CN104532977A - 一种预应力索撑型防屈曲支撑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力索撑型防屈曲支撑，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。外围约束构件由钢管混凝土和预应力索撑体系共同组成。预应力拉索端部固定于支撑端头的钢制索头，在支撑中部由圆环形钢板撑起。本发明所提出的预应力索撑型防屈曲支撑，通过张紧的预应力拉索及圆环形钢板形成的索撑体系，为钢管混凝土提供有效的侧向弹性支承点，增大其整体弹性屈曲荷载和约束比，使得外围约束钢管混凝土截面尺寸尽可能小的同时对内核产生充分约束；通过外围索撑体系降低外围约束钢管混凝土截面尺寸，减小构件整体的自重，便于运输；构件具有更为美观的外型。

Description

一种预应力索撑型防屈曲支撑

技术领域

本发明涉及一种预应力索撑型防屈曲支撑构件，属于结构工程技术领域。

背景技术

防屈曲支撑构件作为一种新型结构构件，不但可以用作建筑结构的抗侧力构件，而且可以在地震作用下表现出优秀的消能减震性能。近年来，防屈曲支撑开始逐渐应用于我国大型建筑工程结构中，尤其在地震设防烈度较高的地区，能够显著提升建筑结构在地震荷载作用下的使用性能。

防屈曲支撑构件通常由外围约束构件和内核构件两部分组成。外围约束构件一般可分为以下三类：钢筋混凝土外围约束截面、钢管混凝土组合外围约束截面和全钢外围约束截面。受压内核构件一般采用低屈服点、高延性的钢材，并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；并且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。

防屈曲支撑构件在工作状态，通过内核反复拉压屈服进行耗能，此时外围约束构件对内核产生足够的侧向约束。如在设计较大吨位的防屈曲支撑构件时，一般会将外围约束截面做得很大，于是产生以下几个缺点：(1)约束截面过大导致材料浪费严重，设计不经济；(2)约束构件中混凝土体量大导致构件整体自重过大，不仅招致较大的地震作用，而且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，构件外露时会影响建筑效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种预应力索撑型防屈曲支撑，通过张紧的预应力拉索及圆环形钢板形成的索撑体系，为钢管混凝土提供了有效的侧向弹性支承点，从而减小了防屈曲支撑的计算长度，增大了构件整体弹性屈曲荷载和约束比，使得外围约束钢管混凝土截面尺寸尽可能小的同时对内核产生充分约束；通过外围索撑体系降低外围约束钢管混凝土截面尺寸，减小构件整体的自重，便于运输；构件具有更为美观的外型，有利于建筑造型。

一种预应力索撑型防屈曲支撑，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预应力拉索、圆环形钢板、钢制索头。

在上述防屈曲支撑中，所述十字内核钢板长度大于外围约束钢管，由两块较窄的平钢板与一块较宽的平钢板通过焊接组成；在十字内核钢板被外围约束钢管及填充混凝土包裹的区域表面粘贴硬质橡胶。

在上述防屈曲支撑中，所述约束钢管采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土；当约束钢管为圆钢管时，所述钢制索头布置在支撑端头、约束钢管外侧的四个象限点位置；当约束钢管为方钢管时，所述钢制索头布置在支撑端头、约束钢管四周四个平面的中心位置；所述钢制索头与约束钢管之间通过焊接连接。

在上述防屈曲支撑中，所述圆环形钢板外围形状为圆形，其中心位置的孔洞形状及尺寸均与约束钢管外围相一致；所述圆环形钢板套置在约束钢管长度方向的正中位置；所述圆环形钢板与约束钢管之间通过焊接连接。

在上述防屈曲支撑中，所述预应力拉索倾斜布置，拉索在支撑端部紧贴约束钢管，在远离支撑端头位置拉索逐渐远离约束钢管，在支撑中部拉索与约束钢管的距离最大，由圆环形钢板撑起；所述预应力拉索的布置形式分为两种：形式①是预应力拉索在构件长度方向上通长布置，圆环形钢板上部另外开有四个圆孔，预应力拉索在支撑中部位置穿过圆孔，其两端均与位于所述防屈曲支撑构件端头的钢制索头相连接；形式②是预应力拉索在构件中部断开，圆环形钢板两侧各焊接连接四个钢制索头，预应力拉索两端分别与对应位置的一个支撑端头钢制索头和一个圆环形钢板上的钢制索头相连接。

在上述防屈曲支撑中，在所述预应力拉索中施加预拉力。

本发明提出的这种预应力索撑型防屈曲支撑，在传统钢管混凝土外围约束截面四周，布置斜向预应力拉索，在支撑中部利用圆环形钢板将拉索撑起。具有以下优点：(1)通过张紧的预应力拉索及圆环形钢板形成的索撑体系，为钢管混凝土提供了有效的侧向弹性支承点，从而减小了防屈曲支撑的计算长度，增大了构件整体弹性屈曲荷载和约束比，使得外围约束钢管混凝土截面尺寸尽可能小的同时对内核产生充分约束；(2)通过外围索撑体系降低外围约束钢管混凝土截面尺寸，减小构件整体的自重，便于运输；(3)构件具有更为美观的外型，有利于建筑造型。

