CN102619292A - 一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑 - Google Patents
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Abstract
一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，由内核钢支撑构件、无粘结材料层和外包钢管混凝土构件构成，内核钢支撑构件为圆柱形钢管，无粘结材料层覆盖在圆柱形钢管外壁上，外包钢管混凝土构件为管状构件，无粘结材料层与外包钢管混凝土构件的内侧壁之间设置有间隙，圆柱形钢管的两端内各自固定焊接有十字型连接钢板，十字型连接钢板沿圆柱形钢管的轴向向外延伸，延伸段直径大于圆柱形钢管内径。本发明中内管中间部分为约束屈服段，内管端部由十字型连接钢板加强的部位为约束非屈服段，外伸段为不约束非屈服段。内管选材、加工方便，焊接工作量小，外管支模、浇灌方便、自重轻，综合造价低，可用于民用建筑、工业建筑、公共建筑和桥梁工程等。
Description
技术领域：
本发明涉及建筑领域，尤其涉及土木工程中支撑构件，特别涉及新建或加固建筑工程中所用的支撑件，特别是一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑。
背景技术：
在土木工程中，抗风抗震设计中通过增强支撑结构本身的抗风抗震性能来保证刚度、强度和延性，但这种支撑结构受压时容易发生屈曲使部分结构退出工作，降低结构抗侧刚度，造成其它部分的荷载增加，结构变形增大，对结构十分不利。屈曲约束支撑结构是一种受压不会屈曲、从而受拉和受压均能屈服的支撑结构，具有稳定、饱满的滞回性能。屈曲约束支撑构件的应用，能改善传统支撑构件受轴向压力时会发生屈曲的缺点，有效解决了普通支撑一旦屈曲后结构刚度迅速退化的问题，保证了结构在大震作用下的抗震性能。此外，利用钢材于屈服后具有吸收能量的特性，使得屈曲约束支撑不仅是支撑构件，也是一种性能优越的耗能构件，可以有效地降低结构受地震时的反应。
美国自1994年加州北岭地震后，开始逐渐采用屈曲约束支撑，对屈曲约束支撑框架系统制订了设计方法及规范，以作为此种结构系统的抗震设计依据。日本1995年阪神大地震后，也开始广泛地将屈曲约束支撑作为结构抗震之耗能构件。我国的上海、北京、台湾等地现有多栋建筑也采用了屈曲约束支撑。屈曲约束支撑在美国和日本称之为无粘结支撑(Unbonded Brace)，在国内称之为屈曲约束支撑或防屈曲支撑(BucklingRestrained Brace)。
现有技术中，屈曲约束支撑构件由内核钢支撑构件和外包钢管混凝土组成，内核钢支撑构件多采用一字型或十字形钢板，外包钢管混凝土中的混凝土部分是待内核钢支撑构件和外包钢管固定好位置后，再浇灌、振捣。由于自身的构造相对复杂，传统的屈曲约束支撑构件存在一些不足：(1)采用混凝土或砂浆作为填充材料，灌浆操作比较困难。实际工程中，屈曲约束支撑构件长度一般都在4米以上。此时，既要保证混凝土或砂浆密实，又要保证外钢管和内核钢支撑构件的相对位置不能偏移，是比较困难的，验收、检验更是不易；(2)自重大，运输、安装相对困难。吨位较大的构件，由于其自身截面较大，自重往往会达到1吨以上，甚至几吨，不便于运输和工程现场安装。(3)加工制作成本较高。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，所述的这种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑要解决现有技术中屈曲约束支撑构件施工不方便、不容易检验、重量大、成本高的技术问题。
