專利名稱：一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，尤其涉及土木工程中支撐構(gòu)件，特別涉及新建或加固建筑工程中所用的支撐件，特別是一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐。
背景技術(shù)：
在土木工程中，抗風(fēng)抗震設(shè)計中通過增強支撐結(jié)構(gòu)本身的抗風(fēng)抗震性能來保證剛度、強度和延性，但這種支撐結(jié)構(gòu)受壓時容易發(fā)生屈曲使部分結(jié)構(gòu)退出工作，降低結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，造成其它部分的荷載增加，結(jié)構(gòu)變形增大，對結(jié)構(gòu)十分不利。屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)是一種受壓不會屈曲、從而受拉和受壓均能屈服的支撐結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)定、飽滿的滯回性能。屈曲約束支撐構(gòu)件的應(yīng)用，能改善傳統(tǒng)支撐構(gòu)件受軸向壓力時會發(fā)生屈曲的缺點，有效解決了普通支撐一旦屈曲后結(jié)構(gòu)剛度迅速退化的問題，保證了結(jié)構(gòu)在大震作用下的抗震性能。此夕卜，利用鋼材于屈服后具有吸收能量的特性，使得屈曲約束支撐不僅是支撐構(gòu)件，也是一種性能優(yōu)越的耗能構(gòu)件，可以有效地降低結(jié)構(gòu)受地震時的反應(yīng)。美國自1994年加州北嶺地震后，開始逐漸采用屈曲約束支撐，對屈曲約束支撐框架系統(tǒng)制訂了設(shè)計方法及規(guī)范，以作為此種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抗震設(shè)計依據(jù)。日本1995年阪神大地震后，也開始廣泛地將屈曲約束支撐作為結(jié)構(gòu)抗震之耗能構(gòu)件。我國的上海、北京、臺灣等地現(xiàn)有多棟建筑也采用了屈曲約束支撐。屈曲約束支撐在美國和日本稱之為無粘結(jié)支撐(Unbonded Brace),在國內(nèi)稱之為屈曲約束支撐或防屈曲支撐(BucklingRestrainedBrace)?，F(xiàn)有技術(shù)中，屈曲約束支撐構(gòu)件由內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件和外包鋼管混凝土組成，內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件多采用一字型或十字形鋼板，外包鋼管混凝土中的混凝土部分是待內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件和外包鋼管固定好位置后，再澆灌、振搗。由于自身的構(gòu)造相對復(fù)雜，傳統(tǒng)的屈曲約束支撐構(gòu)件存在一些不足(I)采用混凝土或砂漿作為填充材料，灌漿操作比較困難。實際工程中，屈曲約束支撐構(gòu)件長度一般都在4米以上。此時，既要保證混凝土或砂漿密實，又要保證外鋼管和內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件的相對位置不能偏移，是比較困難的，驗收、檢驗更是不易；
(2)自重大,運輸、安裝相對困難。噸位較大的構(gòu)件，由于其自身截面較大，自重往往會達到I噸以上，甚至幾噸，不便于運輸和工程現(xiàn)場安裝。(3)加工制作成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，所述的這種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐要解決現(xiàn)有技術(shù)中屈曲約束支撐構(gòu)件施工不方便、不容易檢驗、重量大、成本高的技術(shù)問題。本發(fā)明的這種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐由內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件、無粘結(jié)材料層和外包鋼管混凝土構(gòu)件構(gòu)成，其中，所述的內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件由一個圓柱形鋼管構(gòu)成，所述的無粘結(jié)材料層覆蓋在所述的圓柱形鋼管的外圓周壁上，所述的外包鋼管混凝土構(gòu)件為管狀構(gòu)件，圓柱形鋼管設(shè)置在外包鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)部，無粘結(jié)材料層與外包鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁之間設(shè)置有間隙，圓柱形鋼管的兩端內(nèi)各自固定焊接有一個十字型連接鋼板，任意一個所述的十字型連接鋼板的徑向截面均呈十字形，任意一個十字型連接鋼板均沿圓柱形鋼管的軸向、向圓柱形鋼管的兩端外延伸，十字型連接鋼板延伸段的徑向截面的直徑大于圓柱形鋼管的內(nèi)徑，圓柱形鋼管的兩端和外包鋼管混凝土構(gòu)件的兩端焊接有封頭板，十字型連接鋼板延伸段上設(shè)置有兩個以上數(shù)目的連接螺栓孔。
