[发明专利]一种钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲约束支撑

说明书

技术领域

本发明涉及建筑桥梁结构的抗震设计领域，尤其是涉及一种钢管填充混凝土 型开孔平板芯材屈曲约束支撑。

背景技术

现有的屈曲约束支撑的芯材截面大多沿着长度方向相同，破坏经常发生在端 部加劲肋的焊缝处或是中间的防滑块端部，导致支撑的最大变形能力较小(平均应 变低于3％)，或者是需要价格高昂但延性较好的低屈服点钢来提高支撑的延性。 随着近年来全球超大地震的频发，结构的抗震对支撑最大变形量以及其超低周疲劳 性能的要求也越来越高，如何保证支撑能够经受多次大地震的袭击后仍能正常工 作，以保证其在工作的全寿命期间内无需更换，相关的设计理念也越来越受到重视。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种支撑变形能 力大、质量轻、屈曲后刚度大、应用范围广的钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲 约束支撑。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲约束支撑，包括由内向外依次设置的 芯材、填充砂浆和外包钢管，所述芯材的中部设有防滑块，所述的填充砂浆中部设 有与防滑块紧密配合的凹槽，所述的芯材上还设有多组开孔。

所述的芯材包括屈服段以及设置在屈服段两端的非屈服段，所述的多组开孔设 置在屈服段上，所述的非屈服段上设有芯材端部加劲肋。

所述的芯材屈服段上贴设有无粘接材料。

每组开孔均包含多个并排设置的开孔，且开孔的形状一致，间隔相等。

所述的开孔的形状包括椭圆形、菱形和圆形。

所述的多个开孔之间的间隔为孔长的0.2-1倍。

所述的填充砂浆的两端与非屈服段之间设有间隙。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、支撑变形能力大：本发明采用防滑块与凹槽配合的形式确保芯材和填充砂 浆之间较小的相对运动，并且采用中部开孔结构的芯材，在地震大形变作用下，芯 材开孔处发生剪切形变代替支撑的轴向形变，加大了本发明的支撑最大型变量。

二、质量轻：由于本发明采用中间开孔的板式芯材，在屈服段得到了削弱，在 节点处截面可以不需要放大，从而使得节点处的用钢量下降，比一般的支撑重量降 低。

三、屈曲后刚度大：本发明芯材的开孔大小和孔间的距离相同，使得芯材在开 孔段受力均匀，能够更好的吸收能量，加强抗震能力。

四、应用范围广：本发明芯材的开孔数量和位置大小均能够随不同的抗震需求 而改变，能够适应不同抗震场合，应用范围广。

附图说明

图1为实施例中单排十椭圆孔结构剖视图。

图2为实施例中单排十椭圆孔结构示意图。

其中，1、芯材，2、无粘结材料，3、填充砂浆，4、外包钢管，5、防滑块， 6、开孔，7、芯材端部加劲肋。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1和图2所示，图为单排十孔结构芯材，本例中芯材中部的防滑块以及相 应的填充砂浆的卡槽是用于限制芯材和混凝土之间的刚体运动，为了达到较大的变 形能力，各孔的尺寸一致，且保证开孔后被分割的各小短柱的宽度一样，以达到相 同的局部屈曲承载力。

组装过程如下：先预制带有卡槽的钢管填充混凝土，将无粘结材料贴在带开孔 的芯材上，然后组装芯材和浇筑好混凝土的外包钢管。

本发明包括钢制的芯材1、无粘结材料2、外包钢管4和填充砂浆3。其中， 芯材1为开孔的钢板，通过填充砂浆3的卡槽与芯材1的防滑块的相互作用来限定 芯材1、砂浆和外包钢管4的相互刚体运动，最终可以在芯材1的开孔处产生颈缩 变形，从而达到提高构件在地震等滞回加载下变形能力的效果。此外，由于芯材1 在中心处已经得到了削弱，故节点处可以不需要放大，从而使得节点处的用钢量下 降。