附图说明

图1为预应力索撑型防屈曲支撑的三维图，其中按从左往右的顺序，第一个中预应力拉索按照形式①进行布置，第二个中预应力拉索按照形式②进行布置；

图2-1为预应力索撑型防屈曲支撑的正视图：预应力拉索按照形式①进行布置；

图2-2为预应力索撑型防屈曲支撑的正视图：预应力拉索按照形式②进行布置；

图3-1为预应力索撑型防屈曲支撑(形式①)的A-A剖面图：约束钢管为圆钢管；

图3-2为预应力索撑型防屈曲支撑(形式①)的A-A剖面图：约束钢管为方钢管；

图4为预应力索撑型防屈曲支撑十字内核钢板组成图；

图5为预应力索撑型防屈曲支撑在框架结构中的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～5，详细说明本发明的实施方式。

如图1～5所示，一种预应力索撑型防屈曲支撑构件包括以下部件：

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；

2——填充混凝土；

3——约束钢管；

4——硬质橡胶；

5——预应力拉索；

6——圆环形钢板；

7——钢制索头；

如图4所示，所述十字内核钢板1长度大于外围约束钢管3，由两块较窄的平钢板1-1和平钢板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1被外围约束钢管3及填充混凝土2包裹的区域表面粘贴硬质橡胶4；

如图2、3所示，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；当约束钢管3为圆钢管时，所述钢制索头7布置在支撑端头、约束钢管3外侧的四个象限点位置；当约束钢管3为方钢管时，所述钢制索头7布置在支撑端头、约束钢管3四周四个平面的中心位置；所述钢制索头7与约束钢管3之间通过焊接连接；

所述圆环形钢板6外围形状为圆形，其中心位置的孔洞形状及尺寸均与约束钢管3外围相一致；所述圆环形钢板6套置在约束钢管3的正中位置；所述圆环形钢板6与约束钢管3之间通过焊接连接；

如图3所示，所述预应力拉索5倾斜布置，拉索5在支撑端部紧贴约束钢管3，在远离支撑端头位置拉索5逐渐远离约束钢管3，在支撑中部拉索5与约束钢管3的距离最大，由圆环形钢板6撑起；所述预应力拉索5的布置形式分为两种：形式①——圆环形钢板6上部另外开有四个圆孔，预应力拉索5在支撑中部位置穿过圆孔，其两端均与位于所述防屈曲支撑构件端头的钢制索头7相连接，由图2-1给出；形式②——圆环形钢板6的两侧各焊接四个钢制索头7，预应力拉索5两端分别与对应位置的一个支撑端头钢制索头7和一个圆环形钢板6上的钢制索头7相连接；

在所述预应力拉索5中施加预拉力。

如图5所示，预应力索撑型防屈曲支撑应用于框架结构中，可采用“人”字形布置。试验证明，这种预应力索撑型防屈曲支撑使用效果很好。

Claims (6)

1.一种预应力索撑型防屈曲支撑，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预应力拉索、圆环形钢板、钢制索头。

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外围约束钢管，由两块较窄的平钢板与一块较宽的平钢板通过焊接组成；在十字内核钢板被外围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，所述约束钢管采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土；当约束钢管为圆钢管时，所述钢制索头布置在支撑端头、约束钢管外侧的四个象限点位置；当约束钢管为方钢管时，所述钢制索头布置在支撑端头、约束钢管四周四个平面的中心位置；所述钢制索头与约束钢管之间通过焊接连接。

4.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述圆环形钢板外围形状为圆形，其中心位置的孔洞形状及尺寸均与约束钢管外围相一致；所述圆环形钢板套置在约束钢管长度方向的正中位置；所述圆环形钢板与约束钢管之间通过焊接连接。

5.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述预应力拉索倾斜布置，拉索在支撑端部紧贴约束钢管，在远离支撑端头位置拉索逐渐远离约束钢管，在支撑中部拉索与约束钢管的距离最大，由圆环形钢板撑起；所述预应力拉索的布置形式分为两种：一种形式是预应力拉索在构件长度方向上通长布置，圆环形钢板上部另外开有四个圆孔，预应力拉索在支撑中部位置穿过圆孔，其两端均与位于所述防屈曲支撑构件端头的钢制索头相连接；另一种形式是预应力拉索在构件中部断开，圆环形钢板两侧各焊接连接四个钢制索头，预应力拉索两端分别与对应位置的一个支撑端头钢制索头和一个圆环形钢板上的钢制索头相连接。

6.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述在预应力拉索中施加预拉力。