[发明专利]一种全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑

说明书

技术领域

本发明是一种全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑，属于一种耗能减震构件，主要应用于建筑结构中的耗能减震控制领域。

背景技术

近些年来，大型空冷平台、工业厂房，大型机库等特殊工业建筑建设加快，这些关系到国计民生的生命线工程需要新的技术来支撑。普通钢支撑在地震中极易发生受压失稳，导致结构刚度和承载力迅速下降，严重影响结构的安全性。防屈曲支撑或称屈曲约束支撑、无黏结支撑作为高效耗能构件，在受拉与受压时均可达到屈服而不屈曲，比普通支撑构件稳定性和耗能性好，耗能设计可控。普通的防屈曲支撑一般长度范围在20米以内，可满足一般建筑结构的消能减震的需求，但在大型空冷平台结构、大型电厂、机库、铁路站场等特殊工业建筑或者大空间结构以及某些具有跨层或通透空间的高层建筑中应用不便，给性能化结构设计和节能降耗增加了难度。上述结构的跨度和架空高度都远大于一般建筑结构，支撑的长度需求可能达到30～50米之间。如使用内填混凝土钢套管作为约束构件的防屈曲支撑，自重对变形的影响较大，使用范围受限；普通全钢型构造的防屈曲支撑，难以合理装配、确保功能并制成足够的长度。难以满足上述建筑结构在消能减震、安全性及功能性的要求。

发明内容

本发明在现有防屈曲支撑的基础上，提出了一种全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑构件。可减轻超长尺寸防屈曲支撑的自重，其长度可以达到30～50米，长细比达到30以上，适用于大型特殊工业建筑等一般防屈曲支撑难以应用的结构领域。

一种全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑，其特征在于：包括一字形钢芯1、空心钢管约束构件2、硅胶板3、端部加劲肋5和钢筋加劲肋6和端部挡板9；其中空心钢管约束构件2由套筒连接板4和四个子空心钢管组成；套筒连接版4包括四个套筒连接板；每个子空心钢管由子空心钢管A段7和子空心钢管B段8焊接组成；各个构件独立设计、加工、运输并在工程现场拼接安装，首先将两段钢芯按照切削形状对接固定好后采用对接焊接成为一字形钢芯1；其次在钢芯表面粘贴硅胶板3并等待其完全干燥；接着四个子空心钢管放置在钢芯四周并用套筒连接板4进行焊接完成空心钢管约束构件2的制作，套筒连接板与空心钢管采用两边满焊，一字形钢芯1在自由端与端部加劲肋5和钢芯加劲肋6焊接在一起，再将端部挡板9放置在子套筒端部共同构成一种全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑。

进一步，所述一字形钢芯1为分为若干段，每一段的长度相同或者不同，每段长度适宜在10～15米；所述空心钢管约束构件2分为若干段，段数无需与多段钢芯1保持一致。

进一步，所述硅胶板3为2～3mm厚；所述一字形钢芯1在连接部位切削，形状为锯齿形或者凹槽形状。

进一步，一字形钢芯1的连接部位与空心钢管约束构件2的连接部位错开设置防止形成薄弱部位；套筒连接板中部加肋板防止外约束构件屈曲。

所述一字形钢芯包括若干段子钢芯，每段子钢芯均包括工作段、过渡段和连接段；所述空心钢管约束构件由四个围绕在钢芯周围的子空心钢管并且相邻的子空心钢管之间通过套筒连接板焊接连接而组成，套筒连接版起到增加外围约束构件的协调变形，抗弯能力等功能，可实现现场装配；所述的每段子钢芯设计灵活，长度在10～15米之间并且各段之间可以采用不同的长度和钢材种类，钢芯的表面粘贴硅胶板保证钢芯与空心钢管约束构件之间空隙在2～3mm；所述套筒连接板在中部设置肋板夹在相邻的两个子空心钢管之间防止钢芯与外围约束构件脱离；所述的空心钢管约束构件的四个子钢管根据长度要求设计为2～3段并采用焊接连接或者螺栓连接。

上述的全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑拆分为若干子部分独立制作再运送到工程现场进行组装安装，解决了因为型材，加工，工厂预制、现场装配等遇到的问题，满足大型工业建筑结构的消能减震需求。所述的防屈曲支撑的现场组装先将一字形子钢芯对接拼好进行焊接连接再表面粘贴硅胶板，将四个子空心钢管包围一字形钢芯并通过套筒连接板进行焊接连接后完成组装过程。

本发明提出的全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑具有减小自重、构造简单、加工方便、设计灵活、现场装配、应用广泛的特点。利用通用有限元软件ABAQUS进行有限元模拟后，该全钢四钢管多段可装配超长防屈曲支撑的滞回曲线饱满，具有良好的耗能性能,如图8所示。

与现有防屈曲支撑相比，其具有以下优点：

1将防屈曲支撑设计成为分段设计、制作、运输和安装，制作出适用于大型空冷平台结构、大型机库和特殊工业建筑等建筑结构的超长尺寸的防屈曲支撑，突破了防屈曲支撑的长度限制。