CN105442719A - 一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，包括由内向外依次设置的芯材、填充砂浆和外包钢管，所述的芯材为多段鱼骨形，包括屈服段以及设置在屈服段两端的非屈服段，所述的屈服段上设有一个防滑凸起和至少一个限位凸起，所述的填充砂浆上设有稳固卡槽和至少一个限位卡槽，所述的防滑凸起和稳固卡槽紧密配合，所述的限位卡槽的长度大于限位凸起的长度。与现有技术相比，本发明具有限制形变量、防止芯材凸起处破坏、质量轻等优点。

Description

一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁结构的抗震设计领域，尤其是涉及一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑。
背景技术
现有的屈曲约束支撑的芯材截面大多沿着长度方向相同，破坏经常发生在端部加劲肋的焊缝处或是中间的防滑块端部，导致支撑的最大变形量较小(平均应变低于3％)，或者是需要价格高昂但延性较好的低屈服点钢来提高支撑的延性。随着近年来全球超大地震的频发，结构的抗震对支撑最大变形量以及其超低周疲劳性能的要求也越来越高，如何保证支撑能够经受多次大地震的袭击后仍能正常工作，以保证其在工作的全寿命期间内无需更换，相关的设计理念也越来越受到重视。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种限制形变量、防止芯材凸起处破坏、质量轻的钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，包括由内向外依次设置的芯材、填充砂浆和外包钢管，所述的芯材为多段鱼骨形，包括屈服段以及设置在屈服段两端的非屈服段，所述的屈服段上设有一个防滑凸起和至少一个限位凸起，所述的填充砂浆上设有稳固卡槽和至少一个限位卡槽，所述的防滑凸起和稳固卡槽紧密配合，所述的限位卡槽的长度大于限位凸起的长度。
所述的限位凸起在压力方向上到限位卡槽内壁的距离大于在拉力方向上到限位卡槽内壁的距离。
当限位凸起为一个时，防滑凸起和限位凸起并排设置在屈服段上，并将芯材屈服段分为三个芯材子段。
防滑凸起和限位凸起之间的芯材子段的截面宽度比相邻的芯材子段截面小5％。
当限位凸起为多个时，防滑凸起设置在屈服段的中心处，限位凸起分别对称设置在防滑凸起的两边，所述的芯材屈服段被防滑凸起和多个限位凸起分为多个芯材子段。
所述的芯材子段的截面宽度从屈服段两端至中心处依次递减5％。
所述的非屈服段上设有芯材端部加劲肋。
所述的芯材屈服段上贴设有无粘接材料。
所述的填充砂浆的两端与非屈服段间设有间隙。
所述的限位凸起的数量为1-6个。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、限制形变量：本发明采用鱼骨形芯材，通过其上设有的多个凸起将芯材分割为多段，并且配合填充砂浆上的凹槽来限制相对刚体运动，被分割的各段芯材在凹槽和凸起的作用下限制了形变量，并且在芯材断裂的情况下仍然可以承受拉力荷载。
二、防止芯材凸起处破坏：本发明对芯材各段中间的截面宽度做了减小，同时中间两段依次比相邻段的截面宽度小5％，以使颈缩变形从中间两段开始，依次扩展至端部。
三、质量轻：由于本发明采用中间开孔的板式芯材，比一般的支撑质量大大降低。
附图说明
图1为本发明的结构剖视图。
图2位本发明的结构主视图。
其中，1、芯材，2、无粘接材料，3、填充砂浆，4、外包钢管，51、防滑凸起，52、限位凸起，61、稳固卡槽，62、限位卡槽，7、芯材端部加劲肋。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
实施例1：
如图1和2所示的5段鱼骨形屈曲约束支撑为例进行说明，本例中芯材1被凸起分为对称的5段，相应的填充砂浆3有2个卡槽，用于限制芯材1各段的极限变形量。为了依次控制各段的变形，以及防止破坏起始于芯材1凸起的截面突变处，将各段中间的截面宽度做了减小，同时中间一段比相邻段的截面宽度小5％，以使颈缩变形从中间两段开始，依次扩展至端部。
实施例2：
本例中，芯材1的中部设有1个防滑凸起51，在防滑凸起51的两侧对称设有6个限位凸起52，芯材1被凸起分为8段，相应的填充砂浆3有1个稳固卡槽61和6个限位卡槽62，用于限制芯材1各段的极限变形量。为了依次控制各段的变形，以及防止破坏起始于芯材1凸起的截面突变处，将各段中间的截面宽度做了减小，同时中间两段依次比相邻段的截面宽度小5％，以使颈缩变形从中间两段开始，依次扩展至端部。
组装过程如下：先预制带有卡槽的钢管填充混凝土，将无粘结材料贴在芯材上，然后组装芯材和浇筑好混凝土的外包钢管。
本发明的具体技术方案是：组件包括钢制的芯材1、无粘结材料2、外包钢管4和填充砂浆3。其中，芯材1为多段鱼骨形状，通过填充砂浆2的卡槽与芯材1的凸起的相互作用来限定芯材各段的变形过程和极限变形量，最终可以在芯材1的多段产生颈缩变形，从而达到提高构件在地震等滞回加载下变形能力的效果。
此外，由于防滑凸起51和限位凸起52的紧密配合，能够保持芯材1正常环境下不与填充砂浆3发生相对滑动，当发生地震时，芯材1的各子段在受到压力或拉力发生塑性形变时，限位凸起52在限位卡槽62中相对滑动，限位卡槽62的内壁对限位凸起52进行限位，并且压力形变的限位要大于拉力形变。
当本屈曲约束支撑芯材1的中间段截面完全断裂时仍可以承受拉力荷载，从而为防止结构的过大变形和倒塌提供了必要的安全冗余。

