CN103726582B - 一种分离式双矩管截面的防屈曲支撑构件 - Google Patents

Abstract

一种分离式双矩管截面防屈曲支撑构件，由两个防屈曲支撑分肢通过一块钢腹板连接组成，每个分肢均为一字形内核且矩形钢管混凝土约束型防屈曲支撑构件。两个分肢长边平行放置，通过一块钢腹板焊接连接形成双轴对称的工字形截面分离式防屈曲支撑构件，钢腹板与约束矩形钢管的长边中部通过焊缝焊接连接。两个分肢的一字形截面内核在端部伸出外围约束构件，两个内核的外伸板件通过一块肋板连接形成H形截面，增加了内核在端部的弯曲刚度。分离式截面可增大防屈曲支撑构件整体截面的惯性矩及整体抗弯刚度，在大吨位防屈曲支撑构件的设计中能显著地节约材料。支撑端部与框架构件连接方便，并且在附加偏心弯矩作用下分肢仍可充分发挥各自的耗能能力。

Description

一种分离式双矩管截面的防屈曲支撑构件

技术领域

本发明涉及一种新型防屈曲耗能支撑构件，特别涉及一种分离式双矩管截面的防屈曲支撑构件，属于结构工程技术领域。

背景技术

防屈曲支撑构件出现于20世纪70年代，一般由内核构件与外围约束构件两部分组成，是一种具有卓越消能减震效果的新型抗侧力构件。在小震作用下，防屈曲支撑构件内核保持弹性，为主体结构提供足够的抗侧刚度；在中震和大震作用下，外围构件对内核构件提供足够的约束，使内核在拉压反复荷载作用下全截面进入屈服，其滞回曲线饱满，能够消耗地震输入的能量。在美国、日本、中国台湾等多震国家和地区，防屈曲支撑广泛应用于新建结构与已有结构的加固中。我国在北京银泰中心、上海世博中心等大型建筑结构中也使用了防屈曲支撑。

传统式防屈曲支撑构件一般采用整体截面形式，内核构件一般采用低屈服点高延性钢材，设计成“一”字形板件或者“十”字形组合构件的形式；外围约束构件采用圆钢管或者方钢管内灌混凝土形成的组合截面；内核构件与外围约束构件之间留有一定间隙，表面涂装特制无粘结材料，使其相互分离又能相对滑移，防止内核构件受压屈服时引起的横向膨胀而被塞死。但是这种形式的构件的屈服荷载有限，不适用于具有大吨位防屈曲支撑要求的大型建筑结构中，否则会导致构件截面变大，自重增加，进而导致制作成本增高，而且运输困难。针对这一问题，近年来提出了一种格构式防屈曲支撑构件，通过缀材将传统的防屈曲支撑分肢连接起来，增大了截面惯性矩，达到大吨位要求的同时降低了构件自重，减小了加工、制作和运输的成本。但是格构式防屈曲支撑构件需要考虑分肢的稳定性，分肢之间需要较密的缀材连接；同时，由于缀材连接而导致外围约束构件的剪切刚度变小，构件弯曲变形增大，易于引起构件整体失稳。

为了解决上述问题，本发明提出一种分离式双矩管截面防屈曲支撑构件。这种分离式防屈曲支撑构件由两个防屈曲支撑分肢通过钢腹板连接而成，形成双轴对称的工字形截面。每个分肢均为一字形内核且矩形钢管混凝土约束型防屈曲支撑构件，其外围约束截面为矩形钢管，直接采用冷弯薄壁型钢或者采用焊接矩形钢管组成。在两分肢截面长边的中部，沿防屈曲支撑构件的纵向焊接钢腹板，使两个分肢形成整体共同工作。两个分肢的一字形截面内核在端部伸出外围约束构件的部位，通过一块肋板连接形成H形截面。这种分离式防屈曲支撑，可通过高强螺栓及连接板与框架构件连接。

本发明的优点主要有：（1）分离式截面可增大防屈曲支撑构件整体截面的惯性矩及整体抗弯刚度，最大效率地提高支撑的承载效率，特别适合大吨位防屈曲支撑构件的设计；（2）可以通过调整钢腹板的高度改变两个防屈曲支撑分肢间的距离，使防屈曲支撑构件获得最佳的受力性能，降低构件自重，为其制作、运输及安装等带来极大的方便；（3）由于两个分肢通过腹板连接，其构件整体的压缩刚度、抗弯刚度、抗剪刚度均获得较大提高；（4）钢腹板可为分肢防屈曲构件提供连续的侧向支撑，使分肢的整体稳定不起控制作用；（5）支撑端部由两个分肢一字形内核通过肋板连接形成H形截面，通过高强螺栓及连接板可方便地与框架构件连接；（6）补充了现有防屈曲支撑构件的种类以及连接方式，为结构设计与加固提供了更大的选择范围。

