，通过图1、2所示的连接钢板4、5与建筑框架结构的梁、柱相连。当地震发生时，本发明的建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置6产生拉力或压力，带动耗能钢管1产生变形，消耗地震能量，对建筑结构起到保护作用。
制造本发明的建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置的钢材选用GB/T700-1988碳素结构钢Q195、Q215、Q235均可。

Claims (2)

1.一种建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置，其特征在于由耗能钢管（1）、内约束钢管(2)、外约束钢管(3)、连接钢板（4、5）组成；耗能钢管（1）在管壁外侧按一定间隔呈波纹状,两端分别连接在连接钢板（4、5）上，内约束钢管(2)、外约束钢管(3)置于耗能钢管（1）的内侧和外侧。
2.根据权利要求1所述的建筑框架结构防屈曲耗能支撑装置，其特征在于内约束钢管(2)、外约束钢管(3)的两端与连接钢板（4、5）之间留有间隙。
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