一种格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件

摘要

一种格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件，由三个防屈曲分肢通过斜缀管、横缀管等缀件和端部肋板联系而成，每个防屈曲分肢均为一字形内核且圆钢管混凝土约束型防屈曲支撑构件。三个防屈曲分肢尺寸相同，平行布置为正三角形截面，并通过横缀管和斜缀管连接形成格构式构件，横缀管、斜缀管通过相贯焊与防屈曲分肢的约束圆钢管连接。三个防屈曲分肢的一字形内核构件在端部伸出外围约束圆钢管，内核外伸段分别垂直焊接一块肋板，三块肋板相交于正三角形中心，焊接为整体形成防屈曲支撑构件的端部节点。这种格构式截面有利于提高防屈曲支撑构件的承载效率，可显著降低构件自重，满足了巨型框架等结构中的大吨位超长防屈曲支撑设计要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型防屈曲耗能支撑构件，属于结构工程技术领域。

技术背景

防屈曲支撑构件是一种性能优越的耗能减震构件，适用于地震设防烈度较高地区的高层 或中低层框架结构，也可应用于网架网壳等大跨结构或桥梁结构。20世纪90年代以来，防 屈曲支撑构件在美国、日本等发达国家得到大量且快速的推广应用，具有广阔的发展和应用 前景。

防屈曲支撑构件由内核和外围约束构件两部分组成：内核一般采用低屈服点钢材，直接 承受轴向荷载作用；外围约束构件并不直接承受轴向荷载作用，但对内核提供侧向约束以提 高其屈曲荷载，使内核部分在轴压作用下能够发生全截面屈服。在小震作用下，防屈曲支撑 构件保持弹性，为主体结构提供足够的支撑作用使其侧向刚度满足设计要求；在中震和大震 作用下，防屈曲支撑通过内核的屈服耗散地震能量，从而保护主体结构的安全。

防屈曲支撑构件在我国尚处于起步阶段，目前工程上普遍采用的防屈曲支撑多为传统整 体截面式构件，内核通常采用“一”字形钢板或者“十”字形组合构件，并在表面涂装无粘 结材料；外围约束构件采用圆钢管或者方钢管，并在管内浇注混凝土，这种钢管混凝土组合 式的外围约束构件使得防屈曲支撑构件的自重较大。特别是近年来随着防屈曲支撑构件被应 用于巨型框架等结构体系中，出现了超大超长尺寸和大吨位要求的防屈曲支撑构件。如果仍 采用传统的整体截面式防屈曲支撑构件，其自重将成倍增加，既增加了防屈曲支撑构件加工、 运输、安装的难度和成本，又增大了结构承受的地震作用。此外，由于安装偏心或者节点刚 接等原因防屈曲支撑构件将承受一定的附加弯矩，导致其提前发生破坏，内核不能充分发挥 其屈服耗能能力。

为克服传统整体截面式防屈曲支撑构件的上述缺点，本发明提出一种格构式三圆管截面 的防屈曲支撑构件。这种格构式防屈曲支撑由三个防屈曲分肢通过斜缀管、横缀管等缀材和 端部肋板连接而成，每个防屈曲分肢均为一字形内核且圆钢管混凝土约束型防屈曲支撑构件。

与传统整体截面式防屈曲支撑相比，格构式截面可增大防屈曲支撑构件整体截面的惯性 矩及整体抗弯刚度，并可通过钢缀管调整防屈曲分肢间的距离，横缀管和斜缀管等缀材可以 为防屈曲分肢提供侧向约束进而提高分肢的稳定承载力，以上各因素均有利于提高防屈曲支 撑构件的承载效率，满足巨型框架等结构中的大吨位超长防屈曲支撑设计要求。由于格构式 防屈曲支撑构件的承载效率较高，可显著降低构件自重，并可以将各防屈曲分肢分别运输到 施工现场，安装到位后再焊接钢缀管将各防屈曲分肢连接成整体，这为超大超重防屈曲支撑 构件的制作、运输及安装带来了极大的方便。此外，即便防屈曲支撑构件整体承受一定的附 加偏心弯矩，各分肢仍以受轴压为主，可充分发挥内核的屈服耗能能力。