发明内容

本发明提出一种分离式双矩管截面的防屈曲支撑构件，旨在提供一种具备更大承载吨位的支撑耗能构件，在小震作用下为结构提供抗侧力作用，在中震和大震作用下消能减震。

一种分离式双矩管截面的防屈曲支撑构件，其特征在于，该支撑构件含有以下部件：两个防屈曲支撑分肢，连接两个分肢的钢腹板，以及端部的肋板。

防屈曲支撑分肢由单个一字形内核构件、单个约束矩形钢管及内灌混凝土组成，两个分肢长边平行放置；根据需要确定钢腹板的高度和厚度，两个分肢与一块钢腹板焊接连接形成分离式防屈曲构件，作为整体共同工作。所述钢腹板采用焊接连接在上下两个分肢截面的长边中部，形成双轴对称的工字形截面。

该种分离式双矩管截面防屈曲支撑构件与框架构件的连接可采用以下做法：每个分肢的一字形内核构件在端部伸出外围约束构件，在外伸板件间焊接一块肋板形成H形截面，在一字形内核构件的外伸板件与肋板上开设螺栓孔，通过高强螺栓及连接板与框架构件连接。

附图说明

图1为本发明分离式双矩管截面防屈曲支撑构件的截面图；

图2为本发明分离式双矩管截面防屈曲支撑构件的侧视图；

图3为本发明分离式双矩管截面防屈曲支撑构件的侧视图；

图4为本发明分离式双矩管截面防屈曲支撑构件的三维图；

图5为本发明分离式双矩管截面防屈曲支撑构件的三维分解图；

图6为本发明分离式双矩管截面防屈曲支撑构件的端部节点三维示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～6，详细说明本发明的具体实施方式。

如图1～3所示，一种分离式双矩管截面防屈曲支撑构件包括以下部件：

1——一字形内核构件，共两个；

2——无粘结材料；

3——约束矩形钢管，共两个；

4——混凝土；

5——钢腹板；

6——端部肋板；

如图1、4、5所示，分离式双矩管截面防屈曲支撑构件由两个防屈曲支撑分肢通过钢腹板5连接而成；每个分肢均为一字形内核且矩形钢管混凝土约束型防屈曲支撑构件，由一字形内核构件1、无粘结材料2、约束矩形钢管3、内灌混凝土4构成；

如图4、5所示，约束矩形钢管3共两根，其尺寸均相同，直接采用冷弯薄壁型钢，或者分别采用四块钢板焊接组成；

如图1所示，在两根约束矩形钢管3中灌注混凝土4；

如图1、4、5所示，一字形内核构件1共两个，其尺寸相同，采用低强度高延性的平钢板；如图1所示，在一字形内核构件1表面涂装无粘结材料2，与约束矩形钢管3内浇注的混凝土4分离，使内置的混凝土4与内核构件1之间保留一定间隙以满足内核构件1受压膨胀量的要求；

如图2～5所示，两个防屈曲支撑分肢长边平行放置并根据需要设置合适间距，两个分肢通过通过钢腹板5连接；钢腹板5对称焊接在约束矩形钢管3长边的中部，采用焊接连接；

如图2、3、6所示，一字形内核构件1在端部伸出约束矩形钢管3，两个一字形内核构件1通过一块端部肋板6连接形成H形截面，H形截面可通过高强螺栓及连接板与框架构件连接；如图2所示，端部肋板6与约束矩形钢管3间设置一定间隙g，以避免端部肋板6受压时与防屈曲支撑分肢和钢腹板发生接触。

Claims (1)

1.一种分离式双矩管截面防屈曲支撑构件，该支撑构件含有：一字形内核矩形钢管截面防屈曲支撑分肢，钢腹板(5)，端部肋板(6)，其特征在于，所述一字形内核矩形钢管截面防屈曲支撑分肢共两个，其尺寸相同；约束矩形钢管(3)共两根，尺寸相同，且长度小于一字形内核构件(1)的长度，直接采用冷弯薄壁型钢或者采用钢板焊接组成；所述支撑构件由单个一字形内核构件(1)、单个约束矩形钢管(3)及内灌混凝土(4)组成一个分离的防屈曲支撑分肢，两个支撑分肢长边平行放置；根据需要确定钢腹板(5)的高度和厚度，两个支撑分肢与一块钢腹板(5)焊接连接形成分离式防屈曲构件，作为整体共同工作；所述钢腹板(5)采用焊缝焊接在上下两个分肢截面的长边中部，形成双轴对称的工字形截面；所述每个分肢的一字形内核构件(1)在端部伸出外围约束构件，外伸板件间通过焊接一块肋板形成H形截面，形成抗弯刚度较大的外伸段，再通过连接板及高强度螺栓实现与框架构件的铰接或刚接连接。