專利名稱：孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工程結(jié)構(gòu)抗震耗能部件，尤其是指一種外約束鋼管構(gòu)件為孔洞式鋼管的防屈曲支撐構(gòu)件，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
防屈曲支撐性能穩(wěn)定，減震效果顯著，因此，在近三十年里，特別是日本阪神地震、美國北嶺地震后，其在日本、美國、加拿大以及我國臺(tái)灣等地區(qū)都得到了較好的應(yīng)用。防屈曲支撐主要由鋼核心構(gòu)件(芯材)、外約束構(gòu)件(鋼管、混凝土等)和無粘結(jié)材料組成。其工作原理為支撐結(jié)構(gòu)在地震作用下所承受的軸向力作用全部由支撐中 心的芯材承受，該芯材在軸向拉力和壓力作用下屈服耗能，而外圍鋼管和套管內(nèi)灌注的混凝土或砂漿提供給芯材彎曲限制，避免芯材受壓時(shí)屈曲。由于泊松效應(yīng)，芯材在受壓情況下會(huì)膨脹，因此在芯材和砂漿之間設(shè)有一層無粘結(jié)材料或非常狹小的空氣層，可以減小或消除芯材受軸力時(shí)傳給砂漿或混凝土的力。目前常用防屈曲支撐構(gòu)件的外約束單元多為圓形或方形鋼管。而依據(jù)防屈曲支撐的原理，外約束構(gòu)件主要對(duì)芯材起到橫向約束作用，避免芯材局部屈曲或失穩(wěn)。而地震中，局部構(gòu)件自重的大小對(duì)整體結(jié)構(gòu)抗震性能有著較大的影響，如拱橋拱頂?shù)娘L(fēng)撐自重增大對(duì)拱橋地震響應(yīng)影響顯著。因此，如何有效地降低防屈曲支撐構(gòu)件的自重，是本領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，其能夠有效地降低防屈曲支撐構(gòu)件的自重，同時(shí)，該構(gòu)件還具有優(yōu)良的防屈曲功能。為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，包括芯材鋼管以及套接在芯材鋼管外圍的外約束鋼管，所述外約束鋼管的壁面開設(shè)若干孔洞，且外約束鋼管與芯材鋼管之間的間距為1-2_，同時(shí)外約束鋼管與芯材鋼管之間設(shè)置無粘結(jié)材料層。所述芯材鋼管通過卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)與外約束鋼管連接。所述卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)為兩組，每組卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)均包括四個(gè)卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)，每組卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)的各卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)相對(duì)于芯材鋼管的軸線環(huán)形均布；每個(gè)卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)均包括相配合的卡塊、卡槽，其中卡槽開設(shè)于外約束鋼管的壁面，而卡塊則固定安裝在芯材鋼管的端面，且卡塊的安裝位置與卡槽相對(duì)應(yīng)。外約束鋼管壁面所開設(shè)的孔洞成圓形或者矩形設(shè)置；且外約束鋼管壁面所開設(shè)的孔洞均勻分布或者呈梅花形分布。所述無粘結(jié)材料層通過涂覆在芯材鋼管外壁面的硅膠而形成；或者無粘結(jié)材料層通過粘結(jié)在芯材鋼管外壁面的硬質(zhì)橡膠片而形成。根據(jù)以上的技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果一、減輕了結(jié)構(gòu)的自重孔洞式鋼管較普通鋼管自重較小，從而整個(gè)防屈曲支撐構(gòu)件的自重降低，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)需要自重較小的抗震性能要求。二、可透過外約束鋼管壁面所開設(shè)孔洞觀察支撐鋼管的部分變形透過外約束鋼管上的孔洞，可觀察到支撐鋼管的部分變形，及時(shí)了解芯材的情況。三、節(jié)約成本由于外約束鋼管采用的是管壁上布滿孔洞的鋼管，可少用一部分鋼材，節(jié)約了成本。


圖I是本發(fā)明所述孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖I的俯視 圖3是本發(fā)明所述孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件的另一種結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明所述圓形截面孔洞式外約束鋼管的結(jié)構(gòu)示意 圖5-1是本發(fā)明所述圓形截面孔洞式外約束鋼管的一種孔洞分布結(jié)構(gòu)展開示意 圖5-2是本發(fā)明所述圓形截面孔洞式外約束鋼管的另一種孔洞分布結(jié)構(gòu)展開示意圖； 圖5-3是本發(fā)明所述矩形截面孔洞式外約束鋼管的一種孔洞分布結(jié)構(gòu)展開示意 圖5-4是本發(fā)明所述矩形截面孔洞式外約束鋼管的另一種孔洞分布結(jié)構(gòu)展開示意圖； 其中外約束鋼管I ;芯材鋼管2 ;卡塊3 ;無粘結(jié)材料層4。
