一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐及其制作工藝，包括矩形管、第一端板、第一圓鋼管段、第一連接板、內(nèi)約束鋼管、中間耗能管、外約束鋼管、第二端板、第二圓鋼管段、圓板、第二連接板和鋼絞線；所述內(nèi)約束鋼管設(shè)在中間耗能管內(nèi)，中間耗能管設(shè)在外約束鋼管內(nèi)，中間耗能管的管壁上局部削弱，這種削弱可以通過開孔或者開槽，形成約束屈曲支撐主體；所述第一端板和第二端板上分別設(shè)有四個圓孔，所述鋼絞線為四根，鋼絞線的兩端分別固定在上述四個圓孔上，鋼絞線設(shè)置在內(nèi)約束鋼管內(nèi)，鋼絞線為預(yù)應(yīng)力鋼絞線。本發(fā)明極大減小甚至消除震后支撐的殘余變形，降低了震后的修理費用,密封性好，耗能結(jié)構(gòu)可靠合理。
【專利說明】一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐及其制作工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型建筑結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐及其制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，約束屈曲支撐作為一種高效的耗能減震裝置得到廣泛應(yīng)用。其通過鋼材的彈塑性來耗能，導(dǎo)致其在經(jīng)歷大震后產(chǎn)生較大的殘余變形。而根據(jù)經(jīng)驗我們知道，強烈地震使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的過大側(cè)向變形及殘余變形是結(jié)構(gòu)破壞倒塌的直接原因。且過大的變形給震后修復(fù)帶來了很大困難。當(dāng)殘余變形角大于0.5%時，建筑的維修成本便大于重建成本.為了減少或者消除約束屈曲支撐體系的殘余變形，有人提出了自復(fù)位體系的概念并進行了研究.[0003]現(xiàn)有自復(fù)位支撐構(gòu)件，其耗能形式主要為摩擦耗能，其曲線較為飽滿.但主要有兩個方面的局限性:首先摩擦力取決于螺栓的預(yù)緊力，當(dāng)螺栓松動預(yù)緊力下降，則對摩擦力產(chǎn)生影響，不能正常耗散地震能量。另外，摩擦面的老化也是一個非常突出的問題。
[0004]盡管也有人曾經(jīng)提出過一種自復(fù)位方形套管約束屈曲支撐構(gòu)件，但是也存在一些問題:
[0005]1，內(nèi)外套管有失穩(wěn)的危險。由于當(dāng)耗能內(nèi)芯受壓屈服時，內(nèi)外方形套管均受壓。當(dāng)受動荷載時，連接預(yù)應(yīng)力的端板由于在板平面內(nèi)缺乏約束很容易發(fā)生偏離。將會在內(nèi)外套管端部施加很大的垂直于軸向的力，使得套管在壓彎共同作用下發(fā)生失穩(wěn)。這樣套管就起不到作為約束屈曲支撐側(cè)向約束單元的作用。
[0006]2，內(nèi)外套管端部易發(fā)生破壞。端板橫向偏離時將給端部很大的局部應(yīng)力，且內(nèi)外方套管只在端部與耗能內(nèi)蕊連接，耗能內(nèi)蕊中間并未削弱。種種因素使得端部尤為薄弱。
[0007]3，構(gòu)件密封差，容易發(fā)生腐蝕。由于該結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力，且在一端僅采用焊接。腐蝕對構(gòu)件的壽命將會產(chǎn)生很大的影響。
[0008]4，連接段過長。且由于其構(gòu)造特點，連接段截面大小受限制，很容易發(fā)生失穩(wěn)破壞，因此連接段傳力并不可靠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐，極大減小甚至消除震后支撐的殘余變形，降低了震后的修理費用，密封性好，耗能結(jié)構(gòu)
可靠合理。
[0010]本發(fā)明還提供了一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐的制作工藝。
