CN104532978B - 一种空腹桁架约束型防屈曲支撑 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空腹桁架约束型防屈曲支撑，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。外围约束构件由约束钢管混凝土、两根折曲形方钢管及连接钢板构成。折曲形方钢管由两根短直方钢管和一根长直方钢管焊接连接而成。两根折曲形方钢管放置在约束钢管两侧对称位置，中部较长区域内与约束钢管等距，在靠近构件端头处折曲并在端头处与约束钢管焊接连接。连接钢板为平矩形板，在构件长度方向上等距成对布置，连接钢板两端分别与折曲形方钢管和约束钢管焊接。本发明的空腹桁架约束型防屈曲支撑，适用于高层结构中跨越多个楼层的超大吨位防屈曲支撑，构件具有更为美观的外型。
Description
技术领域
本发明涉及一种空腹桁架约束型防屈曲支撑构件，属于结构工程技术领域。
背景技术
自日本阪神地震与美国北岭地震以来，防屈曲支撑构件以其优秀的消能减震性能，逐渐在一些大型建筑结构中得以应用，并在一些发达国家得到极大的推广。传统的防屈曲支撑构件由内核构件和外围约束构件两部分组成，在小震作用下，防屈曲支撑构件的内核构件保持弹性，作为主体结构的抗侧力构件使用；在中震和大震作用下，防屈曲支撑的内核构件率先进入屈服，起到保护主体框架的作用，同时消耗大量的地震输入能量，拥有非常饱满的滞回曲线。正是由于其兼具“支撑”和“耗能”两方面的功能，使得其作为最好的消能减震构件之一，被逐渐广泛使用于我国的高层建筑结构当中。
防屈曲支撑构件的外围约束构件一般可分为以下三类：钢筋混凝土外围约束、钢管混凝土组合外围约束和全钢外围约束。其内核构件则一般采用低屈服点、高延性的钢材，并通过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。防屈曲支撑的设计过程中，会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。
由于防屈曲支撑构件通过内核屈服后的反复拉压进行耗能，在通常采用的钢管混凝土外围约束防屈曲支撑中，为使外围约束构件对内核产生足够的约束，一般将外围约束截面做得很大，尤其对于较大吨位的防屈曲支撑构件。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；(2)约束构件中混凝土体量大导致构件整体自重过大，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，构件外露时则可能影响建筑效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种空腹桁架约束型防屈曲支撑，适用于高层结构中跨越多个楼层的超大吨位防屈曲支撑，在弱轴方向与高层结构楼面板进行连接，利用高层结构楼面板的面内刚度，相当于对防屈曲支撑提供了多个面外支撑，减小了构件的计算长度，增大了构件在弱轴方向上的整体弹性屈曲荷载和约束比；在强轴方向上，通过折曲形方钢管及连接钢板的设置，使得外围约束截面充分展开，增大约束截面的抗弯刚度，使得约束构件的截面尺寸显著减小，构件整体的自重下降，进而便于运输；构件具有更为美观的外型，有利于建筑造型。
一种空腹桁架约束型防屈曲支撑，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折曲形方钢管、连接钢板。
在上述防屈曲支撑中，所述十字内核钢板长度大于约束钢管，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，所述约束钢管可采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土。
在上述防屈曲支撑中，所述折曲形方钢管共两根，均由两根短直方钢管和一根长直方钢管焊接连接而成；两根折曲形方钢管放置在约束钢管两侧对称位置，中部较长区域内与约束钢管等距，在靠近构件端头处折曲并在端头处与约束钢管焊接连接。
在上述防屈曲支撑中，所述连接钢板为平矩形板，在构件长度方向上等距成对布置，连接钢板两端分别与折曲形方钢管和约束钢管焊接。
本发明提出的这种空腹桁架约束型防屈曲支撑，在传统钢管混凝土外围约束截面的基础上增加了在其两侧对称布置的折曲形方钢管，在端头处折曲形方钢管直接与约束钢管焊接，在中部通过长度方向上等间距成对布置的连接钢板与约束钢管进行连接，适用于高层结构中跨越多个楼层的超大吨位防屈曲支撑，在弱轴方向与高层结构楼面板进行连接，具有以下优点：(1)在弱轴方向上，利用高层结构楼面板的面内刚度，相当于对防屈曲支撑提供了多个面外支撑，减小了构件的计算长度，增大了构件在弱轴方向上的整体弹性屈曲荷载和约束比；(2)在强轴方向上，通过折曲方钢管及连接钢板的设置，使得外围约束截面充分展开，增大约束截面的抗弯刚度，使得约束构件的截面尺寸显著减小，构件整体的自重下降，进而便于运输；(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为空腹桁架约束型防屈曲支撑的三维图；
图2为空腹桁架约束型防屈曲支撑的正视图；
图3-1为空腹桁架约束型防屈曲支撑的A-A剖面图：约束钢管为圆钢管；
图3-2为空腹桁架约束型防屈曲支撑的A-A剖面图：约束钢管为方钢管；
图4为空腹桁架约束型防屈曲支撑十字内核钢板组成图；
图5为空腹桁架约束型防屈曲支撑折曲形方钢管组成图；
图6为空腹桁架约束型防屈曲支撑在高层结构中的布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图1～6，详细说明本专利的实施方式。
如图1～5所示，一种空腹桁架约束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——折曲形方钢管，其中包括5-1——短直方钢管一；5-2——短直方钢管二；5-3——长直方钢管；
6——连接钢板。
如图4所示，所述十字内核钢板1长度大于约束钢管3，由两块较窄的平钢板1-1,1-2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；
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；
如图5所示，所述折曲形方钢管5由两根短直方钢管5-1,5-2和一根长直方钢管5-3焊接连接而成；
如图1、2所示，所述折曲形方钢管5共两根，放置在约束钢管3两侧对称位置，中部较长区域内与约束钢管3等距，在靠近构件端头处折曲并在端头处与约束钢管3焊接连接；所述连接钢板6为平矩形板，在构件长度方向上等距成对布置，连接钢板6两端分别与折曲形方钢管5和约束钢管3焊接。
如图6所示，空腹桁架约束型防屈曲支撑应用于高层结构中，可采用“人”字形布置，构件跨越多个楼层，弱轴方向与高层结构楼面板相连，相当于若干个等间距的面外支撑。
Claims (1)
1.一种空腹桁架约束型防屈曲支撑，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折曲形方钢管、连接钢板；所述十字内核钢板长度大于约束钢管，由两块较窄的平钢板与一块较宽的平钢板通过焊接组成；在十字内核钢板被约束钢管及填充混凝土包裹的区域表面粘贴硬质橡胶；所述约束钢管可采用圆钢管或方钢管，其内部浇注混凝土；所述折曲形方钢管共两根，均由两根短直方钢管和一根长直方钢管焊接连接而成；两根折曲形方钢管放置在约束钢管两侧对称位置，中部较长区域内与约束钢管等距，在靠近构件端头处折曲并在端头处与约束钢管焊接连接；所述连接钢板为平矩形板，在构件长度方向上等距成对布置，连接钢板两端分别与折曲形方钢管和约束钢管焊接。
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