[發(fā)明專利]一種多級多重防屈曲大耗能巨型支撐及其加工方法

有效

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• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104294957A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張延年;汪青杰;鄭怡;徐春一
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 呂敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種建筑結(jié)構(gòu)振動控制的多級多重防屈曲大耗能巨型支撐及其加工方法。

背景技術(shù)

地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴重威脅著人類生命、財產(chǎn)的安全。世界上每年發(fā)生破壞性地震近千次，一次大地震可引起上千億美元的經(jīng)濟損失，導(dǎo)致幾十萬人死亡或嚴重傷殘。我國地處世界上兩個最活躍的地震帶上，是遭受地震災(zāi)害最嚴重的國家之一，地震造成的人員傷亡居世界首位，經(jīng)濟損失也十分巨大。地震中建筑物的大量破壞與倒塌，是造成地震災(zāi)害的直接原因。地震發(fā)生時，地面振動引起結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。對于基礎(chǔ)固接于地面的建筑結(jié)構(gòu)物，其反應(yīng)沿著高度從下到上逐層放大。由于結(jié)構(gòu)物某部位的地震反應(yīng)(加速度、速度或位移)過大，使主體承重結(jié)構(gòu)嚴重破壞甚至倒塌；或雖然主體結(jié)構(gòu)未破壞，但建筑飾面、裝修或其它非結(jié)構(gòu)配件等毀壞而導(dǎo)致嚴重損失；或室內(nèi)昂貴儀器、設(shè)備破壞導(dǎo)致嚴重的損失。為了避免上述災(zāi)害的發(fā)生，人們必須對結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)進行控制，并消除結(jié)構(gòu)體系的“放大器”作用。

結(jié)構(gòu)消能減振技術(shù)是把結(jié)構(gòu)的某些非承重構(gòu)件(如支撐、剪力墻、連接件等)設(shè)計成消能桿件，或在結(jié)構(gòu)的某些部位(層間空間、節(jié)點、連接縫等)安裝消能裝置。在小風(fēng)或小震時，這些消能桿件(或消能裝置)和結(jié)構(gòu)本身具有足夠的側(cè)向剛度，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)；當出現(xiàn)大震或大風(fēng)時，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，消能構(gòu)件或消能裝置率先開始工作，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振能量，使結(jié)構(gòu)的動能或彈性勢能等能量轉(zhuǎn)化成熱能等形式耗散掉，迅速衰減結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振反應(yīng)(位移、速度、加速度等)，使主體結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)，避免主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在強震或大風(fēng)中遭到破壞。因為地震等原因傳輸給建筑結(jié)構(gòu)的外部能量，是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動的根源，所以在結(jié)構(gòu)中設(shè)置耗能裝置，增加耗能量，將會減少結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)。將消能部件用于支撐中可形成各種耗能支撐，如交叉支撐、斜撐支撐和K形支撐等。

目前研究開發(fā)的防屈曲耗能支撐的專利有：中國專利號200710062637.3公開了一種名稱為“鋼管防屈曲耗能支撐”發(fā)明專利；中國專利號200810204340.0公開了一種名稱為“防屈曲耗能支撐”發(fā)明專利；中國專利號200910081817.5公開了一種名稱為“一種全鋼結(jié)構(gòu)防屈曲耗能支撐”發(fā)明專利；中國專利號200910226690.1公開了一種名稱為“自動恢復(fù)軸線居中功能的復(fù)合型耗能支撐構(gòu)件”發(fā)明專利等。然而一些防屈曲耗能支撐的約束混凝土容易被壓碎而失去了約束與防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低。因此，一些耗能支撐制造工藝，耗能性能等仍需要進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多級多重防屈曲大耗能巨型支撐及其加工方法。本發(fā)明采用有效隔離的方式，避免約束混凝土破壞，以提高其耗能能力，減少建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，對建筑結(jié)構(gòu)起到很好的保護作用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明多級多重防屈曲大耗能巨型支撐，包括約束外鋼管及兩側(cè)端板，所述約束外鋼管內(nèi)設(shè)置中心管組及周邊管組，所述中心管組及周邊管組分別通過分級套箍約束，在約束外鋼管和中心管組及周邊管組間以及各管組內(nèi)鋼管內(nèi)部分別澆筑混凝土。

進一步地，所述周邊管組相對于中心管組沿圓周排列。

進一步地，所述中心管組為圓鋼管組，周邊管組橫向和縱向為方形、與其交角45°方向為八邊形，中心對稱排列。

進一步地，所述中心管組及周邊管組結(jié)構(gòu)相同，從外向內(nèi)分別隔離鋼管、耗能鋼管及約束鋼管，同心套裝，在約束鋼管內(nèi)澆筑混凝土。

進一步地，所述分級套箍包括中心隔離鋼管套箍、周邊隔離鋼管套箍、連接鋼板及調(diào)節(jié)鋼板，所述中心隔離鋼管套箍、周邊隔離鋼管套箍分別與所套的隔離鋼管相配合，中心隔離鋼管套箍與周邊隔離鋼管套箍間分別通過連接鋼板連接，周邊隔離鋼管套箍分別在靠近約束外鋼管一側(cè)設(shè)置調(diào)節(jié)鋼板。

進一步地，所述端板包括外鋼板、加強板、固定部位及加強肋，所述加強板套裝于外鋼板外，通過固定部位和加強肋十字交叉固定在加強板中間，在外鋼板內(nèi)澆筑混凝土，固定部位設(shè)置多個連接螺紋孔。

本發(fā)明多級多重防屈曲大耗能巨型支撐的加工方法為：

（1）根據(jù)設(shè)計尺寸切割各鋼管組，包括約束外鋼管、中心約束鋼管、中心耗能鋼管、中心隔離鋼管、各周邊約束鋼管、各周邊耗能鋼管、各周邊隔離鋼管；

（2）分別澆筑中心約束鋼管、各周邊約束鋼管；

（3）組裝中心約束鋼管、中心耗能鋼管和中心隔離鋼管；組裝各周邊約束鋼管、周邊耗能鋼管和周邊隔離鋼管；