[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐，包括矩形管、第一端板、第一圓鋼管段、第一連接板、內(nèi)約束鋼管、中間耗能管、外約束鋼管、第二端板、第二圓鋼管段、圓板、第二連接板和鋼絞線；
[0012]所述第一端板上設(shè)有矩形孔，矩形孔上設(shè)有矩形管，第一端板與第一圓鋼管段及矩形管焊接成一個整體，形成第一端部套管；
[0013]所述第二連接板與圓板焊接，圓板與第二圓鋼管段焊接，形成第二端部套管；
[0014]所述內(nèi)約束鋼管設(shè)在中間耗能管內(nèi)，中間耗能管設(shè)在外約束鋼管內(nèi)，中間耗能管的管壁上局部削弱，這種削弱可以是開孔或者是開槽，形成約束屈曲支撐主體；所述內(nèi)約束鋼管通過端部的開槽與第一連接板焊接，所述中間耗能管一端與內(nèi)約束鋼管焊接，另一端與外約束鋼管焊接，所述第一端板和第二端板在預(yù)拉力作用下分別在兩端與內(nèi)約束鋼管和外約束鋼管壓緊接觸；
[0015]所述第一端板和第二端板上分別設(shè)有四個圓孔，所述鋼絞線為四根，鋼絞線的兩端分別固定在上述四個圓孔上，鋼絞線設(shè)置在內(nèi)約束鋼管內(nèi)，鋼絞線為預(yù)應(yīng)力鋼絞線。
[0016]一種上述自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐的制作工藝，包括以下步驟:
[0017]首先在第一端板上開四個圓孔一個矩形孔，將矩形管，第一圓鋼管段分別與第一端板焊接起來，形成第一端部套管；將第二連接板，第二圓鋼管段分別與圓板焊接形成第二端部套管；將內(nèi)約束鋼管開槽與第一連接板焊接起來，然后滑入中間耗能管，其中中間耗能管局部削弱，在左端將中間耗能管與內(nèi)約束鋼管焊接起來，再整體滑入外約束鋼管，在右端將外約束鋼管與中間耗能管焊接起來，四根鋼絞線穿過內(nèi)約束鋼管分別與第一端板，第二端板連接，將第二端部套管在右端與外約束鋼管焊接，然后從第一端板處張拉施加預(yù)應(yīng)力并有效錨固，第一端板的四個孔緊接著進行密封處理，最后在第一端部套管與外套管之間，第一連接板與第一端部套管的矩形管之間灌入密封用液體，縫口用油紙封住，實現(xiàn)隔絕空氣的目的，整個自復(fù)位防屈曲支撐制作完成。
[0018]本發(fā)明將自復(fù)位體系與三重鋼管約束屈曲體系結(jié)合起來。二者可視為獨立受力，并聯(lián)工作。其三鋼管分為內(nèi)約束鋼管、外約束鋼管和中間耗能管，相鄰兩管通過在兩端分別焊接的方式連接。其中間耗能管是通過中部局部消弱來實現(xiàn)中部耗能的耗能段。鋼管兩端加設(shè)的端板作為錨固端，通過可靠地錨固措施，對穿過內(nèi)套管的鋼絞線施加一定的預(yù)拉力，來實現(xiàn)無論支撐受壓還是受拉，都使其有恢復(fù)原長的趨勢，即實現(xiàn)自復(fù)位的效果。
[0019]有益效果:本發(fā)明通過將自復(fù)位體系與三重鋼管約束屈曲體系結(jié)合起來，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補。
[0020]本發(fā)明在約束鋼管端部增設(shè)套管，可以作為端板運動的軌道，限制端板的側(cè)向移動，減少內(nèi)外套管壓彎失穩(wěn)的風(fēng)險。
[0021]本發(fā)明的第一端部套管可以給第一連接板提供側(cè)向支撐，提高其傳力可靠性。
[0022]本發(fā)明構(gòu)件右側(cè)第二端部套管與外約束鋼管焊接實現(xiàn)密封，左端第一端部套管與外約束鋼管間縫隙很小且用密封油填充，實現(xiàn)隔絕空氣的目的。防腐性能良好。
[0023]本發(fā)明中，當(dāng)支撐工作，密封措施破壞后，僅需更換第一端部套管即可，增加了支撐主體部分的再利用效率，綠色節(jié)能環(huán)保。
