CN208718140U - 一种装配式圆钢管耗能支撑 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种装配式圆钢管耗能支撑，包括支撑主体、端板、螺栓、螺帽、耗能构件、挡板、连接板和加劲肋，耗能构件的数量为两个，两个耗能构件分别可拆卸设置于支撑主体的两端，本实用新型可以克服现有的结构存在内芯耗能过早变形导致内芯在地震中可能过早失去作用，更换维护成本高的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于建筑减震领域，涉及一种装配式耗能支撑。
背景技术
我国是一个多地震国家，地震的发生给人民生命财产和当地经济带来了巨大的损失。
低屈服点钢的力学特点是屈服强度低，屈服应变小，强度稳定，变形能力强。低屈服点钢耗能器利用低屈服点钢良好的塑性变形能力，在地震作用过程中产生滞回变形以消耗输入结构的振动能量，有效衰减结构的地震反应。我国用于建筑抗震领域的低屈服点钢，现已开发出屈服强度为100MPa、160MPa、225MPa三种级别。这为我国开展低屈服点钢在建筑耗能减震领域的应用研究提供了必要的物质基础条件。
现阶段，耗能减振技术成了建筑结构抗震学科领域内的一个新的研究热点，是一种有效、安全、经济的工程减震技术。近来，耗能支撑以其稳定的性能及显著的抗震能力，成为了有良好应用前景的结构体系，其在日本、美国、加拿大等国家都得到了较好的应用。框架结构以其质量轻、延性好等特点，成为常用的建筑结构体系。但框架结构的侧向刚度低、抗震性能差，对框架结构设置耗能支撑可显著减小框架的地震反应。传统的支撑结构在强震作用下受压时易产生屈曲现象，极易造成支撑本身或连接的破坏或失效，且支撑屈曲后滞回性能变差，结构的抗震性能降低。由于可更换的新型装配式圆钢管耗能支撑其优良的滞回性能和施工安装方便、经济、设计灵活且在各向具有良好的抗弯性能等诸多优点，使其不仅成为新建结构抗震设计的较佳选择，也成为了已有结构抗震加固和改造的重要手段，但是现有的可更换的新型装配式圆钢管的主要耗能部件为内芯，例如中国实用新型专利CN201320578067.4所公开的一种组合式防屈曲耗能支撑，仅通过内芯钢板屈曲变形耗能，存在内芯耗能过早变形导致内芯在地震中可能过早失去作用，更换维护成本高的问题。
实用新型内容
为了解决现有支撑主要依靠内芯耗能变形导致内芯在地震中可能过早失去作用，更换维护成本高的问题，本实用新型提出如下技术方案：为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：包括耗能构件、支撑主体、螺栓、和连接板，所述耗能构件的数量为两个，两个所述耗能构件分别可拆卸设置于所述支撑主体的两端；
所述支撑主体包括外围钢管和填料，所述填料填充在所述外围钢管内；
所述耗能构件包括高强钢壁板和低屈服点耗能部件，所述高强钢壁板的强度范围为390～460MPA所述低屈服点耗能部件的强度范围为100～225MPA，所述高强钢壁板呈筒状，所述低屈服点耗能部件设置于所述高强钢壁板所围成的腔内；
所述支撑主体的两端设置有第一端板，所述耗能构件朝向所述支撑主体的一侧上设置有第二端板，所述第一端板略大于所述外围钢管的横截面，所述第二端板略大于所述耗能构件的横截面，所述第一端板避开所述支撑主体的位置上设置有螺栓孔，所述第二端板避开所述耗能构件的位置上设置有螺栓孔，所述螺栓穿设于对应的所述第一端板的螺栓孔和所述第二端板的螺栓孔，所述螺栓的两端分别栓接有螺母；
所述耗能构件远离所述支撑主体的一侧上设置有挡板，所述连接板设置在所述挡板上；
所述支撑主体与所述第一端板的相接处以及所述耗能构件与所述第二端板的相接处均设置有加劲肋，所述加劲肋沿所述支撑主体的长度方向进行设置。
所述螺栓孔为椭圆形螺栓孔，所述螺栓孔的数量为6～8个
所述螺栓为摩擦型螺栓。
所述支撑主体与所述第一端板的相接处以及所述耗能构件与所述第二端板的相接处山设置的加劲肋的数量均为8～10个。
