CN212670841U - 一种集束型钢管消能组合构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集束型钢管消能组合构件，它包括外钢管、上连接板、下连接板、若干根内钢管和填充材料，所述上连接板和下连接板分别设置在外钢管的上端和下端而使外钢管内部为一密闭腔，各内钢管紧靠呈束状，束状的内钢管置于该密闭腔中并与其表面相接触，在该密闭腔的全部空隙中均填充有填充材料。本实用新型采用外钢管和集束型内钢管，型钢的抗压和抗拉能力较强，具有良好的弹塑性变形能力，填充材料具有一定的低损耗自摩擦耗能特性，可使本实用新型具有良好的力学性能；而且，本实用新型可以在施工现场制作、焊接和安装，内部材料施工不涉及钢筋绑扎和混凝土养护作业，施工便捷，可提高工作效率。

Description

一种集束型钢管消能组合构件

技术领域

本实用新型涉及一种消能组合构件，尤其涉及一种集束型钢管消能组合构件。

背景技术

随着建筑行业的高速发展，在传统组合构件研究的基础上，近年来不断出现新型组合构件，以满足特定条件下的工程需要，这些新型组合构件结合各种材料的特性并适应建筑结构使用的需要而产生。

目前研究较多的组合构件是钢管混凝土构件、钢管再生混凝土构件、约束钢管混凝土构件及FRP约束混凝土构件等。这些组合构件能够发展和应用的关键在于同时发挥了不同材料的作用，以钢管混凝土为例，钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度。钢管对混凝土产生约束作用，从而提高混凝土的强度，混凝土可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，能够保证钢材性能的充分发挥，而且，可节省模板费用，加快施工进度。

传统的组合构件均以内部灌注混凝土或再生混凝土，外部设置钢管或其他约束材料为主，两者协同工作，虽然组合构件可以发挥这两种材料的优势，即在受压作用下可发挥混凝土的抗压承载能力，而在滞回变形时可发挥钢材的弹塑性变形耗能能力，但是，在协同工作过程中，传统组合构件整体仍有以下不足之处：

(1)砂石、水泥等材料占内部混凝土较大比例，材料配比对其性能影响较大。

(2)整体组合构件的自重较大。

(3)内部混凝土需要进行较长时间养护，造成施工周期长。

(4)内部混凝土在荷载、温度等作用下产生开裂破坏后，原先的基本力学性能减弱或者丧失。

(5)混凝土构件的滞回变形耗能能力较弱，出现震害后补强修复困难。

(6)外部钢管和内部混凝土在荷载等作用下一旦产生界面脱空则丧失协同工作能力。

(7)整体组合构件的滞回耗能能力有限，受混凝土材料特性限制较大。

实际工程对于传统组合构件主要应用于静力承载的竖向构件，多发挥的是其轴压力学性能。如何合理的发挥组合构件的材料协同工作能力，做到静力和滞回性能兼顾，并节省工程造价和施工周期，具有相当重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有良好的力学性能、高消能耗、施工便捷、提高施工效率的集束型钢管消能组合构件。

本实用新型的目的通过如下的技术方案来实现：一种集束型钢管消能组合构件，其特征在于：它包括外钢管、上连接板、下连接板、若干根内钢管和填充材料，所述上连接板和下连接板分别设置在外钢管的上端和下端而使外钢管内部为一密闭腔，各内钢管紧靠呈束状，束状的内钢管置于该密闭腔中并与其表面相接触，在该密闭腔的全部空隙中均填充有填充材料。

本实用新型采用外钢管和集束型内钢管，型钢的抗压和抗拉能力较强，具有良好的弹塑性变形能力，填充材料具有一定的低损耗自摩擦耗能特性，可使本实用新型具有良好的力学性能；而且，本实用新型可以在施工现场制作、焊接和安装，内部材料施工不涉及钢筋绑扎和混凝土养护作业，施工便捷，可提高工作效率。

作为本实用新型的一种改进，在所述外钢管的整个内管壁上设有纤维增强复合材料。FRP(纤维增强复合材料)是一种以高分子环氧树脂为集体，玻璃钢或碳纤维等为增强体，经过复合工艺而制成的复合材料，其轻巧、耐腐蚀、抗老化、绝缘且抗拉强度高，可提高消能组合构件的力学性能。

本实用新型所述内钢管是外切薄壁钢管。

本实用新型所述填充材料是摩擦类再生填充材料。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述摩擦类再生填充材料为砂子、沙子或再生回收颗粒材料。使得本实用新型具有较高的极限承载能力、复合耗能能力和更大的延性。砂子或沙子是取材便宜、建筑应用广泛的建筑散粒体，砂子、沙子和再生回收颗粒材料都具有一定的低损耗自摩擦耗能特性，而且再生回收颗粒材料取材方便，经济环保，施工便捷，使得整体构件造价低。

