CN103572858A - 一种自复位三重钢管约束屈曲支撑及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自复位三重钢管约束屈曲支撑及其制作工艺，包括矩形管、第一端板、第一圆钢管段、第一连接板、内约束钢管、中间耗能管、外约束钢管、第二端板、第二圆钢管段、圆板、第二连接板和钢绞线；所述内约束钢管设在中间耗能管内，中间耗能管设在外约束钢管内，中间耗能管的管壁上局部削弱，这种削弱可以通过开孔或者开槽，形成约束屈曲支撑主体；所述第一端板和第二端板上分别设有四个圆孔，所述钢绞线为四根，钢绞线的两端分别固定在上述四个圆孔上，钢绞线设置在内约束钢管内，钢绞线为预应力钢绞线。本发明极大减小甚至消除震后支撑的残余变形，降低了震后的修理费用,密封性好，耗能结构可靠合理。

Description

一种自复位三重钢管约束屈曲支撑及其制作工艺

技术领域

本发明涉及一种新型建筑结构技术领域，具体涉及一种自复位三重钢管约束屈曲支撑及其制作工艺。

背景技术

近年来，约束屈曲支撑作为一种高效的耗能减震装置得到广泛应用。其通过钢材的弹塑性来耗能，导致其在经历大震后产生较大的残余变形。而根据经验我们知道，强烈地震使结构产生的过大侧向变形及残余变形是结构破坏倒塌的直接原因。且过大的变形给震后修复带来了很大困难。当残余变形角大于0.5％时，建筑的维修成本便大于重建成本.为了减少或者消除约束屈曲支撑体系的残余变形，有人提出了自复位体系的概念并进行了研究.

现有自复位支撑构件，其耗能形式主要为摩擦耗能，其曲线较为饱满.但主要有两个方面的局限性:首先摩擦力取决于螺栓的预紧力，当螺栓松动预紧力下降，则对摩擦力产生影响，不能正常耗散地震能量。另外，摩擦面的老化也是一个非常突出的问题。

尽管也有人曾经提出过一种自复位方形套管约束屈曲支撑构件，但是也存在一些问题：

1，内外套管有失稳的危险。由于当耗能内芯受压屈服时，内外方形套管均受压。当受动荷载时，连接预应力的端板由于在板平面内缺乏约束很容易发生偏离。将会在内外套管端部施加很大的垂直于轴向的力，使得套管在压弯共同作用下发生失稳。这样套管就起不到作为约束屈曲支撑侧向约束单元的作用。

2，内外套管端部易发生破坏。端板横向偏离时将给端部很大的局部应力，且内外方套管只在端部与耗能内蕊连接，耗能内蕊中间并未削弱。种种因素使得端部尤为薄弱。

3，构件密封差，容易发生腐蚀。由于该结构采用预应力，且在一端仅采用焊接。腐蚀对构件的寿命将会产生很大的影响。

4，连接段过长。且由于其构造特点，连接段截面大小受限制，很容易发生失稳破坏，因此连接段传力并不可靠。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自复位三重钢管约束屈曲支撑，极大减小甚至消除震后支撑的残余变形，降低了震后的修理费用,密封性好，耗能结构可靠合理。

本发明还提供了一种自复位三重钢管约束屈曲支撑的制作工艺。

本发明采用的技术方案为：一种自复位三重钢管约束屈曲支撑，包括矩形管、第一端板、第一圆钢管段、第一连接板、内约束钢管、中间耗能管、外约束钢管、第二端板、第二圆钢管段、圆板、第二连接板和钢绞线；

所述第一端板上设有矩形孔，矩形孔上设有矩形管，第一端板与第一圆钢管段及矩形管焊接成一个整体，形成第一端部套管；

所述第二连接板与圆板焊接，圆板与第二圆钢管段焊接，形成第二端部套管；

所述内约束钢管设在中间耗能管内，中间耗能管设在外约束钢管内，中间耗能管的管壁上局部削弱，这种削弱可以是开孔或者是开槽，形成约束屈曲支撑主体；所述内约束钢管通过端部的开槽与第一连接板焊接，所述中间耗能管一端与内约束钢管焊接，另一端与外约束钢管焊接，所述第一端板和第二端板在预拉力作用下分别在两端与内约束钢管和外约束钢管压紧接触；