Claims (10)

1.一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，包括由内向外依次设置的芯材(1)、填充砂浆(3)和外包钢管(4)，其特征在于，所述的芯材(1)为多段鱼骨形，包括屈服段以及设置在屈服段两端的非屈服段，所述的屈服段上设有一个防滑凸起(51)和至少一个限位凸起(52)，所述的填充砂浆(3)上设有稳固卡槽(61)和至少一个限位卡槽(62)，所述的防滑凸起(51)和稳固卡槽(61)紧密配合，所述的限位卡槽(62)的长度大于限位凸起(52)的长度。
2.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，其特征在于，所述的限位凸起(52)在压力方向上到限位卡槽(62)内壁的距离大于在拉力方向上到限位卡槽(62)内壁的距离。
3.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，其特征在于，当限位凸起(52)为一个时，防滑凸起(51)和限位凸起(52)并排设置在屈服段上，并将芯材屈服段分为三个芯材子段。
4.根据权利要求3所述的一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，其特征在于，防滑凸起(51)和限位凸起(52)之间的芯材子段的截面宽度比相邻的芯材子段截面小5％。
5.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，其特征在于，当限位凸起(52)为多个时，防滑凸起(51)设置在屈服段的中心处，限位凸起(52)分别对称设置在防滑凸起(51)的两边，所述的芯材屈服段被防滑凸起(51)和多个限位凸起(52)分为多个芯材子段。
6.根据权利要求5所述的一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，其特征在于，所述的芯材子段的截面宽度从屈服段两端至中心处依次递减5％。
7.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土型鱼骨形芯材屈曲约束支撑，其特征在于，所述的非屈服段上设有芯材端部加劲肋(7)。
8.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲约束支撑，其特征在于，所述的芯材(1)屈服段上贴设有无粘接材料(2)。
9.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲约束支撑，其特征在于，所述的填充砂浆(3)的两端与非屈服段间设有间隙。
10.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲约束支撑，其特征在于，所述的限位凸起(52)的数量为1-6个。
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