CN108442797A - 一种多内核的全钢防屈曲支撑 - Google Patents

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何金明
喻红霞
杨啸
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    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Abstract

本发明涉及一种多内核的全钢防屈曲支撑，属于结构工程技术领域。该类型防屈曲支撑构件采用多内核，内核构件由四个无缝钢管组成。内核构件长度大于外围约束构件的长度；外围约束构件的一端与端板焊接，采用环向加劲肋对外围约束构件进行加强；另一端不与端板焊接且保持一定间隙，设置套筒约束外围约束构件，同时对套筒采用加劲肋加强。本发明所提出的多内核的防屈曲支撑采用多内核的形式，避免了单内核承载力过高导致截面板件厚度增加延性变形能力变差的问题，使之可以在高承载力防屈曲支撑中应用；在端板焊接套筒能够补偿内核出外围约束构件后形成的刚度锐减；采用全钢构件，可在工厂制作，精度和焊接质量易控制，整体工业化生产程度高。

Description

一种多内核的全钢防屈曲支撑
技术领域
本发明涉及一种多内核的全钢防屈曲支撑，属于结构工程技术领域。
背景技术
防屈曲支撑广泛应用在高层建筑结构、空间结构、桥梁工程抗震设计以及工程抗震加固中。防屈曲支撑由内核构件和外围约束体系构成，内核构件承受轴向压力，外围构件约束内核构件的横向位移，防止内核发生屈曲。在正常使用状态及小震下，防屈曲支撑起到普通中心支撑作用，内核构件保持弹性，提供建筑的抗侧刚度；在中震和大震下，防屈曲支撑的内核构件率先进入屈服并通过其反复拉压滞回耗散地震输入的能量。
防屈曲支撑按照形式可以分为整体约束型、装配式、梭形、内核分离式等多种类型，而内核构件多使用具有一字形、工形或十字形截面的低屈服点、高延性钢材，使其能在地震过程中充分发挥耗能的作用。目前工程建设中主要采用钢管混凝土约束且内核是一字形或十字形截面的防屈曲支撑。
随着工程建设对超高承载力防屈曲支撑的需求越来越迫切，工程中常用的钢管混凝土约束且单一内核的防屈曲支撑存在以下缺点：(1)混凝土浇注及强度发展所需时间较长，并且存在湿作业的麻烦，难以形成高效生产和高度工业化；(2)单内核高承载力防屈曲支撑会导致内核截面板件厚度增加或内核截面尺寸增大，而大厚度板件取材困难，且其材性延性变形能力变差，因而限制了其在高承载力防屈曲支撑中的应用；(3)采用单一内核的钢管混凝土约束型防屈曲支撑，势必导致较大的外围约束截面尺寸，增加支撑的重量，反而会由于较大的自重引发较大的地震作用，不利地震作用的有效控制；(4)相比于纯钢约束型的防屈曲支撑，其质量和截面尺寸都较大，工厂整体加工成型后运输成本较大，同时较大截面尺寸会导致加工工艺复杂，进而增加工程造价。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种多内核的全钢防屈曲支撑，在实现工程建设的高承载力要求的同时可以选取较小厚度的内核构件，保证内核构件的高延性；采用全钢构件可全部在工厂制作，易于控制尺寸精度和焊接质量，避免了混凝土湿作业的不便；在端板焊接套筒，补偿内核出外围约束构件后形成的刚度锐减。
一种多内核的全钢防屈曲支撑，含有内核构件1、外围约束构件2、端板3、套筒4加劲肋5，其特征在于，所述防屈曲支撑包含外围约束构件2及包裹在其内部的内核构件1，所述内核构件1由四个无缝钢管1-1、1-2、1-3、1-4组成；所述外围约束构件2一端与所述端板3焊接，在所述端板3周围设置环向布置的加劲肋5，另一端与所述端板3保持一定的间隙，且在所述外围约束构件2外侧设置套筒4，所述套筒4与外围约束构件2在轴向相对滑移，且与端板3焊接，在套筒外侧设置加劲肋。