所述高强钢壁板的材料屈服强度为390MPa、420MPa或460MPa，所述低屈服点耗能部件的横截面呈网格状，所述低屈服点耗能部件的材料屈服强度为100MPa、160MPa或225MPa。
所述填料为砂浆填料或混凝土填料。
所述外围钢管为碳素钢钢管，所述加劲肋为碳素钢加劲肋。
采用上述结构后，本实用新型一种装配式圆钢管耗能支撑具有以下有益效果：耗能构件包括高强钢壁板和低屈服点耗能部件，可充分发挥高强钢材料的力学性能，高强钢壁板具有较大的极限弹性应变值，为低屈服点钢耗能部件屈服耗能提供保证；且高强钢壁板起到受力骨架作用，可提供足够的承载能力和刚度，充分发挥低屈服点钢耗能部件的屈服耗能能力。低屈服点钢较其他材料有更低的屈服强度和抗拉强度,并且屈服点波动范围很窄，具有良好的低周疲劳抗力，从而提高结构的延性、耗能能力、抗震性能；且低屈服点钢耗能部件设置于高强钢壁板内部能有效约束高强钢壁板的屈曲变形，提高承载力，比如在中小震时，耗能构件的高强钢壁壁板可以保持弹性为结构提供侧向刚度，而在大震作用下，耗能构件的低屈服点耗能部件依靠自身良好的耗能能力消耗大量的地震输入能量，对主体结构起保护作用。
两个耗能构件分别可拆卸设置于支撑主体的两端；耗能构件和支撑主体均可在工厂内加工制作，通过螺栓或铰连接到节点板，可避免现场焊接及检测，施工方便快捷，结构简单；震后可快速评定支撑结构的抗震性能，根据支撑破坏情况更换支撑部件。一般，中小震后支撑破坏情况不严重的可只更换耗能构件，而大震后可将支撑主体与耗能部件一同更换并重新投入使用，对结构的灾后重建具有至关重要的作用。
附图说明
图1为可更换的新型装配式圆钢管耗能支撑的立面结构示意图。
图2为图1的A-A处截面结构示意图
图3为图1的支撑主体的截面结构示意图。
图4为图1的B-B处横截面结构示意图。
图5为第一端板的横截面结构示意图。
图中：1.耗能构件、2.支撑主体、31.螺栓、32螺帽、41.第一端板、42.第二端板、5.加劲肋、6.外围钢管、7.填料、8.高强钢壁板、9.低屈服点钢耗能部件、10.连接板、11.挡板
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
如图1-5所示的一种装配式圆钢管耗能支撑，包括耗能构件1、支撑主体2、螺栓31、螺帽32、第一端板41、第二端板42、加劲肋5、挡板11和连接板10，耗能构件1的数量为两个，两个耗能构件1分别可拆卸设置于支撑主体2的两端；
支撑主体2包括外围钢管6和填料7，填料7填充在所述外围钢管内；具体的，外围钢管6材料选用普通碳素钢Q235钢管，形状为中空的圆钢管结构，且外围钢管6内部均匀灌注填料7，填料7采用的是混凝土填料或砂浆填料，目的是约束中小震作用下外围钢管6屈曲变形而避免外围钢管6过早失去作用。
耗能构件1包括高强钢壁板8和低屈服点耗能部件9，高强钢壁板8的强度范围为390～460MPA低屈服点耗能部件9的强度范围为100～225MPA，,高强钢壁板8为筒状，低屈服点耗能部件9设置于高强钢壁板8所围成的腔内，具体的，高强钢壁板8横截面的外围直径与外围钢管6横截面的外围直径大小相等，高度为5cm，高强钢壁板8材料屈服强度为390MPa、420MPa或460MPa；低屈服点钢耗能部件9材料屈服强度为100MPa、160MPa或225MPa，低屈服点耗能部件9的横截面呈网状结构，低屈服点耗能部件9焊接于高强钢壁板8内壁，高强钢壁板8的极限弹性应变值较大，为低屈服点钢耗能部件9屈服耗能提供保证。
第一端板41和第二端板42的形状相同均为横截面直径为比外围钢管6横截面直径大10～15cm的圆形板，第一端板41的数量为2片，第二端板42的数量为2片，2片第一端板41分别设置在支撑主体2的两端，2片第二端板42分别设置在两个耗能构件1朝向支撑主体2的一侧上，较佳的第一端板41和第二端板42均通过焊接的方式进行固定，第一端板41避开支撑主体2的位置上设置有螺栓孔，第二端板避开耗能构件1的位置上设置有螺栓孔，,所述螺栓孔为椭圆形螺栓孔，所述螺栓孔的数量为6～8个
