[实用新型]一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型屈曲约束耗能支撑，属于工程结构耗能屈曲约束支撑领域。 

背景技术

带支撑框架结构解决了纯框架结构在地震和强风荷载作用下侧向位移过大的问题，因此在建筑结构，尤其是高层建筑结构中广泛应用。但是普通带支撑框架结构在强震作用下受压时支撑容易产生屈曲现象，极易造成支撑本身或者连接的破坏或者失效，同时支撑屈曲后的滞回耗能能力变差，难以有效耗能，从而使结构的抗震能力降低。为解决普通支撑受压屈曲的问题，从上世纪七十年代，印度、日本和美国分别发展出各种屈曲约束耗能支撑，比如Watanave等人研制的传统屈曲约束支撑、村井正敏等人研制的钢砂浆板防屈曲耗能支撑、蔡克铨等人研制的双钢板核心防屈曲耗能支撑，这些屈曲约束耗能支撑改善了传统支撑构件在受压时屈曲的缺点，不仅实现了传统支撑的支撑构件功能，而且是一种性能优越的消能构件。 

传统屈曲约束支撑的核心单元为钢板，约束单元为内填砂浆或混凝土的方形钢管。大量试验表明，内填砂浆或混凝土可以为核心单元钢板提供有效约束，因此耗能性能优异。以Watanave等人研制的传统屈曲约束支撑为基础，发展出各种内填砂浆或混凝土作为核心单元约束部件的屈曲约束耗能支撑。如村井正敏等人研制的钢砂浆板防屈曲耗能支撑以两块内填充砂浆的槽型钢相互连接作为屈曲约束支撑，蔡克铨等人研制的双钢板核心防屈曲耗能支撑有两个独立的部分组成，每个部分都有核心单元和内填砂浆或混凝土的方形钢管约束单元。上述屈曲约束耗能支撑都不同程度存在自重过大的问题，在提高支撑和结构的耗能能力的同时也很大程度上增加了结构自重。蔡克铨等人对双钢板核心防屈曲耗能支撑进行改进，研制出的双核心全钢型屈曲约束耗能支撑虽然自重减轻，但是构造复杂，制作工序繁琐。另外，上述各种屈曲约束耗能支撑的核心单元的截面尺寸有突变，因此应力集中成为一个亟待解决的突出问题。 

总之，虽然近四十年来，屈曲约束耗能支撑发展出了这么多种类，但是自重过大、构造复杂、某些部位容易出现应力集中的问题仍然没有得到有效解决。因此，迫切需要研制一种轻巧、构造简单、造价低廉、且截面无突变的新型屈曲约束耗能支撑。 

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种轻巧、构造简单、且截面无突变的新型屈曲约束耗能支撑，廉价有效地实现其支撑和耗能的功能。 

本实用新型为一种新型竹节式钢管屈曲约束耗能支撑，包括：核心单元芯管（3）、内部约束单元和外部约束单元，其特征在于：所述的外部约束单元从外到内依次由外套环（1）和外套管（2）组成。 

所述的内部约束单元从支撑一端到另一端依次由内套管（4）和实芯内套环（5）间隔组成。 

所述的外套环（1）、外套管（2）、芯管（3）、内套管（4）、实芯内套环（5）均为矩形钢管截面。 

所述的内套管（4）内增加十字形内支撑（6）与内套管（4）焊接。 

本实用新型的优点

1.耗能性能优良。本实用新型是一种十分有效的耗能构件，可以达到1/90的变形量，满足罕遇地震作用下建筑结构1/50的楼层位移变形要求，具有稳定的滞回特性和良好的低周疲劳特性，可以很大程度地提高建筑结构的抗震能力。 

2. 自重轻。本实用新型的外套环（1）、外套管（2）、芯管（3）、内套管（4）、实芯内套环（5）和支座（7）均为钢材，且内套管（4）内部中空，即便截面尺寸较大的情况下，采用改进型的屈曲约束耗能支撑，内套管（4）内增加十字形内支撑（6），或者外套管（2）与芯管（3）、芯管（3）与内套管（4）之间的间隙可填充再生混凝土、橡胶混凝土等，屈曲约束耗能支撑的自重依然相对传统屈曲约束支撑较轻。 

3.构造简单。安装时只须将内套管（4）和实芯内套环（5）间隔着安装在芯管（3）内，再在芯管（3）外安装外套管（2），然后按一定间距在外套管（2）外安装外套环（1），最后将支座（7）连接在芯管（3）两端，即可完成本实用新型的组装。 

4.无应力集中问题。本实用新型芯管（3）通长无截面突变，因此避免了现有各种屈曲约束耗能支撑某些部位容易出现应力集中的问题。 

5.造价低廉、适于工厂流水线加工。可广泛应用于高层、高耸构筑物、公路铁路桥梁等新建和加固改造工程，以增大结构整体耗能能力，达到防震减灾的目的。