发明内容

本发明提出一种格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件，目的在于提供一种具备更大承载 吨位的支撑消能构件，在小震作用下为结构提供抗侧力作用，并在中震和大震作用下充分耗 散地震输入能量以保护主体结构。

一种格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件，其特征在于，该支撑构件由三个防屈曲分肢 通过斜缀管、横缀管等缀件和端部肋板联系形成整体；

所述三个防屈曲分肢均为一字形内核且圆钢管混凝土约束型防屈曲支撑构件，且三个分 肢尺寸完全相同，含有以下部件：一字形内核构件，约束圆钢管，无粘结材料，混凝土；

所述一字形内核构件采用低强度高延性的平钢板，并在一字形内核构件表面涂装无粘结 材料，以与约束圆钢管内浇注的混凝土分离；

所述约束圆钢管长度小于一字形内核构件的长度，其内径略大于一字形内核构件的宽度， 其厚度应根据约束比计算确定以满足对内核构件的约束刚度要求；

在所述约束圆钢管中浇注混凝土，填充混凝土与一字形内核构件间预留一定间隙，防止 内核钢板受压时由于泊松效应侧向膨胀变形受到外围构件的约束；

所述三个防屈曲分肢平行布置为正三角形截面，并根据需要设置合适间距，通过横缀管 和斜缀管连接形成格构式构件，作为整体共同工作；所述横缀管和斜缀管通过相贯焊与防屈 曲分肢的约束圆钢管连接；

该种格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件的端部节点可采用以下做法：三个防屈曲分肢 的一字形内核构件在端部伸出外围约束圆钢管，内核外伸段分别垂直焊接一块肋板，三块肋 板相交于正三角形中心，并通过焊接形成整体。

附图说明

图1为本发明格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件的截面图；

图2为本发明格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件的三维图；

图3为本发明格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件端部节点的三维示意图；

图4为本发明格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件端部节点的截面图。

具体实施方式

下面结合附图1～4，详细说明本发明的具体实施方式。

如图1～2所示，一种格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件包括以下部件：

1——一字形内核构件；

2——无粘结材料；

3——约束圆钢管；

4——混凝土；

5——横缀管；

6——斜缀管；

7——端部肋板；

如图1、2所示，格构式三圆管截面的防屈曲支撑构件由三个尺寸相同的防屈曲分肢通过 横缀管5、斜缀管6、端部肋板7连接而成；每个分肢均为一字形内核且圆钢管混凝土约束型 防屈曲支撑构件，含有一字形内核构件1、无粘结材料2、约束圆钢管3、内灌混凝土4等部 件；

如图1所示，在三个约束圆钢管3中灌注混凝土4；

如图1、2所示，一字形内核构件1采用低强度高延性的平钢板；在一字形内核构件1表 面涂装无粘结材料2，与约束圆钢管3内浇注的混凝土4分离，使内置的混凝土4与内核构 件1之间保留一定间隙以满足内核构件1受压侧向膨胀量的要求；

如图1、2、3所示，三个防屈曲分肢平行布置形成为正三角形截面，分肢间的距离根据 设计需要计算确定；三个防屈曲分肢通过横缀管5和斜缀管6连接形成格构式构件，作为整 体共同工作；横缀管5、斜缀管6通过相贯焊与防屈曲分肢的约束圆钢管3连接；

如图3、4所示，一字形内核构件1在端部伸出约束圆钢管3，内核外伸段分别垂直焊接 一块端部肋板7，三个端部肋板7相交于正三角形中心并通过焊接形成整体；如图3所示， 端部肋板7与约束圆钢管3间设置一定间隙g，以避免端部肋板7受压时与防屈曲分肢发生 接触。