为防止长期使用过程中产生松动，螺栓31为高强摩擦型螺栓，上述高强摩擦型螺栓为公知技术可直接从市面上购得，螺栓31穿设于相靠近的第一端板41和第二端板42的对应所述螺栓孔，两个螺帽32分别锁紧于每根螺栓31露出于两片端板4外的位置上将耗能构件1与支撑主体2进行连接。
挡板11设置在耗能构件1远离支撑主体2的一侧上，连接板10焊接设置在挡板11上，连接板10为预留有圆孔的板状结构，便于与外部节点板相连接，上述外部节点板为公知技术中与耗能支撑相连接的原件；
加劲肋5为用于增强端板4与支撑主体2连接处以及耗能构件1与端板4的相接处的刚度的短钢板，具体的，加劲肋5设置于支撑主体2与第一端板41的相接处以及耗能构件1与第二端板42的相接处，加劲肋5沿支撑主体2的长度方向进行设置，支撑主体2与第一端板41的相接处以及耗能构件1与第二端板42的相接处上设置的加劲肋的数量均为8～10个，较佳的加劲肋5为碳素钢加劲肋。
挡板11为横截面直径略大于外围钢管横截面直径的圆形板。焊接连接板10与挡板11。
上述实施例和附图并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
Claims (7)
1.一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：包括耗能构件、支撑主体、螺栓、和连接板，所述耗能构件的数量为两个，两个所述耗能构件分别可拆卸设置于所述支撑主体的两端；
所述支撑主体包括外围钢管和填料，所述填料填充在所述外围钢管内；
所述耗能构件包括高强钢壁板和低屈服点耗能部件，所述高强钢壁板的强度范围为390～460MPA所述低屈服点耗能部件的强度范围为100～225MPA，所述高强钢壁板呈筒状，所述低屈服点耗能部件设置于所述高强钢壁板所围成的腔内；
所述支撑主体的两端设置有第一端板，所述耗能构件朝向所述支撑主体的一侧上设置有第二端板，所述第一端板略大于所述外围钢管的横截面，所述第二端板略大于所述耗能构件的横截面，所述第一端板避开所述支撑主体的位置上设置有螺栓孔，所述第二端板避开所述耗能构件的位置上设置有螺栓孔，所述螺栓穿设于对应的所述第一端板的螺栓孔和所述第二端板的螺栓孔，所述螺栓的两端分别栓接有螺母；
所述耗能构件远离所述支撑主体的一侧上设置有挡板，所述连接板设置在所述挡板上；
所述支撑主体与所述第一端板的相接处以及所述耗能构件与所述第二端板的相接处均设置有加劲肋，所述加劲肋沿所述支撑主体的长度方向进行设置。
2.根据权利要求1所述的一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：所述螺栓孔为椭圆形螺栓孔，所述螺栓孔的数量为6～8个。
3.根据权利要求1所述的一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：所述螺栓为摩擦型螺栓。
4.根据权利要求1所述的一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：所述支撑主体与所述第一端板的相接处以及所述耗能构件与所述第二端板的相接处山设置的加劲肋的数量均为8～10个。
5.根据权利要求1所述的一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：所述高强钢壁板的材料屈服强度为390MPa、420MPa或460MPa，所述低屈服点耗能部件的横截面呈网格状，所述低屈服点耗能部件的材料屈服强度为100MPa、160MPa或225MPa。
6.根据权利要求1所述的一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：所述填料为砂浆填料或混凝土填料。
7.根据权利要求1所述的一种装配式圆钢管耗能支撑，其特征在于：所述外围钢管为碳素钢钢管，所述加劲肋为碳素钢加劲肋。
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2018
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