本发明的这种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑由内核钢支撑构件、无粘结材料层和外包钢管混凝土构件构成，其中，所述的内核钢支撑构件由一个圆柱形钢管构成，所述的无粘结材料层覆盖在所述的圆柱形钢管的外圆周壁上，所述的外包钢管混凝土构件为管状构件，圆柱形钢管设置在外包钢管混凝土构件的内部，无粘结材料层与外包钢管混凝土构件的内侧壁之间设置有间隙，圆柱形钢管的两端内各自固定焊接有一个十字型连接钢板，任意一个所述的十字型连接钢板的径向截面均呈十字形，任意一个十字型连接钢板均沿圆柱形钢管的轴向、向圆柱形钢管的两端外延伸，十字型连接钢板延伸段的径向截面的直径大于圆柱形钢管的内径，圆柱形钢管的两端和外包钢管混凝土构件的两端焊接有封头板，十字型连接钢板延伸段上设置有两个以上数目的连接螺栓孔。
进一步的，所述的外包钢管混凝土构件的径向截面呈圆形或矩形，所述的圆柱形钢管的中心轴线与外包钢管混凝土构件的中心轴线重合。
进一步的，所述的无粘结材料层由聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脱模剂复合构成。
进一步的，无粘结材料层与外包钢管混凝土构件的内侧壁之间的间隙为1～3mm。
进一步的，圆柱形钢管和外包钢管混凝土构件的轴向的中部设置有径向圆孔，所述的径向圆孔内设置有一个钢圆柱体，所述的钢圆柱体沿圆柱形钢管和外包钢管混凝土构件的直径贯穿圆柱形钢管和外包钢管混凝土构件，钢圆柱体的两端与外包钢管混凝土构件的外壁焊接固定。
进一步的，所述的圆柱形钢管和外包钢管混凝土构件中的钢管牌号为Q235、Q345、Q390、Q420、10、15或20。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明采用圆柱形钢管作为内核支撑，内管端部为外伸段，外伸段由十字型连接钢板组成，十字型连接钢板在靠近外管端部位置变截面，并延伸至内管内。内管中间部分为约束屈服段，内管端部由十字型连接钢板加强的部位为约束非屈服段，外伸段为不约束非屈服段。内管选材方便，采购方便，加工方便，加工周期短，加工时只需下料切割就好，焊接工作量小；外管为空心的钢管混凝土，支模、浇灌方便；综合造价低，加工快捷，自重较轻，运输安装方便，综合造价比传统屈曲约束支撑构件低。本发明构造简单、承载力高、外形美观、加工方便、造价低廉，可用于民用建筑、工业建筑、公共建筑和桥梁工程等。
附图说明：
图1是本发明一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑的结构示意图。
图2是图1中A-A方向的剖面示意图。
图3是图1中的B-B方向的剖面示意图。
图4是图1中的C-C方向的剖面示意图。
图5是图1中的D-D方向的剖面示意图。
图6是本发明一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑的安装示意图。
具体实施方式：
实施例1：
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明的一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，由内核钢支撑构件、无粘结材料层3和外包钢管混凝土构件4构成，其中，所述的内核钢支撑构件由一个圆柱形钢管1构成，所述的无粘结材料层3覆盖在所述的圆柱形钢管1的外圆周壁上，所述的外包钢管混凝土构件4为管状构件，圆柱形钢管1设置在外包钢管混凝土构件4的内部，无粘结材料层3与外包钢管混凝土构件4的内侧壁之间设置有间隙，圆柱形钢管1的两端内各自固定焊接有一个十字型连接钢板2，任意一个所述的十字型连接钢板2的径向截面均呈十字形，任意一个十字型连接钢板2均沿圆柱形钢管1的轴向、向圆柱形钢管1的两端外延伸，十字型连接钢板2延伸段的径向截面的直径大于圆柱形钢管1的内径，圆柱形钢管1的两端和外包钢管混凝土构件4的两端焊接有封头板7，十字型连接钢板2延伸段上设置有两个以上数目的连接螺栓孔8。
进一步的，所述的外包钢管混凝土构件4的径向截面呈圆形或矩形，所述的圆柱形钢管1的中心轴线与外包钢管混凝土构件4的中心轴线重合。