所述第一端板和第二端板上分别设有四个圆孔，所述钢绞线为四根，钢绞线的两端分别固定在上述四个圆孔上，钢绞线设置在内约束钢管内，钢绞线为预应力钢绞线。

一种上述自复位三重钢管约束屈曲支撑的制作工艺，包括以下步骤：

首先在第一端板上开四个圆孔一个矩形孔，将矩形管，第一圆钢管段分别与第一端板焊接起来，形成第一端部套管；将第二连接板，第二圆钢管段分别与圆板焊接形成第二端部套管；将内约束钢管开槽与第一连接板焊接起来，然后滑入中间耗能管，其中中间耗能管局部削弱，在左端将中间耗能管与内约束钢管焊接起来，再整体滑入外约束钢管，在右端将外约束钢管与中间耗能管焊接起来，四根钢绞线穿过内约束钢管分别与第一端板，第二端板连接，将第二端部套管在右端与外约束钢管焊接，然后从第一端板处张拉施加预应力并有效锚固，第一端板的四个孔紧接着进行密封处理，最后在第一端部套管与外套管之间，第一连接板与第一端部套管的矩形管之间灌入密封用液体，缝口用油纸封住，实现隔绝空气的目的，整个自复位防屈曲支撑制作完成。

本发明将自复位体系与三重钢管约束屈曲体系结合起来。二者可视为独立受力，并联工作。其三钢管分为内约束钢管、外约束钢管和中间耗能管，相邻两管通过在两端分别焊接的方式连接。其中间耗能管是通过中部局部消弱来实现中部耗能的耗能段。钢管两端加设的端板作为锚固端，通过可靠地锚固措施，对穿过内套管的钢绞线施加一定的预拉力，来实现无论支撑受压还是受拉，都使其有恢复原长的趋势，即实现自复位的效果。

有益效果：本发明通过将自复位体系与三重钢管约束屈曲体系结合起来，实现了优势互补。

本发明在约束钢管端部增设套管，可以作为端板运动的轨道，限制端板的侧向移动，减少内外套管压弯失稳的风险。

本发明的第一端部套管可以给第一连接板提供侧向支撑，提高其传力可靠性。

本发明构件右侧第二端部套管与外约束钢管焊接实现密封，左端第一端部套管与外约束钢管间缝隙很小且用密封油填充，实现隔绝空气的目的。防腐性能良好。

本发明中，当支撑工作，密封措施破坏后，仅需更换第一端部套管即可，增加了支撑主体部分的再利用效率，绿色节能环保。

本发明自复位能力强，极大减小甚至消除震后支撑的残余变形，降低了震后的修理费用，应用前景十分广阔。

附图说明

图1是本发明自复位约束屈曲支撑的整体示意图；

图2是本发明自复位约束屈曲支撑的分解结构示意图；

图3是本发明中间耗能管的开槽示意图；

图4是图3的剖视图；

图5是本发明中间耗能管的开孔示意图；

图6是图5的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1-4所示：一种自复位三重钢管约束屈曲支撑，包括矩形管1、第一端板2、第一圆钢管段3、第一连接板4、内约束钢管5、中间耗能管6、外约束钢管7、第二端板8、第二圆钢管段9、圆板10、第二连接板11和钢绞线12；

所述第一端板2上设有矩形孔，矩形孔上设有矩形管1，第一端板2与第一圆钢管段3及矩形管1焊接成一个整体，形成第一端部套管；

所述第二连接板11与圆板10焊接，圆板10与第二圆钢管段9焊接，形成第二端部套管；

所述内约束钢管5设在中间耗能管6内，中间耗能管6设在外约束钢管7内，中间耗能管6的管壁上局部削弱，这种削弱可以是开孔或者是开槽，形成约束屈曲支撑主体；所述内约束钢管5通过端部的开槽与第一连接板4焊接，所述中间耗能管6一端与内约束钢管5焊接，另一端与外约束钢管7焊接，所述所述第一端板2和第二端板8在预拉力作用下分别在两端与内约束钢管5和外约束钢管7压紧接触；

