[實用新型]混凝土套管防壓曲支撐

無效

• 申請號: 200720149218.9
• 申請日: 2007-05-21
• 公開（公告）號: CN201068607Y
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 高向宇;周錫元;張騰龍;陳巍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

一、技術領域

混凝土套管防屈曲支撐(BRCB)屬于土木工程結構消能減震技術領域，主要用于建筑結構工程、土木結構工程。

二、背景技術

當需要增加結構側移剛度、提高結構抗震能力、改善結構抗震性能時可使用防壓曲支撐，并將其安裝在土木工程結構的重要節點之間(圖1)。防壓屈支撐由涂有表面隔離材料并設構造間隙的鋼芯、外包鋼管及連接配件組成，鋼芯和外包鋼管之間的空隙內填充水泥砂漿或混凝土。鋼芯在工作時僅承擔拉、壓力。表面隔離材料及構造間隙可允許鋼芯在外包材料中伸縮，外包水泥砂漿及鋼管可增加整體穩定，避免鋼芯受壓失穩。鋼芯在屈服前為結構提供側移剛度，在屈服后可消耗地震能量。在反復荷載作用下滯回曲線具有飽滿、規則的特點，大大優于普通鋼支撐(圖3)。

目前，已發表的研究成果和已發現的實際工程中提到的防壓曲支撐，外包部件都是用鋼管并內填混凝土制成的。用鋼管并內填混凝土的做法制作外套管，一是防火性能遜于混凝土，二是材料和加工費用較高，三是非正方形、非圓形鋼管一般需要特別機械加工。如遇火災，鋼管受損，則抗壓曲功得不到保證。而材料和加工費用較高主要體現在防火涂料、鋼材用量和非正方形/圓形鋼管機械加工上。若使用混凝土制作套管，需防止鋼芯偶然偏心造成外套管受彎而導致的混凝土開裂。開裂后防壓曲套管的整體剛度將降低，影響防壓曲功能。在這方面需要相應技術支持。

三、實用新型內容

本實用新型的目的是使用混凝土制作防壓曲支撐的外包套管，解決目前外包鋼管防火性能較低及造價較高的問題。在降低造價的前提下，可與外包鋼管內填混凝土防壓曲支撐發揮同等功效。

一種混凝土套管防壓曲支撐，主要包括外包混凝土套管及內部鋼筋骨架、涂有表面隔離材料并設構造間隙的鋼芯，其特征在于：

(一)混凝土套管的截面

混凝土套管的截面慣性矩須滿足式(a)：

I≥βNyl2π2Ec---(a)]]>

式中，

I鋼筋混凝土套管的截面慣性矩；N_y為鋼芯屈服軸力，N_y＝A_wf_y，A_w為鋼芯截面面積，f_y為鋼芯材料屈服強度；E_c為混凝土材料的彈性模量；1為防壓曲支撐計算長度，當采用螺栓連接時可取1.0倍支撐的整體長度。

式(a)的原理為外套管的抗壓臨界承載力大于鋼芯屈服承載力的β倍。考慮到支撐整體穩定、鋼芯高階及局部穩定性、鋼芯設計安全系數等因素，鋼套管內填混凝土防壓曲支撐β一般取2.5～3以上。本實用新型混凝土套管β取4.5～5(C30及以下混凝土可取上限)。按式(a)所選的混凝土外套管截面尺寸，約比同條件下鋼管內填混凝土外套管大10～15％，可達到減小偶然偏心、增加穩定性、實現抗裂度及剛度控制的效果。

混凝土套管截面的外輪廓形狀為圓形、方形、矩形、正六邊形、正八邊形等具有雙對稱軸的截面之一。

(二)混凝土套管內鋼筋骨架

混凝土套管內的鋼筋骨架由縱向鋼筋5、抗擠壓箍筋7、普通箍筋6和端部附加箍筋4經焊接、綁扎而成。具體要求如下。

1、縱向鋼筋

縱向鋼筋5的截面積應沿截面兩個主軸方向按式(b)分別計算：