[實用新型]三重鋼管防屈曲抗震支撐

有效

• 申請號: 200920237723.8
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN201598773U
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 周云;鄧雪松
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: E04C3/00
• 分類號: E04C3/00;E04C3/04;E04C3/32;E04C3/38;E04B1/98
• 代理公司: 廣州市天河廬陽專利事務所 44244
• 代理人: 胡濟元

技術領域

本實用新型涉及一種建筑結構構件，具體涉及桿狀的抗震支撐構件，特別是三重鋼管結構的抗震支撐。

背景技術

桿狀支撐構件是建筑物抗震加固和抗震設計中常用的一種建筑結構構件，一般用于梁與柱、柱與柱或建筑物與建筑物之間減震和抗震。從材料力學的角度來看，這種桿狀支撐構件是一種二力桿，在地震或風載等動載荷的作用下容易產生屈曲變形而失穩。

為了防止桿狀支撐構件因屈曲變形而失穩，提高其抗震能力，2005年荻野谷學等公開了一種三重鋼管防屈曲耗能支撐(萩野谷學，長尾直治，田口孝，等.三重鋼管座屈拘束ブレ一スの耐震性能に関する研究[A].日本建築學會大會學術講演梗概集[C].近畿：日本建築學會，2005：1011-1012)，其結構如說明書附圖中的圖1所示。由圖1可見，荻野谷學等公開的耗能支撐的主要特征是軸力管由低屈服點鋼材的軸力管和普通鋼材的軸力管對接構成。荻野谷學等公開的三重鋼管防屈曲耗能支撐是基于金屬材料在變形過程中的滯回耗能特性設計而成的，巧妙地利用內外約束單元給核心單元提供限制，使整個支持具有良好的滯回耗能，顯著提升了整個構件在動載荷下的抗屈曲能力，但是，由圖1可見，所述的三重鋼管防屈曲耗能支撐明顯存在下述不足：1、低屈服點鋼材的軸力管和普通鋼材的軸力管對接的焊接難度大，而且焊接處的殘余應力如果處理不好極易造成屈服位置不確定性，一是給設計帶來困難，二是嚴重影響整個支撐的滯回耗能性能；2、由于低屈服點鋼材和普通鋼材的抗屈服能力相差甚大，因此無法使整個軸力管全面屈服，其滯回耗能作用明顯受限；3、軸力管和內外約束管同時焊接在右端板上，不僅忽視了約束管對普通鋼材的軸力管的約束作用，而且造成了整個支撐兩頭剛度的嚴重不對稱，使得整個支撐的薄弱處轉移到無約束的軸力管與左端板的焊接處；4、低屈服點鋼材是一種高科技的特種鋼材，一些發展中的國家尚不掌握其生產技術，因此嚴重阻礙了它的推廣應用。5、由于三層鋼管之間的間隙一般只有1～2mm，軸力管和內外約束管同時焊接在一塊端上，無疑增加焊接施工難度。

發明內容

鑒于現有技術存在上述不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種屈服位置可預設的耗能支撐，該支撐具有滯回耗能作用顯著提升的突出優點。

本實用新型解決上述技術問題的方案如下所述：

一種三重鋼管防屈曲抗震支撐，該抗震支撐由套裝在一起的橫截面為圓形的軸力管、內約束管及外約束管和分別焊接在軸力管兩頭的第一連接構件及第二連接構件組成，其特征在于，所述內約束管的一端與第一連接構件焊接，所述外約束管的一端與第二連接構件焊接；所述軸力管的管壁的中部設有1～3排周向均布的等長的軸向通孔，每一排軸向通孔至少為三個，它們的橫截面積之和小于等于軸力管管壁橫截面積的20％；一軸向通孔的長度乘以其排數的積與軸力管的長度之比為0.025～0.075。

為了使軸力管在開設軸向通孔的位置屈服后，隨著載荷的加大能向兩頭擴展直至達到全截面屈服，以充分發揮材料的效能，上述技術方案所述軸力管的徑厚比(直徑/壁厚)應小于等于22。

現有研究結果顯示，三重鋼管防屈曲耗能支撐的約束比與軸力管和內外約束管之間的氣隙大小直接相關，且其約束比應大于2。基于此，軸力管和內外約束管之間的間隙應保證在1～2mm，內外約束管徑厚比可先根據經驗預選，然后校驗整個支撐的約束比，如果整個支撐的約束化小于2則適當增厚再驗算約束比，直至整個支撐的約束比大于2為止。

由于本實用新型所述的技術方案采用在軸力管中部管壁開孔的手段使所述的軸力管在預定的位置削弱，從而實現了整個支撐在地震或風載等動載荷的作用下產生滯回耗能，因此較現有技術具有下述有益效果：

1、整個軸力管使用相同的材料且中部周向均布軸向通孔，因此，當中部開孔處屈服后，隨著載荷的加大能向兩頭擴展直至達到全面屈服，不僅使整個支撐的滯回耗能作用得到顯著提升，而且材料的效能也得到了充分發揮。

2、開孔的位置是事先預定的，避免了屈服變形位置的隨機性，可確保其實際工作性能與設計期望性能一致，效果具有可預見性。

3、削弱位置設在軸力管的中部，便于將內外約束管分別焊接在第一連接構件和第二連接構件上，既避免了因集中焊接在同一連接構件上易造成應力集中，也克服了整個支撐兩頭剛度的嚴重不對稱以及整個支撐的薄弱處易轉移到無約束的普通鋼材的軸力管與連接構件焊接處的不足。

4、避免了對低屈服點特種鋼材的依賴，有利于推廣應用。

5、不存在低屈服點特種鋼材與普通鋼材的對接施工，制作方便。

附圖說明