所述第一端板2和第二端板8上分别设有四个圆孔，所述钢绞线12为四根，钢绞线12的两端分别固定在上述四个圆孔上，钢绞线12设置在内约束钢管5内，钢绞线12为预应力钢绞线。

一种上述自复位三重钢管约束屈曲支撑的制作工艺，包括以下步骤：

首先在第一端板2上开四个圆孔一个矩形孔，将矩形管1，第一圆钢管段3分别与第一端板2焊接起来，形成第一端部套管；将第二连接板11，第二圆钢管段9分别与圆板10焊接形成第二端部套管；将内约束钢管5开槽与第一连接板4焊接起来，然后滑入中间耗能管6，其中中间耗能管6局部削弱，在左端将中间耗能管6与内约束钢管5焊接起来，再整体滑入外约束钢管7，在右端将外约束钢管7与中间耗能管6焊接起来，四根钢绞线12穿过内约束钢管5分别与第一端板2，第二端板8连接，将第二端部套管在右端与外约束钢管7焊接，然后从第一端板2处张拉施加预应力并有效锚固，第一端板2的四个孔紧接着进行密封处理，最后在第一端部套管与外套管7之间，第一连接板4与第一端部套管的矩形管1之间灌入密封用液体，缝口用油纸封住，实现隔绝空气的目的，整个自复位约束屈曲支撑制作完成。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种自复位三重钢管约束屈曲支撑，其特征在于：包括矩形管、第一端板、第一圆钢管段、第一连接板、内约束钢管、中间耗能管、外约束钢管、第二端板、第二圆钢管段、圆板、第二连接板和钢绞线；

所述第一端板上设有矩形孔，矩形孔上设有矩形管，第一端板与第一圆钢管段及矩形管焊接成一个整体，形成第一端部套管；

所述第二连接板与圆板焊接，圆板与第二圆钢管段焊接，形成第二端部套管；

所述内约束钢管设在中间耗能管内，中间耗能管设在外约束钢管内，中间耗能管的管壁上开孔或者开槽，形成约束屈曲支撑主体；所述内约束钢管通过端部的开槽与第一连接板焊接，所述中间耗能管一端与内约束钢管焊接，另一端与外约束钢管焊接，所述第一端板和第二端板在预拉力作用下分别在两端与内约束钢管和外约束钢管压紧接触；

所述第一端板和第二端板上分别设有四个圆孔，所述钢绞线为四根，钢绞线的两端分别固定在上述四个圆孔上，钢绞线设置在内约束钢管内，钢绞线为预应力钢绞线。

2.一种权利要求1所述的自复位三重钢管约束屈曲支撑的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

首先在第一端板上开四个圆孔一个矩形孔，将矩形管，第一圆钢管段分别与第一端板焊接起来，形成第一端部套管；将第二连接板，第二圆钢管段分别与圆板焊接形成第二端部套管；将内约束钢管开槽与第一连接板焊接起来，然后滑入中间耗能管，其中中间耗能管局部削弱，在左端将中间耗能管与内约束钢管焊接起来，再整体滑入外约束钢管，在右端将外约束钢管与中间耗能管焊接起来，四根钢绞线穿过内约束钢管分别与第一端板，第二端板连接，将第二端部套管在右端与外约束钢管焊接，然后从第一端板处张拉施加预应力并有效锚固，第一端板的四个孔紧接着进行密封处理，最后在第一端部套管与外套管之间，第一连接板与第一端部套管的矩形管之间灌入密封用液体，缝口用油纸封住，实现隔绝空气的目的，整个自复位防屈曲支撑制作完成。

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