一種交叉布置防屈曲支撐和具有該支撐的建筑物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及建筑工程相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及一種交叉布置防屈曲支撐和具有該支撐的建筑物。
【背景技術(shù)】
[0002]框架-支撐體系是多高層建筑中常見(jiàn)結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)設(shè)置支撐可提高框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和側(cè)向承載力。對(duì)需要抗震設(shè)防的建筑結(jié)構(gòu)，鋼支撐可通過(guò)屈服耗散地震能量。但如果確保鋼支撐在地震作用下屈服，則需限制其截面尺寸。
[0003]在地震作用下往復(fù)荷載作用下，截面過(guò)小的鋼支撐受壓將發(fā)生屈曲，滯回性能較差。因此，目前結(jié)構(gòu)中廣泛采用防屈曲支撐，其基本原理是一方面通過(guò)限制支撐芯材的截面面積，確保鋼支撐在地震作用下屈服;另一方面，采用外加套管，防止鋼支撐在受壓時(shí)屈服，從而獲得良好的滯回性能。
[0004]常見(jiàn)的防屈曲支撐包括芯材和外套筒，以及芯材與外套筒之間的填充材料。芯材部分是構(gòu)件中的主要受力元件，外套筒部分對(duì)芯材提供約束，以防止芯材部分受壓時(shí)發(fā)生整體屈曲。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201410129641.7公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種具有雙屈服點(diǎn)的十字型耗能內(nèi)芯防屈曲支撐構(gòu)件”;中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201510187556.0公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“碳纖維增強(qiáng)箍筋鋼板套箍防屈曲耗能支撐”；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201210438787.0公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“組合約束防屈曲耗能支撐”；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201410577476.1公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種填充粘彈性材料的復(fù)合型防屈曲支撐”；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201410453248.3公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種復(fù)合式防屈曲耗能支撐及其制作工藝”和中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201310689653.0公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種裝配式粘彈性防屈曲支撐”等技術(shù)方案，都屬于此類(lèi)防屈曲支撐。此類(lèi)防屈曲支撐有以下缺陷:
[0005]1、鋼材浪費(fèi)。由于傳統(tǒng)防屈曲支撐主要受力元件為芯材部分，處于核心位置的板件集中，長(zhǎng)細(xì)比較大，容易發(fā)生屈曲，為防止芯材屈曲勢(shì)必要增加外套筒的厚度;而外套筒只是負(fù)責(zé)約束芯材，并未參與軸向受力，未充分利用鋼材，導(dǎo)致鋼材浪費(fèi)；
[0006]2、自重大。芯材與外套筒之間的混凝土類(lèi)填充材料自重大，強(qiáng)度低，性能不穩(wěn)定。
[0007]3、芯材與外套筒之間的約束混凝土容易被壓碎而失去了約束與防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低。
[0008]4、強(qiáng)度與剛度比固定。防屈曲支撐的強(qiáng)度與剛度比n= (fyA)/(EA/l) ZfyVE13A為支撐芯材的截面面積;fy為支撐芯材的屈服強(qiáng)度;E為支撐芯材的彈性模量;I為支撐的屈服段長(zhǎng)度。當(dāng)支撐的長(zhǎng)度和支撐芯材的鋼材型號(hào)選定之后，支撐的強(qiáng)度與剛度之比η即固定，限制了了設(shè)計(jì)人員的選擇。
[0009]5、無(wú)法實(shí)現(xiàn)交叉布置。芯材完全被外套筒包圍，無(wú)法實(shí)現(xiàn)如圖1所示的交叉布置，只能按照如圖2所示的單向布置或如圖3所示的與框架梁連接的“八”字形或倒“八”字形布置。防屈曲支撐與框架梁相連接時(shí)，在水平地震作用下，在梁內(nèi)產(chǎn)生較大軸力和附加彎矩。
[0010]6、無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)拼接。芯材必須在外套筒及填充材料內(nèi)自由伸縮，支撐成型之前，不能承擔(dān)任何荷載，包括其自重及運(yùn)輸?shù)跹b荷載。因此防屈曲支撐只能工廠制造，現(xiàn)場(chǎng)安裝，無(wú)法實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)超重支撐的現(xiàn)場(chǎng)拼接問(wèn)題。
[0011]中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201410560038.4公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種全鋼四鋼管多段可裝配超長(zhǎng)防屈曲支撐”的全鋼支撐，可以實(shí)現(xiàn)支撐的現(xiàn)場(chǎng)拼接，但支撐芯材仍包裹在外套筒內(nèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)交叉布置。
