CN106088766A - 一种钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑，该屈曲约束支撑包括剪切型芯材以及套设在剪切型芯材外部的约束钢管，并且在剪切型芯材与约束钢管之间的空间内填充有填充砂浆，所述的剪切型芯材上设有防滑孔和剪切单元，所述的防滑孔通过防滑键穿过填充砂浆与约束钢管固定。与现有技术相比，本发明具有剪切型、结构稳定、便于设计、尺寸小、自重轻、减小梁柱负担、无粘结材料等优点。

Description

一种钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁等结构的抗震设计以及加固改造领域，尤其是涉及一种钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑。
背景技术
现有的屈曲约束支撑大多数是通过受轴向力而产生轴向变形吸收能量，在拉压力作用下结构的荷载不对称，造成设计过程中需要考虑抗压承载力过大造成对节点承载能力和变形能力的要求过高。现有的支撑最大变形量一般低于3％且破坏经常发生于芯材的截面突变处或节点处便可以说明这一缺陷。这样的支撑一般无法满足高烈度区建筑或桥梁结构的抗震设计要求。
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剪切型、结构稳定、便于设计、尺寸小、自重轻、减小梁柱负担、无粘结材料的钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑。
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外包式剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，该屈曲约束支撑包括剪切型芯材以及套设在剪切型芯材外部的约束钢管，并且在剪切型芯材与约束钢管之间的空间内填充有填充砂浆，所述的剪切型芯材上设有防滑孔和剪切单元，所述的防滑孔通过防滑键穿过填充砂浆与约束钢管固定。
所述的剪切型芯材为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，所述的剪切单元分别设置在纵向对称轴的两侧，所述的防滑孔设置在矩形钢板的中心处。
在纵向对称轴一侧的剪切单元由第一型组合孔和第二型组合孔沿轴向依次交替排布成型。
所述的第一型组合孔与第二型组合孔均由矩形孔和两个椭圆形孔组合成型，所述的第一型组合孔的两个椭圆形孔分别通过矩形孔与矩形钢板的外缘连通，所述的第二型组合孔的两个椭圆形孔通过矩形孔相互连通。
所述的剪切型芯材两端分别设有端部加劲肋。
所述的约束钢管为一截面为圆形或矩形的钢管，其上设有与防滑键位置对应的约束孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、剪切型、结构稳定：本发明通过在芯材上设计孔洞使材料的轴向变形转变为剪切变形，由于剪切耗能非常稳定，而拉压型屈曲约束支撑由于受压失稳而导致芯材和约束构件之间产生较大的摩擦力，从而影响其稳定性，
二、尺寸小、自重轻：本发明的剪切型屈曲约束支撑由于主要受剪力，受力比较稳定，所需要的侧向约束也相对较小，从而可以大大减小约束构件的刚度和尺寸，从而大大降低支撑构件的自重，利于减轻地震力。
三、便于设计：本发明与普通拉压型屈曲约束支撑的受压承载力高于受拉承载力不同，剪切型屈曲约束支撑的拉压承载力皆由剪切变形孔处的剪切承载力控制，其拉压承载力相同，从而更加便于结构设计。与普通的拉压型开孔屈曲约束支撑主要承受轴向变形不同，剪切型屈曲约束支撑通过特殊的开孔设计，使得剪切变形孔附近的材料自始至终主要承受剪切变形。
四、减小梁柱负担：剪切型屈曲约束支撑刚度和承载力偏低，从而可以减小对连接梁柱构件造成较大的负担。
五、无粘结材料：由于剪切型屈曲约束支撑芯材失稳后所需侧向支撑力较小，因而芯材和约束构件之间的摩擦也较小，故也可以考虑不使用无粘结材料。
附图说明
图1为本发明的主视剖视图。
图2为本发明的组装图。
其中，1、剪切型芯材，11、防滑孔，12、剪切单元，2、填充砂浆，3、约束钢管，4、防滑键，5、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：
如图1和2所示的剪切型屈曲约束支撑为例，对该专利进行说明，本发明的屈曲约束支撑包括剪切型芯材1以及套设在剪切型芯材1外部的约束钢管3，并且在剪切型芯材1与约束钢管3之间的空间内填充有填充砂浆2，剪切型芯材1上设有防滑孔11和剪切单元12，防滑孔11通过防滑键4穿过填充砂浆2与约束钢管3固定。
剪切型芯材1为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，剪切单元12分别设置在纵向对称轴的两侧，防滑孔11设置在矩形钢板的中心处，在纵向对称轴一侧的剪切单元11由第一型组合孔和第二型组合孔沿轴向依次交替排布成型，第一型组合孔与第二型组合孔均由矩形孔和两个椭圆形孔组合成型，第一型组合孔的两个椭圆形孔分别通过矩形孔与矩形钢板的外缘连通，第二型组合孔的两个椭圆形孔通过矩形孔相互连通，剪切型芯材1两端分别设有端部加劲肋5，约束钢管3为一圆筒形钢管，其上设有与防滑键4位置对应的约束孔。
芯材上设计多个剪切单元12，芯材屈曲后由砂浆和约束钢管3在四周支撑，通过中间防滑键4将芯材和填充砂浆2的约束钢管3相连接，芯材被填充砂浆的约束钢管3包裹其中来约束芯材平面内和平面外变形。芯材可由多个剪切单元12串联而成，从而达到提供支撑的极限变形能力和累积耗能能力。同时，独特的剪切型设计，使力位移曲线更平滑，荷载在正反向加载完全对称，从而使结构设计更加方便。此外，该新型屈曲约束支撑具有质量轻便的特点，可以减轻自重，从而降低结构的地震力。同时支撑刚度较小，利于避免对相连节点和相邻构件造成过大的负担。
组装过程如下：先预制带有中间孔的钢管填充混凝土，组装芯材和浇筑好填充好砂浆的约束钢管。

Claims (6)

1.一种钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，该屈曲约束支撑包括剪切型芯材(1)以及套设在剪切型芯材(1)外部的约束钢管(3)，并且在剪切型芯材(1)与约束钢管(3)之间的空间内填充有填充砂浆(2)，所述的剪切型芯材(1)上设有防滑孔(11)和剪切单元(12)，所述的防滑孔(11)通过防滑键(4)穿过填充砂浆(2)与约束钢管(3)固定。
2.根据权利要求1所述的一种钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，所述的剪切型芯材(1)为一左右形状以纵向对称轴对称的矩形钢板，所述的剪切单元(12)分别设置在纵向对称轴的两侧，所述的防滑孔(11)设置在矩形钢板的中心处。
3.根据权利要求2所述的一种钢管填充混凝土外包式剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，在纵向对称轴一侧的剪切单元(12)由第一型组合孔和第二型组合孔沿轴向依次交替排布成型。
4.根据权利要求3所述的一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，所述的第一型组合孔与第二型组合孔均由矩形孔和两个椭圆形孔组合成型，所述的第一型组合孔的两个椭圆形孔分别通过矩形孔与矩形钢板的外缘连通，所述的第二型组合孔的两个椭圆形孔通过矩形孔相互连通。
5.根据权利要求1所述的一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，所述的剪切型芯材(1)两端分别设有端部加劲肋(5)。
6.根据权利要求1所述的一种全钢制可视化剪切型屈曲约束支撑，其特征在于，所述的约束钢管(3)为一截面为圆形或矩形的钢管，其上设有与防滑键(4)位置对应的约束孔。
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