[发明专利]方形管约束圆管防屈曲支撑装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及用于减小工程结构地震响应的一种防屈曲支撑，特别是涉及一种方形管约束圆管防屈曲支撑装置。

背景技术

20世纪90年代以前，传统的结构抗震方法是通过主体结构局部屈服耗散地震能量，如梁铰机制等，这种抗震耗能方式导致结构主体破坏，严重增加了震后修复难度和成本，不利于结构的震后修复。自日本阪神地震与美国北岭地震后，防屈曲支撑作为一种性能优越的消能减震构件，在日本、美国等多震的发达国家得到了快速的推广应用，在我国的研究也处于发展阶段。防屈曲支撑通过在核心部件外包裹约束部件来限制核心部件的弯曲变形，由核心部件拉压塑性变形耗散地震能量，在小震作用下相当于普通的中心支撑，给结构提供足够的侧向刚度，在中等和较大地震作用下相当于金属阻尼器而耗散能量，如此既提高了结构的延性又充分发挥了支撑的耗能作用，使主体结构在地震作用下不会破坏或者破坏较小，是一种较为理想的抗震耗能方式。

目前，防屈曲支撑的截面种类按照外围约束部件以及组合情况可以分为三类：钢筋混凝土外围约束截面，钢与混凝土组合外围约束截面和全钢外围约束截面。采用钢筋混凝土外围约束截面或钢与混凝土组合外围约束截面，其存在的问题有：(1)构件制作精度要求高，导致制作费用增加，特别在浇注混凝土时，很难保证内核构件与外围约束构件之间的预留间隙满足精度方面的要求；(2)浇注混凝土等湿作业给构件制作与施工带来了影响，其精度控制难度大；(3)涂装在内核构件表面的隔离材料多采用环氧树脂，品种单一，其耐久性差，易于从内核表面脱离。对于约束部件精度要求较高的防屈曲支撑，一般采用全钢外围约束截面。

防屈曲支撑的核心受力部件一般是由屈服点较低的钢材制成，截面形式有一字型、十字型和圆管型截面等。

现阶段，采用圆管作为核心受力部件的防屈曲支撑，考虑到约束精度、自重和外观的要求，一般也采用圆管作为约束部件，但这会影响到防屈曲支撑的加工和性能：

首先，防屈曲支撑核心部件和约束部件之间一般会预留一定的间隙，而间隙的大小是由构件受压膨胀等决定。然而，对于圆管作为约束部件的防屈曲支撑，市场上现有的圆钢管很难满足核心受力管和约束管之间良好匹配关系，如果定制钢管，则代价会更大。

其次，作为轴向受压的核心受力圆管，不仅会有因轴向压缩而产生的压应变，还有因扭转而产生的剪应变，约束圆管不能抑制核心受力圆管的扭转变形，而剪应变的存在将导致核心受力部件局部应变增大，降低防屈曲支撑的疲劳性能。

此外，采用双重、三重圆管防屈曲支撑与主体结构的连接方式，一般在核心管端部焊接一块端板，通过端板与主体结构相连，连接方式较为单一。

发明内容

为了解决钢管防屈曲支撑在受到轴向压力时，核心管扭转导致局部应变增大而影响防屈曲支撑疲劳性能和双重、三重圆管防屈曲支撑核心圆管和约束管尺寸难以匹配，不能满足间隙要求等问题，本发提供了一种方形管约束圆管防屈曲支撑。

为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：

本发明的一种方形管约束圆管防屈曲支撑装置，由核心管、端部加劲板、边缘加劲肋和方形约束管组成，其中：核心管的两端沿其轴向开有至少一对对称槽，在核心管的每端，端部加劲板的一端插入对称开槽内，端部加劲板的另一端伸出核心管外一定长度，端部加劲板与对称槽内侧面紧贴并固接在核心管内，端部加劲板的侧面从对称槽伸出，至少两块边缘加劲肋沿着核心管轴线方向在核心管两端部的端部加劲板之间固结在核心管上，边缘加劲肋沿着核心管的轴线对称分布，在核心管圆周上，边缘加劲肋与端部加劲板在核心管圆周上的相位为0°或90°；方形约束管装在核心管外围，方形约束管内侧与核心管的圆周贴近，端部加劲板和边缘加劲肋位于方形约束管顶角与核心管的外圆周所形成的空隙内；

本发明的一种方形管约束圆管防屈曲支撑装置，其中：所述核心管两端沿其轴向开有一对对称槽，端部加劲板是一字型板；

本发明的一种方形管约束圆管防屈曲支撑装置，其中：所述边缘加劲肋为2块，在核心管圆周上，每块边缘加劲肋与端部加劲板在核心管圆周上的相位为90°；

本发明的一种方形管约束圆管防屈曲支撑装置，其中：所述边缘加劲肋为4块，在核心管圆周上，其中两块边缘加劲肋与端部加劲板在核心管圆周上的相位为90°，其余两块边缘加劲肋与端部加劲板在核心管圆周上的相位为0°；

本发明的一种方形管约束圆管防屈曲支撑装置，其中：所述核心管两端沿其轴向开有二对对称槽，端部加劲板是十字型板，缘加劲肋为4块，每块边缘加劲肋与端部加劲板在核心管圆周上的相位为0°；