[發(fā)明專利]一種帶橫隔板雙層套管十字形屈曲約束支撐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710201035.1
• 申請日: 2007-07-10
• 公開（公告）號: CN101105054A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅開海;程紹革;劉康安;黃冬生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建筑科學(xué)研究院;南京丹普科技工程有限公司;建研抗震工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 朱麗巖;白云

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，尤其涉及一種運(yùn)用在工程抗震領(lǐng)域中的建筑結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件。

(二)背景技術(shù)：

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程的日益加快，各種各樣各樣造型復(fù)雜、功能獨(dú)特的建筑不斷涌現(xiàn)。雖然現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，特別是高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建造技術(shù)的發(fā)展，使這些建筑方案得以實(shí)現(xiàn)；但是近年來的大震震害也表明，雖然這樣的建筑在地震過程中主體結(jié)構(gòu)沒有受到明顯的破壞，但是由于主體結(jié)構(gòu)偏柔，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形過大，從而造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及相關(guān)服務(wù)設(shè)施的嚴(yán)重破壞，損失巨大；而且由于這樣的結(jié)構(gòu)往往都會(huì)產(chǎn)生非線性變形，造成震后修復(fù)困難或成本過高，不滿足經(jīng)濟(jì)要求。

為了減小地震作用下這類結(jié)構(gòu)的變形，人們往往會(huì)在結(jié)構(gòu)中增設(shè)一些鋼支撐構(gòu)件，以提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。但傳統(tǒng)的鋼支撐構(gòu)件在強(qiáng)震作用受壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生屈曲的現(xiàn)象，故往往將支撐構(gòu)件斷面加大以符合設(shè)計(jì)要求，但仍難以保證在強(qiáng)震下不發(fā)生屈曲失穩(wěn)。有鑒于此，近來在日本、美國以及我國臺灣地區(qū)的一些研究學(xué)者研制了一種受壓時(shí)不會(huì)發(fā)生屈曲失穩(wěn)的軸力構(gòu)件，在我國臺灣地區(qū)稱之為挫屈拘束支撐(BucklingRestrained?Braces，簡稱BRB)，在美國和日本則稱之為無粘結(jié)支撐(Unbonded?Braces，簡稱UBB)?？紤]到這種構(gòu)件在材料屈服后具有很強(qiáng)的耗能能力，在實(shí)際工程中可將其作為耗能支撐使用。目前，這種構(gòu)件在日本、美國以及我國臺灣地區(qū)已得到了廣泛應(yīng)用；在國內(nèi)，尚處于研究的起步階段，工程應(yīng)用較少。

屈曲約束支撐是一種在受拉與受壓時(shí)均能達(dá)到屈服而不發(fā)生屈曲失穩(wěn)的軸力構(gòu)件，與傳統(tǒng)中心支撐相比具有更穩(wěn)定的力學(xué)性能。經(jīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)，含有屈曲約束支撐的框架不但可以增加整體剛度、提高結(jié)構(gòu)延性，而且由于其受壓時(shí)不會(huì)屈曲的特性可以充分發(fā)揮鋼材的滯回消能能力，因此，這種構(gòu)件同時(shí)具備了中心支撐和位移型阻尼器的功能，在工程抗震領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

一般而言，屈曲約束支撐是由三個(gè)部分所組成，即核心鋼支撐、外套約束鋼管及滑動(dòng)機(jī)制。核心鋼支撐，又稱為主受力單元，是構(gòu)件中主要的受力元件；外套約束鋼管又稱為側(cè)向支撐單元，負(fù)責(zé)提供約束機(jī)制，以防止核心鋼支撐受軸壓時(shí)發(fā)生整體或局部屈曲。另外，為避免核心鋼支撐因受壓膨脹后與外套約束鋼管間產(chǎn)生握裹或摩擦力而造成軸壓力的大量增加，必須在核心鋼支撐與外套約束鋼管間設(shè)置一種滑動(dòng)機(jī)制，目前，這種滑動(dòng)機(jī)制主要由核心鋼支撐與外套約束鋼管之間填充的脫粘結(jié)材料提供。

圖1為一種常見的屈曲約束支撐的結(jié)構(gòu)透視圖。圖中所示的屈曲約束支撐由鋼板構(gòu)成的核心鋼支撐1、外套約束鋼管2、脫粘結(jié)材料3、混凝土或砂漿構(gòu)成的填充材料4組成。其中，核心鋼支撐1直接承受軸力荷載，由特定強(qiáng)度的鋼板組成；外套約束鋼管2和填充材料4一起構(gòu)成外套約束鋼管，對核心鋼支撐1形成約束，以防止軸向壓力達(dá)到一定程度時(shí)核心鋼支撐1發(fā)生屈曲失穩(wěn)；脫粘結(jié)材料3，由特殊的化學(xué)材料構(gòu)成，可以隔斷核心鋼支撐1和填充材料4，使核心鋼支撐1在受壓時(shí)能自由伸縮變形。上述現(xiàn)有屈曲約束支撐存在四個(gè)主要缺點(diǎn)；

1、核心鋼支撐1需要由特定強(qiáng)度鋼板構(gòu)成，材料選擇范圍受限制，加工制造的難度大，成本高，不利于在工程中推廣使用。

2、脫粘結(jié)材料3，既要保證核心鋼支撐1的軸向自由滑動(dòng)，又要使核心鋼支撐1橫向膨脹不受約束，同時(shí)還要嚴(yán)格控制其厚度，不能太厚又不能太薄，因此，必須需采用特殊的化學(xué)材料。這樣，就增加構(gòu)件的制造難度和成本，同時(shí)造成了屈曲約束支撐對脫粘結(jié)材料的過渡依賴。

3、采用混凝土或砂漿作為填充材料4，灌注操作比較困難。實(shí)際工程中，屈曲約束支撐的長度較大，一般均在4米以上。此時(shí)，既要保證混凝土或砂漿灌注密實(shí)，又要保證外套約束鋼管2和核心鋼支撐1的相對位置不能偏移，是比較困難的。

4、噸位較大的構(gòu)件，由于其自身截面較大，自重往往會(huì)達(dá)到800～900公斤，甚至幾噸，不便于運(yùn)輸及工程現(xiàn)場安裝。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

為了克服現(xiàn)有屈曲約束支撐的上述不足，解決材料選擇范圍有限、制造和安裝繁瑣且成本高的問題，本發(fā)明提供了一種帶橫隔板雙層套管十字形屈曲約束支撐。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

這種帶橫隔板雙層套管十字形屈曲約束支撐，包括核心鋼支撐1和外套約束鋼管2，其特征在于：

上述核心鋼支撐1的橫截面為十字形，沿其軸向，核心鋼支撐的中部主體為寬度較小的屈服段103，兩外端頭部為寬度較大的外伸段101，外伸段與屈服段之間是過渡段102，在屈服段103的中部位置上焊接有徑向的橫隔板8，在橫隔板上設(shè)有預(yù)留孔洞10。