进一步的，所述的无粘结材料层3由聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脱模剂复合构成。
进一步的，无粘结材料层3与外包钢管混凝土构件4的内侧壁之间的间隙为1～3mm。
进一步的，圆柱形钢管1和外包钢管混凝土构件4的轴向的中部设置有径向圆孔，所述的径向圆孔内设置有一个钢圆柱体6，所述的钢圆柱体6沿圆柱形钢管1和外包钢管混凝土构件4的直径贯穿圆柱形钢管1和外包钢管混凝土构件4，钢圆柱体6的两端与外包钢管混凝土构件4的外壁焊接固定。
进一步的，所述的圆柱形钢管1和外包钢管混凝土构件4中的钢管41的牌号为Q235、Q345、Q390、Q420、10、15或20。
本发明的加工过程中，首先根据具体工程对支撑强度和刚度的要求，确定圆柱形钢管1、十字型连接钢板2延伸段、无粘结材料层3和外套钢管混凝土构件4的截面及长度，根据钢结构构件的截面和长度下料，在需要钻孔的位置钻孔，对钢结构构件进行除锈、喷漆；然后完成外套钢管混凝土构件4中混凝土部分的支模、浇灌、振捣、养护；第三步，在内管1端部开槽，在圆柱形钢管1外壁延全长粘贴无粘结材料层3；第四步，把圆柱形钢管1装进外套钢管混凝土构件4中，把外伸段的十字型连接钢板2插进圆柱形钢管1开的槽中并焊接；第五步，把内外管中部的圆孔对正，用钢圆柱体6穿过圆孔，把钢圆柱体6塞焊在外套钢管混凝土构件4外壁，把焊缝打磨平整；第六步，焊接内外管的封头板7，第六步，补漆，完成整个屈曲约束支撑构件的制作。
具体的，如图6所示，外伸段的十字型连接钢板2由连接螺栓9与连接板10连接，连接板10的外端与柱11、梁12间的节点板13连接在一起。安装时，根据结构需要在柱11、梁12的交接处或梁12的中部设置节点板13，然后通过连接板10和螺栓9将支撑连接在节点板13上，完成安装。
Claims (5)
1.一种内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，由内核钢支撑构件、无粘结材料层和外包钢管混凝土构件构成，其特征在于：所述的内核钢支撑构件由一个圆柱形钢管构成，所述的无粘结材料层覆盖在所述的圆柱形钢管的外圆周壁上，所述的外包钢管混凝土构件为管状构件，圆柱形钢管设置在外包钢管混凝土构件的内部，无粘结材料层与外包钢管混凝土构件的内侧壁之间设置有间隙，圆柱形钢管的两端内各自固定焊接有一个十字型连接钢板，任意一个所述的十字型连接钢板的径向截面均呈十字形，任意一个十字型连接钢板均沿圆柱形钢管的轴向、向圆柱形钢管的两端外延伸，十字型连接钢板延伸段的径向截面的直径大于圆柱形钢管的内径，圆柱形钢管的两端和外包钢管混凝土构件的两端焊接有封头板，十字型连接钢板延伸段上设置有两个以上数目的连接螺栓孔。
2.如权利要求1所述的内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，其特征在于：所述的外包钢管混凝土构件的径向截面呈圆形或矩形，所述的圆柱形钢管的中心轴线与外包钢管混凝土构件的中心轴线重合。
3.如权利要求1所述的内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，其特征在于：所述的无粘结材料层由聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脱模剂复合构成。
4.如权利要求1所述的内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，其特征在于：无粘结材料层与外包钢管混凝土构件的内侧壁之间的间隙为1～3mm。
5.如权利要求1所述的内核为圆管外套钢管混凝土的屈曲约束支撑，其特征在于：圆柱形钢管和外包钢管混凝土构件的轴向的中部设置有径向圆孔，所述的径向圆孔内设置有一个钢圆柱体，所述的钢圆柱体沿圆柱形钢管和外包钢管混凝土构件的直径贯穿圆柱形钢管和外包钢管混凝土构件，钢圆柱体的两端与外包钢管混凝土构件的外壁焊接固定。
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