一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，其特征在于：由端部約束段、耗能段和套管三部分組成，兩端通過螺栓與梁、柱構件或節(jié)點連接形成一整體，以達到增加構件的抗側剛度的目的。采用具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，在小震作用下，本屈曲約束支撐保持彈性，在中震或大震作用時，耗能段進入屈服階段，其良好的滯回耗能性能又可以起到阻尼器的效果。具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐可以在工廠預制成型，保證了構件質量，減小了現場施工作業(yè)工作量，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】
一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于建筑結構技術領域，特別是涉及一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，適用于帶屈曲約束支撐的鋼結構或者混凝土結構。
【背景技術】
[0002]在鋼結構或者鋼筋混凝土結構使用過程中，普通支撐受壓會產生屈曲現象，當支撐受壓屈曲后，剛度和承載力急劇降低。在地震或風的作用下，支撐的內力在受壓和受拉兩種狀態(tài)下往復變化。當支撐由壓曲狀態(tài)逐漸變至受拉狀態(tài)時，支撐的內力以及剛度接近為零。因而普通支撐在反復荷載作用下滯回性能較差。為解決普通支撐受壓屈曲以及滯回性能差的問題，在支撐外部設置套管，約束支撐的受壓屈曲，構成屈曲約束支撐僅芯板與其他構件連接，所受的荷載全部由芯板承擔，外套筒和填充材料僅約束芯板受壓屈曲，使芯板在受拉和受壓下均能進入屈服，因而，屈曲約束支撐的滯回性能優(yōu)良。屈曲約束支撐一方面可以避免普通支撐拉壓承載力差異顯著的缺陷，另一方面具有金屬阻尼器的耗能能力，可以在結構中充當“保險絲”，使得主體結構基本處于彈性范圍內。因此，屈曲約束支撐的應用，可以全面提高傳統(tǒng)的支撐框架在中震和大震下的抗震性能。

【發(fā)明內容】

[0003]發(fā)明目的:由于現有約束防屈曲支撐在反復荷載作用下，與屈曲約束支撐相連接的構件或節(jié)點受力較大;為了克服現有技術存在的問題，本發(fā)明將引入對稱初始缺陷到傳統(tǒng)的普通支撐上，形成一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，是工程結構中選用約束防屈曲支撐時的優(yōu)先選擇。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，由端部約束段、耗能段和套管組成，所述端部約束段位于所述耗能段的兩端，所述套管套在所述耗能段上，其特征在于:耗能段由至少一個正向金字塔型耗能單元和一個反向金字塔型耗能單元沿著支撐的軸線方向交替組成;所述的正向金字塔型耗能單元和反向金字塔型耗能單元均是由η個相同的金字塔型子單元沿環(huán)向依次排列形成一個截面為正多邊形的空間體;所述的金字塔型子單元的個數η為大于等于6的偶數且為m的倍數;所述正多邊形的邊數m為大于等于4的整數；所述的金字塔型子單元由四塊相同的等腰三角形板組成，四個等腰三角形板兩兩共線并相交于一頂點，該頂點與等腰三角形板底邊所組成的面不在一個平面內，所以四塊等腰三角形板組成一個金字塔形狀;所述的正向金字塔型耗能單元中所有金字塔型子單元的頂點在正多邊形的外側;所述的反向金字塔型耗能單元中所有金字塔型子單元的頂點在正多邊形的內偵U。
[0005]所述的端部約束段由正多邊形鋼板、T型短鋼梁和梁柱等構件預留的連接板組成，正多邊形鋼板焊接在耗能段端部，兩根T型短鋼梁與正多邊形鋼板焊接連接，連接板夾在兩根T型短鋼梁中間，連接板與T型短鋼梁用高強螺栓連接，所述的正多邊形鋼板的邊數也為mD
[0006]所述套管由正多邊形截面的空心鋼管組成。所述套管內側覆蓋一層無粘結可膨脹材料，在無粘結可膨脹材料與耗能段外側填充砂漿。
[0007]有益效果:
本發(fā)明一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，由端部約束段、耗能段和套管構成。采用具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，由于拉壓不平衡系數較小，有利于在地震作用下保護梁柱等構件或梁柱節(jié)點。耗能段由多個金字塔型耗能單元組成，金字塔型耗能單元兩兩三角形板之間的相交線形成預先設置的折痕，所述的折痕表示相鄰兩個三角形板的相交線，使支撐在地震作用下，在預先設置的折痕處能發(fā)生較大的應變從而形成塑性鉸線，達到耗散地震能量的目的。本發(fā)明能夠在工廠加工，到現場只需要用螺栓與梁柱等構件的預埋件連接，既保證了構件質量，又減小了現場的濕作業(yè)工作量，節(jié)能環(huán)保。具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐既具有一般約束防屈曲支撐的布置靈活，能更有效地耗散地震能量等優(yōu)點，又可以解決與屈曲約束支撐相連接的構件或節(jié)點受力較大等問題，具有良好的推廣效益。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結構不意圖；
圖2為端部約束段示意圖；
圖3為耗能段示意圖；
圖4為套管示意圖；
圖5為方形鋼板不意圖；
圖6為T型短鋼梁示意圖；
圖7為連接板不意圖；
圖8為正向金字塔型耗能單元示意圖；
圖9為反向金字塔型耗能單元示意圖；
圖10為金字塔型子單元空間示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0010]圖1為本發(fā)明的結構示意圖，由端部約束段1、耗能段2和套管3組成。端部約束段I固定在梁柱節(jié)點與耗能段2之間。
[0011]如圖2所示，端部約束段I由方形鋼板4、T型短鋼梁5和梁柱等構件預留的連接板6組成，方形鋼板4焊接在耗能段2端部，兩根T型短鋼梁5與方形鋼板4焊接連接，方形鋼板4和T型短鋼梁5分別見圖5、6所示。連接板6夾在兩根T型短鋼梁5中間，連接板6與T型短鋼梁5用高強螺栓連接，其中連接板6見圖7所示。
[0012]根據圖3所示，耗能段2由18個正向金字塔型耗能單元7和18個反向金字塔型耗能單元8沿著支撐的軸線方向交替組成。正向金字塔型耗能單元7和反向金字塔型耗能單元8均是由12個相同的金字塔型子單元9沿環(huán)向依次排列形成一個截面為正方形10的空間體，空間體的每個面由3個金字塔型子單元9組成。如圖10所示，金字塔型子單元9由四塊相同的等腰三角形板組成，四個等腰三角形板兩兩共線并相交于一頂點11，該頂點11與等腰三角形板底邊所組成的面不在一個平面內，所以四塊等腰三角形板組成一個金字塔形狀。如圖
8、圖9所示，正向金字塔型耗能單元7中所有金字塔型子單元9的頂點11在正多邊形10的外側，反向金字塔型耗能單元8中所有金字塔型子單元9的頂點11在正多邊形10的內側。
[0013]如圖4所示，套管3由圓形截面的空心鋼管12組成。套管3內側覆蓋一層無粘結可膨脹材料，在無粘結可膨脹材料與耗能段2外側填充砂漿。
【主權項】
1.一種具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，由端部約束段(1)、耗能段(2)和套管(3)組成，所述端部約束段(I)位于所述耗能段(2)的兩端，所述套管(3)套在所述耗能段(2)上，其特征在于:耗能段(2)由至少一個正向金字塔型耗能單元(7)和一個反向金字塔型耗能單元(8)沿著支撐的軸線方向交替組成;所述的正向金字塔型耗能單元(7)和反向金字塔型耗能單元(8)均是由η個相同的金字塔型子單元(9)沿環(huán)向依次排列形成一個截面為正多邊形(10)的空間體;所述的金字塔型子單元(9)的個數η為大于等于6的偶數且為m的倍數;所述正多邊形(10)的邊數m為大于等于4的整數;所述的金字塔型子單元(9)由四塊相同的等腰三角形板組成，四個等腰三角形板兩兩共線并相交于一頂點(11)，該頂點(11)與等腰三角形板底邊所組成的面不在一個平面內；所述的正向金字塔型耗能單元(7)中所有金字塔型子單元(9)的頂點(11)在正多邊形(10)的外側;所述的反向金字塔型耗能單元(8 )中所有金字塔型子單元(9 )的頂點(11)在正多邊形(1 )的內側。2.根據權利要求1所述的具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，其特征在于:所述端部約束段(I)由正多邊形鋼板(4)、T型短鋼梁(5)和連接板(6)組成，正多邊形鋼板(4)焊接在耗能段(2)端部，兩根T型短鋼梁(5)與正多邊形鋼板(4)焊接連接，連接板(6)夾在兩根T型短鋼梁(5)中間，連接板(6)與T型短鋼梁(5)用高強螺栓連接，所述的鋼板(4)的邊數也為m。3.根據權利要求1所述的具有雙向金字塔型耗能單元的套管約束防屈曲支撐，其特征在于:所述套管(3)由正多邊形截面的空心鋼管(12)組成， 所述套管(3)內側覆蓋一層無粘結可膨脹材料，在無粘結可膨脹材料與耗能段(2)外側填充砂漿。
【文檔編號】E04H9/02GK106049954SQ201610383458
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】蔡建國, 周宇航, 馮健, 柳楊青, 馬瑞君
【申請人】東南大學