在上述防屈曲支撑中，所述外围约束构件2采用较大直径的焊接方钢管和焊接圆钢管，材料屈服强度采用Q345及以上钢号。
在上述防屈曲支撑中，所述端板3为矩形平钢板。
在上述防屈曲支撑中，所述套筒4为环形圆筒或方形套筒。
本发明提出的这种新型的多内核全钢防屈曲支撑，具有以下优点：(1)采用多内核的防屈曲支撑，容易实现工程建设中要求的高承载力，同时可以保证内核选择小厚度或小截面构件，取材方便，延性质量也能够得到保证，易于满足内核材料对延性的要求；(2)采用全钢构件，可全部在工厂制作，构件尺寸精度和焊接质量易于控制，整体工业化生产程度和构件制作效率高，现场安装方便且节约工期，避免了混凝土湿作业带来的不便；(3)采用全钢构件整体质量轻、截面尺寸小，加工工艺更加简单，同时有利于在工厂加工后的运输及安装，减少工程造价。
附图说明
图1-1为多内核的全钢防屈曲支撑的截面图，外围约束构件为焊接圆钢管；
图1-2为多内核的全钢防屈曲支撑的截面图，外围约束构件为焊接方钢管；
图2-1为多内核的全钢防屈曲支撑的侧视图，外围约束构件不与端板焊接同时设置套筒；
图2-2为多内核的全钢防屈曲支撑的侧视图，外围约束构件与端板焊接；
图3-1为多内核的全钢防屈曲支撑的三维图，外围约束构件为焊接圆钢管；
图3-2为多内核的全钢防屈曲支撑的三维图，外围约束构件为焊接方钢管。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本发明的实施方式。
如图1-1、1-2、2-1、2-2所示，一种多内核的全钢防屈曲支撑构件包括以下部件：
1——内核构件，其中包括1-1——多内核的全钢防屈曲支撑内核无缝钢管一；1-2——多内核的全钢防屈曲支撑内核无缝钢管二；1-3——多内核的全钢防屈曲支撑内核无缝钢管三；1-4——多内核的全钢防屈曲支撑内核无缝钢管四；
2——外围约束构件，包括两种形式，一种是多内核的全钢防屈曲支撑外围焊接圆钢管；另一种是多内核的全钢防屈曲支撑外围焊接方钢管；
3——端板；
4——套筒；
5——加劲肋；
如图1、3所示，所述多内核的全钢防屈曲支撑构件包含外围约束构件和内核构件；所述外围约束构件包括两种形式，一种是多内核的全钢防屈曲支撑外围焊接圆钢管2，如图1-1，另一种是多内核的全钢防屈曲支撑外围焊接方钢管2，如图1-2；所述内核构件由四个无缝钢管1组成；
如图2-1所示，外围约束构件2一端不与端板3直接焊接且二者保持一定的间隙；在其端部设置套筒4，套筒与端板3焊接并对套筒采用加劲肋5增强；
如图2-2所示，外围约束构件2另一端与端板3直接焊接，同时在外围约束构件周围设置延环向布置的加劲肋5。
实验证明，该屈曲支撑构件完全能够达到上述效果。

Claims (4)

1.一种多内核的全钢防屈曲支撑，含有内核构件(1)、外围约束构件(2)、端板(3)、套筒(4)加劲肋(5)，其特征在于，所述防屈曲支撑包含外围约束构件(2)及包裹在其内部的内核构件(1)，所述内核构件(1)由四个无缝钢管(1-1)(1-2)(1-3)(1-4)组成；所述外围约束构件(2)一端与所述端板(3)焊接，在所述端板(3)周围设置环向布置的加劲肋(5)，另一端与所述端板(3)保持一定的间隙，且在所述外围约束构件(2)外侧设置套筒(4)，所述套筒(4)与外围约束构件(2)在轴向相对滑移，且与端板(3)焊接，在套筒外侧设置加劲肋。
2.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述外围约束构件(2)采用较大直径的焊接方钢管和焊接圆钢管，材料屈服强度采用Q345及以上钢号。
3.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述端板(3)为矩形平钢板。
4.根据权利要求1所述的防屈曲支撑，其特征在于，所述套筒(4)为环形圆筒或方形套筒。
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