進一步的，所述的外包鋼管混凝土構(gòu)件的徑向截面呈圓形或矩形，所述的圓柱形鋼管的中心軸線與外包鋼管混凝土構(gòu)件的中心軸線重合。進一步的，所述的無粘結(jié)材料層由聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脫模劑復(fù)合構(gòu)成。進一步的，無粘結(jié)材料層與外包鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁之間的間隙為I 3mm。進一步的，圓柱形鋼管和外包鋼管混凝土構(gòu)件的軸向的中部設(shè)置有徑向圓孔，所述的徑向圓孔內(nèi)設(shè)置有一個鋼圓柱體，所述的鋼圓柱體沿圓柱形鋼管和外包鋼管混凝土構(gòu)件的直徑貫穿圓柱形鋼管和外包鋼管混凝土構(gòu)件，鋼圓柱體的兩端與外包鋼管混凝土構(gòu)件的外壁焊接固定。進一步的，所述的圓柱形鋼管和外包鋼管混凝土構(gòu)件中的鋼管牌號為Q235、Q345、Q390、Q420、10、15 或 20。本發(fā)明和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明采用圓柱形鋼管作為內(nèi)核支撐，內(nèi)管端部為外伸段，外伸段由十字型連接鋼板組成，十字型連接鋼板在靠近外管端部位置變截面，并延伸至內(nèi)管內(nèi)。內(nèi)管中間部分為約束屈服段，內(nèi)管端部由十字型連接鋼板加強的部位為約束非屈服段，外伸段為不約束非屈服段。內(nèi)管選材方便，采購方便，加工方便，加工周期短，加工時只需下料切割就好，焊接工作量小；外管為空心的鋼管混凝土，支模、澆灌方便；綜合造價低，加工快捷，自重較輕，運輸安裝方便，綜合造價比傳統(tǒng)屈曲約束支撐構(gòu)件低。本發(fā)明構(gòu)造簡單、承載力高、外形美觀、加工方便、造價低廉，可用于民用建筑、工業(yè)建筑、公共建筑和橋梁工程等。


圖I是本發(fā)明一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中A-A方向的剖面示意圖。圖3是圖I中的B-B方向的剖面示意圖。圖4是圖I中的C-C方向的剖面示意圖。圖5是圖I中的D-D方向的剖面示意圖。圖6是本發(fā)明一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐的安裝示意圖。
具體實施例方式實施例I :如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明的一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，由內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件、無粘結(jié)材料層3和外包鋼管混凝土構(gòu)件4構(gòu)成，其中，所述的內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件由一個圓柱形鋼管I構(gòu)成，所述的無粘結(jié)材料層3覆蓋在所述的圓柱形鋼管I的外圓周壁上，所述的外包鋼管混凝土構(gòu)件4為管狀構(gòu)件，圓柱形鋼管I設(shè)置在外包鋼管混凝土構(gòu)件4的內(nèi)部，無粘結(jié)材料層3與外包鋼管混凝土構(gòu)件4的內(nèi)側(cè)壁之間設(shè)置有間隙，圓柱形鋼管I的兩端內(nèi)各自固定焊接有一個十字型連接鋼板2，任意一個所述的十字型連接鋼板2的徑向截面均呈十字形，任意一個十字型連接鋼板2均沿圓柱形鋼管I的軸向、向圓柱形鋼管I的兩端外延伸，十字型連接鋼板2延伸段的徑向截面的直徑大于圓柱形鋼管I的內(nèi)徑，圓柱形鋼管I的兩端和外包鋼管混凝土構(gòu)件4的兩端焊接有封頭板7，十字型連接鋼板2延伸段上設(shè)置有兩個以上數(shù)目的連接螺栓孔8。
進一步的，所述的外包鋼管混凝土構(gòu)件4的徑向截面呈圓形或矩形，所述的圓柱形鋼管I的中心軸線與外包鋼管混凝土構(gòu)件4的中心軸線重合。進一步的，所述的無粘結(jié)材料層3由聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脫模劑復(fù)合構(gòu)成。進一步的，無粘結(jié)材料層3與外包鋼管混凝土構(gòu)件4的內(nèi)側(cè)壁之間的間隙為I 3mm。進一步的，圓柱形鋼管I和外包鋼管混凝土構(gòu)件4的軸向的中部設(shè)置有徑向圓孔，所述的徑向圓孔內(nèi)設(shè)置有一個鋼圓柱體6，所述的鋼圓柱體6沿圓柱形鋼管I和外包鋼管混凝土構(gòu)件4的直徑貫穿圓柱形鋼管I和外包鋼管混凝土構(gòu)件4，鋼圓柱體6的兩端與外包鋼管混凝土構(gòu)件4的外壁焊接固定。進一步的，所述的圓柱形鋼管I和外包鋼管混凝土構(gòu)件4中的鋼管41的牌號為Q235、Q345、Q390、Q420、10、15 或 20。