具體實(shí)施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖I至4所示，本發(fā)明所述孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，包括芯材鋼管以及套接在芯材鋼管外圍的外約束鋼管，所述外約束鋼管的壁面開設(shè)孔洞，且外約束鋼管與芯材鋼管之間的間距為l_2mm，同時(shí)外約束鋼管與芯材鋼管之間設(shè)置無粘結(jié)材料層。如圖2、圖3所示，所述芯材鋼管通過卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)與外約束鋼管連接，本申請(qǐng)中，所述卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)為兩組，每組卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)均包括四個(gè)卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)，每組卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)的各卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)相對(duì)于芯材鋼管的軸線環(huán)形均布；每個(gè)卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)均包括相配合的卡塊、卡槽，其中卡塊是穿過外約束鋼管上的孔洞焊接在芯材鋼管的端面，卡槽為外約束鋼管上相應(yīng)的孔洞。圖3、圖5所示，外約束鋼管壁面所開設(shè)的孔洞成圓形或者矩形設(shè)置；且外約束鋼管壁面所開設(shè)的孔洞均勻分布或者呈梅花形分布；所述無粘結(jié)材料層通過涂覆在芯材鋼管外壁面的硅膠而形成；或者無粘結(jié)材料層通過粘結(jié)在芯材鋼管外壁面的硬質(zhì)橡膠片而形成。由上可知對(duì)于芯材為鋼管的，其局部屈曲主要是因?yàn)殇摴鼙谧杂勺冃蚊娣e過大，因此，為防止局部屈曲，只需有效減小其鋼管壁的變形面積即可。故鋼管壁上開孔面積在一定范圍內(nèi)，同樣可以對(duì)變形面積起到分割和約束作用。因此，應(yīng)用本發(fā)明所提出的孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，外約束構(gòu)件采用孔洞式鋼管，同樣能減小內(nèi)支撐構(gòu)件管壁的有效變形面積，防止其發(fā)生屈曲變形。同時(shí)，開孔導(dǎo)致了外約束構(gòu)件自重的減低，節(jié)約了鋼材的用量，降低了構(gòu)件的制作成本，可適應(yīng)抗震要求構(gòu)件 自重低的情況。
權(quán)利要求
1.一種孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，包括芯材鋼管以及套接在芯材鋼管外圍的外約束鋼管，其特征在于所述外約束鋼管的壁面開設(shè)若干孔洞，且外約束鋼管與芯材鋼管之間的間距為l-2mm，同時(shí)外約束鋼管與芯材鋼管之間設(shè)置無粘結(jié)材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于所述芯材鋼管通過卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)與外約束鋼管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于所述卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)為兩組，每組卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)均包括四個(gè)卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)，每組卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)的各卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)相對(duì)于芯材鋼管的軸線環(huán)形均布；每個(gè)卡塊-卡槽配合結(jié)構(gòu)均包括相配合的卡塊、卡槽，其中卡槽開設(shè)于外約束鋼管的壁面，而卡塊則固定安裝在芯材鋼管的端面，且卡塊的安裝位置與卡槽相對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于外約束鋼管壁面所開設(shè)的孔洞成圓形或者矩形設(shè)置；且外約束鋼管壁面所開設(shè)的孔洞均勻分布或者呈梅花形分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于所述無粘結(jié)材料層通過涂覆在芯材鋼管外壁面的硅膠而形成；或者無粘結(jié)材料層通過粘結(jié)在芯材鋼管外壁面的硬質(zhì)橡膠片而形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種孔洞式鋼管外約束防屈曲支撐構(gòu)件，包括芯材鋼管以及套接在芯材鋼管外圍的外約束鋼管，所述外約束鋼管的壁面開設(shè)若干孔洞，且外約束鋼管與芯材鋼管之間的間距為1-2mm，同時(shí)外約束鋼管與芯材鋼管之間設(shè)置無粘結(jié)材料層。因此，本發(fā)明能夠有效地降低防屈曲支撐構(gòu)件的自重，同時(shí)，該構(gòu)件還具有優(yōu)良的防屈曲功能。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102767247SQ20121023420
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者傅中秋, 吉伯海, 程苗 申請(qǐng)人:河海大學(xué)