优选地，所述再生回收颗粒材料为废弃橡胶颗粒或玻璃纤维颗粒等。作为本实用新型的一种推荐实施方式，在所述外钢管的上端管口内设有上弹性垫，所述上弹性垫由束状的内钢管上端挤压在上连接板上；在所述外钢管的下端管口内设有下弹性垫，所述下弹性垫由束状的内钢管下端挤压在下连接板上。弹性垫可以采用橡胶垫，能够提高密闭腔的密封性。

本实用新型所述上连接板和下连接板位于外钢管之外的部分上设有用于与建筑构件相连的连接结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

⑴本实用新型综合利用外钢管、集束型内钢管、FRP材料、砂(沙)主体组合材料性能：型钢抗压和抗拉能力较强，具有良好的弹塑性变形能力；FRP是一种以高分子环氧树脂为集体，玻璃钢或碳纤维等为增强体，经过复合工艺而制成的复合材料，其轻巧、耐腐蚀、抗老化、绝缘且抗拉强度高；砂(沙)是一种取材便宜、建筑应用广泛的建筑散粒体，其具有一定的低损耗自摩擦耗能特性。

⑵本实用新型具有较高的极限承载能力、复合耗能能力和更大的延性，且材料取材方便，填充材料亦可利用多种再生回收颗粒材料(例如橡胶颗粒、玻璃纤维颗粒等)，经济环保，施工便捷，整体构件造价低。

⑶本实用新型可以在施工现场制作、焊接和安装，内部材料施工不涉及钢筋绑扎和混凝土养护作业，施工便捷，可提高工作效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的主视图；

图2是沿图1中A-A线的剖面图；

图3是本实用新型外钢管及其内钢管的剖面图；

图4是本实用新型的纵向剖面图。

具体实施方式

如图1～4所示，是本实用新型一种集束型钢管消能组合构件，它包括外钢管1、上连接板2、下连接板3、若干根内钢管4和填充材料5，内钢管4是外切薄壁钢管，上连接板2和下连接板3分别设置在外钢管1的上端和下端而使外钢管1内部为一密闭腔，在外钢管1的整个内管壁(密闭腔的表面)上设有纤维增强复合材料6。各内钢管4紧靠呈束状，在本实施例中，内钢管4为7根，在中心位置设置一根，其余6根内钢管合围住中心钢管，束状的内钢管4置于该密闭腔中并与其上的纤维增强复合材料6相接触，在该密闭腔的全部空隙中均填充有填充材料。在本实施例中，填充材料5是摩擦类再生填充材料，摩擦类再生填充材料为砂子、沙子或再生回收颗粒材料，再生回收颗粒材料可以为橡胶颗粒或玻璃纤维颗粒。

在外钢管1的上端管口内设有上弹性垫7，上弹性垫7由束状的内钢管4上端挤压在上连接板2上；在外钢管1的下端管口内设有下弹性垫8，下弹性垫8由束状的内钢管4下端挤压在下连接板3上。上弹性垫7和下弹性垫8均采用橡胶垫。可以提高外钢管内部空间的密闭性。

在上连接板2和下连接板3位于外钢管1之外的部分上设有用于与建筑构件相连的连接结构。该连接结构包括螺孔9，可通过螺孔和螺栓与其他建筑构件连接。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型的各内钢管呈束状还有其它排布方式；上、下连接板上的连接结构也还有其它实施方式。因此，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集束型钢管消能组合构件，其特征在于：它包括外钢管、上连接板、下连接板、若干根内钢管和填充材料，所述上连接板和下连接板分别设置在外钢管的上端和下端而使外钢管内部为一密闭腔，各内钢管紧靠呈束状，束状的内钢管置于该密闭腔中并与其表面相接触，在该密闭腔的全部空隙中均填充有填充材料。

2.根据权利要求1所述的集束型钢管消能组合构件，其特征在于：在所述外钢管的整个内管壁上设有纤维增强复合材料。

3.根据权利要求1或2所述的集束型钢管消能组合构件，其特征在于：所述内钢管是外切薄壁钢管。

4.根据权利要求3所述的集束型钢管消能组合构件，其特征在于：所述填充材料是摩擦类再生填充材料。

5.根据权利要求4所述的集束型钢管消能组合构件，其特征在于：所述摩擦类再生填充材料为沙子或再生回收颗粒材料。

6.根据权利要求5所述的集束型钢管消能组合构件，其特征在于：所述再生回收颗粒材料为废弃橡胶颗粒或玻璃纤维颗粒。

7.根据权利要求6所述的集束型钢管消能组合构件，其特征在于：在所述外钢管的上端管口内设有上弹性垫，所述上弹性垫由束状的内钢管上端挤压在上连接板上；在所述外钢管的下端管口内设有下弹性垫，所述下弹性垫由束状的内钢管下端挤压在下连接板上。

8.根据权利要求7所述的集束型钢管消能组合构件，其特征在于：所述上连接板和下连接板位于外钢管之外的部分上设有用于与建筑构件相连的连接结构。

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