本發(fā)明的加工過程中，首先根據(jù)具體工程對支撐強度和剛度的要求，確定圓柱形鋼管I、十字型連接鋼板2延伸段、無粘結(jié)材料層3和外套鋼管混凝土構(gòu)件4的截面及長度，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面和長度下料，在需要鉆孔的位置鉆孔，對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行除銹、噴漆；然后完成外套鋼管混凝土構(gòu)件4中混凝土部分的支模、澆灌、振搗、養(yǎng)護；第三步，在內(nèi)管I端部開槽，在圓柱形鋼管I外壁延全長粘貼無粘結(jié)材料層3 ;第四步，把圓柱形鋼管I裝進外套鋼管混凝土構(gòu)件4中，把外伸段的十字型連接鋼板2插進圓柱形鋼管I開的槽中并焊接；第五步，把內(nèi)外管中部的圓孔對正，用鋼圓柱體6穿過圓孔，把鋼圓柱體6塞焊在外套鋼管混凝土構(gòu)件4外壁，把焊縫打磨平整；第六步，焊接內(nèi)外管的封頭板7，第六步，補漆，完成整個屈曲約束支撐構(gòu)件的制作。具體的，如圖6所示，外伸段的十字型連接鋼板2由連接螺栓9與連接板10連接，連接板10的外端與柱11、梁12間的節(jié)點板13連接在一起。安裝時，根據(jù)結(jié)構(gòu)需要在柱11、梁12的交接處或梁12的中部設(shè)置節(jié)點板13，然后通過連接板10和螺栓9將支撐連接在節(jié)點板13上，完成安裝。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，由內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件、無粘結(jié)材料層和外包鋼管混凝土構(gòu)件構(gòu)成，其特征在于所述的內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件由一個圓柱形鋼管構(gòu)成，所述的無粘結(jié)材料層覆蓋在所述的圓柱形鋼管的外圓周壁上，所述的外包鋼管混凝土構(gòu)件為管狀構(gòu)件，圓柱形鋼管設(shè)置在外包鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)部，無粘結(jié)材料層與外包鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁之間設(shè)置有間隙，圓柱形鋼管的兩端內(nèi)各自固定焊接有一個十字型連接鋼板，任意一個所述的十字型連接鋼板的徑向截面均呈十字形，任意一個十字型連接鋼板均沿圓柱形鋼管的軸向、向圓柱形鋼管的兩端外延伸，十字型連接鋼板延伸段的徑向截面的直徑大于圓柱形鋼管的內(nèi)徑，圓柱形鋼管的兩端和外包鋼管混凝土構(gòu)件的兩端焊接有封頭板，十字型連接鋼板延伸段上設(shè)置有兩個以上數(shù)目的連接螺栓孔。
2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，其特征在于所述的外包鋼管混凝土構(gòu)件的徑向截面呈圓形或矩形，所述的圓柱形鋼管的中心軸線與外包鋼管混凝土構(gòu)件的中心軸線重合。
3.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，其特征在于所述的無粘結(jié)材料層由聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脫模劑復(fù)合構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，其特征在于■ 無粘結(jié)材料層與外包鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁之間的間隙為I 3mm。
5.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，其特征在于圓柱形鋼管和外包鋼管混凝土構(gòu)件的軸向的中部設(shè)置有徑向圓孔，所述的徑向圓孔內(nèi)設(shè)置有一個鋼圓柱體，所述的鋼圓柱體沿圓柱形鋼管和外包鋼管混凝土構(gòu)件的直徑貫穿圓柱形鋼管和外包鋼管混凝土構(gòu)件，鋼圓柱體的兩端與外包鋼管混凝土構(gòu)件的外壁焊接固定。
全文摘要
一種內(nèi)核為圓管外套鋼管混凝土的屈曲約束支撐，由內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件、無粘結(jié)材料層和外包鋼管混凝土構(gòu)件構(gòu)成，內(nèi)核鋼支撐構(gòu)件為圓柱形鋼管，無粘結(jié)材料層覆蓋在圓柱形鋼管外壁上，外包鋼管混凝土構(gòu)件為管狀構(gòu)件，無粘結(jié)材料層與外包鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁之間設(shè)置有間隙，圓柱形鋼管的兩端內(nèi)各自固定焊接有十字型連接鋼板，十字型連接鋼板沿圓柱形鋼管的軸向向外延伸，延伸段直徑大于圓柱形鋼管內(nèi)徑。本發(fā)明中內(nèi)管中間部分為約束屈服段，內(nèi)管端部由十字型連接鋼板加強的部位為約束非屈服段，外伸段為不約束非屈服段。內(nèi)管選材、加工方便，焊接工作量小，外管支模、澆灌方便、自重輕，綜合造價低，可用于民用建筑、工業(yè)建筑、公共建筑和橋梁工程等。
文檔編號E04B1/98GK102619292SQ20111003197
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者王木, 賈建坡 申請人:上海丹木鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)有限公司