[0012]中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201310745068.8公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種槽鋼開(kāi)槽式一字形變截面鋼芯防屈曲限位耗能支撐構(gòu)件”和中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201310745098.9公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種內(nèi)設(shè)擋板式鋼管十字形內(nèi)縮式變截面鋼芯防屈曲限位耗能支撐構(gòu)件” ο鋼芯從兩端到中間依次為連接段、截面局部變大段以及屈服工作段，屈服工作段位于兩截面局部變大段之間，截面局部變大段分別靠近外約束套管的兩端。但該截面變化，主要是為了限制外套管的位置，無(wú)法主動(dòng)調(diào)整支撐的強(qiáng)度和剛度之比；同時(shí)，支撐仍限制在套管之內(nèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的相交問(wèn)題。
[0013]中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201510067612.7公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“一種三重圓鋼管自復(fù)位防屈曲支撐”和中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN201210438710.3公開(kāi)的一種名稱(chēng)為“套筒約束防屈曲耗能支撐”。沿芯材長(zhǎng)度截面相同，無(wú)法主動(dòng)調(diào)整支撐的強(qiáng)度和剛度之比；同時(shí)，支撐仍限制在套管之內(nèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的相交問(wèn)題。
[0014]因此，如何設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)交叉支撐的防屈曲構(gòu)件，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所亟需解決的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015]本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種交叉布置防屈曲支撐和具有該支撐的建筑物。本裝置通過(guò)設(shè)計(jì)全新的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了交叉方向的支撐，并優(yōu)化了整體受力結(jié)構(gòu)。
[0016]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0017]一種交叉布置防屈曲支撐，包括:
[0018]第一受力構(gòu)件與第二受力構(gòu)件；
[0019]兩受力構(gòu)件均具有受力主管，受力主管的中段具有凸出部；
[0020]受力主管凸出部的內(nèi)側(cè)與內(nèi)約束套管固定連接，外側(cè)與外約束套管固定連接；
[0021 ]其中，兩受力主管的凸出部固定連接并形成X狀結(jié)構(gòu)。
[0022]優(yōu)選的，其中一個(gè)受力主管內(nèi)部具有加勁隔板。
[0023]優(yōu)選的，所述加勁隔板與承載該加勁隔板的受力主管的軸線垂直。
[0024]優(yōu)選的，所述加勁隔板的厚度與不具有加勁隔板的受力主管的凸出部厚度相同。
[0025]優(yōu)選的，兩受力主管的端部均凸出于所述內(nèi)約束套管和外約束套管，且兩受力主管的端部分別與端板固定連接。
[0026]優(yōu)選的，所述內(nèi)約束套管和外約束套管有且僅有一端與受力主管固定連接。
[0027]優(yōu)選的，所述第二受力構(gòu)件為兩段，第二受力構(gòu)件的凸出部分別與第一受力構(gòu)件的凸出部固定連接，且兩段第二受力構(gòu)件的軸線相重合。
[0028]優(yōu)選的，所述受力主管為密閉結(jié)構(gòu)。
[0029]在提供上述防屈曲支撐結(jié)構(gòu)方案的同時(shí)，本實(shí)用新型還提供了一種建筑物，該建筑物內(nèi)具有上述的交叉布置防屈曲支撐。
[0030]上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中所述的交叉布置防屈曲支撐用于建設(shè)建筑物的應(yīng)用。
[0031 ]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):
[0032](I)節(jié)省鋼材。受力主管采用閉口空心的截面。截面擴(kuò)展，回轉(zhuǎn)半徑大，本身即具有較大的抗屈曲能力，受力合理，可減小外約束套管和內(nèi)約束套管的材料用量。
[0033](2)自重小。本實(shí)用新型橫截面雖然為三層鋼管，但組合后的截面仍然為空心截面。相對(duì)于實(shí)心截面，構(gòu)件重量大幅度降低。
[0034](3)耐久性和滯回性能好。受力主管、外約束套管和內(nèi)約束套管均勻鋼材，強(qiáng)度高，耐久性好，滯回性能好。
[0035](4)強(qiáng)度與剛度比可調(diào)整。受力主管中段的壁厚和壁厚增厚段的長(zhǎng)度均可調(diào)整，實(shí)現(xiàn)防屈曲支撐的強(qiáng)度與剛度之比可調(diào)，方便結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
[0036](5)交叉布置。受力主管外徑超過(guò)外套筒外徑，方便與另一方向的防屈曲支撐受力主管相連;受力主管內(nèi)徑小于內(nèi)套筒內(nèi)徑，方便設(shè)置內(nèi)隔板，提高受力主管的局部屈曲承載力。
[0037](6)現(xiàn)場(chǎng)拼接。受