[0024]本發(fā)明自復(fù)位能力強，極大減小甚至消除震后支撐的殘余變形，降低了震后的修理費用，應(yīng)用前景十分廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明自復(fù)位約束屈曲支撐的整體示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明自復(fù)位約束屈曲支撐的分解結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖3是本發(fā)明中間耗能管的開槽示意圖；
[0028]圖4是圖3的剖視圖；
[0029]圖5是本發(fā)明中間耗能管的開孔示意圖；
[0030]圖6是圖5的剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0032]如圖1-4所示:一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐，包括矩形管1、第一端板2、第一圓鋼管段3、第一連接板4、內(nèi)約束鋼管5、中間耗能管6、外約束鋼管7、第二端板8、第二圓鋼管段9、圓板10、第二連接板11和鋼絞線12 ；
[0033]所述第一端板2上設(shè)有矩形孔，矩形孔上設(shè)有矩形管1，第一端板2與第一圓鋼管段3及矩形管I焊接成一個整體，形成第一端部套管；
[0034]所述第二連接板11與圓板10焊接，圓板10與第二圓鋼管段9焊接，形成第二端
部套管；
[0035]所述內(nèi)約束鋼管5設(shè)在中間耗能管6內(nèi)，中間耗能管6設(shè)在外約束鋼管7內(nèi)，中間耗能管6的管壁上局部削弱，這種削弱可以是開孔或者是開槽，形成約束屈曲支撐主體；所述內(nèi)約束鋼管5通過端部的開槽與第一連接板4焊接，所述中間耗能管6 —端與內(nèi)約束鋼管5焊接，另一端與外約束鋼管7焊接，所述所述第一端板2和第二端板8在預(yù)拉力作用下分別在兩端與內(nèi)約束鋼管5和外約束鋼管7壓緊接觸；
[0036]所述第一端板2和第二端板8上分別設(shè)有四個圓孔，所述鋼絞線12為四根，鋼絞線12的兩端分別固定在上述四個圓孔上，鋼絞線12設(shè)置在內(nèi)約束鋼管5內(nèi)，鋼絞線12為預(yù)應(yīng)力鋼絞線。
[0037]一種上述自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐的制作工藝，包括以下步驟:
[0038]首先在第一端板2上開四個圓孔一個矩形孔，將矩形管1，第一圓鋼管段3分別與第一端板2焊接起來，形成第一端部套管；將第二連接板11，第二圓鋼管段9分別與圓板10焊接形成第二端部套管；將內(nèi)約束鋼管5開槽與第一連接板4焊接起來，然后滑入中間耗能管6，其中中間耗能管6局部削弱，在左端將中間耗能管6與內(nèi)約束鋼管5焊接起來，再整體滑入外約束鋼管7，在右端將外約束鋼管7與中間耗能管6焊接起來，四根鋼絞線12穿過內(nèi)約束鋼管5分別與第一端板2，第二端板8連接，將第二端部套管在右端與外約束鋼管7焊接，然后從第一端板2處張拉施加預(yù)應(yīng)力并有效錨固，第一端板2的四個孔緊接著進行密封處理，最后在第一端部套管與外套管7之間，第一連接板4與第一端部套管的矩形管I之間灌入密封用液體，縫口用油紙封住，實現(xiàn)隔絕空氣的目的，整個自復(fù)位約束屈曲支撐制作完成。
[0039]應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐，其特征在于:包括矩形管、第一端板、第一圓鋼管段、第一連接板、內(nèi)約束鋼管、中間耗能管、外約束鋼管、第二端板、第二圓鋼管段、圓板、第二連接板和鋼絞線； 所述第一端板上設(shè)有矩形孔，矩形孔上設(shè)有矩形管，第一端板與第一圓鋼管段及矩形管焊接成一個整體，形成第一端部套管； 所述第二連接板與圓板焊接，圓板與第二圓鋼管段焊接，形成第二端部套管； 所述內(nèi)約束鋼管設(shè)在中間耗能管內(nèi)，中間耗能管設(shè)在外約束鋼管內(nèi)，中間耗能管的管壁上開孔或者開槽，形成約束屈曲支撐主體；所述內(nèi)約束鋼管通過端部的開槽與第一連接板焊接，所述中間耗能管一端與內(nèi)約束鋼管焊接，另一端與外約束鋼管焊接，所述第一端板和第二端板在預(yù)拉力作用下分別在兩端與內(nèi)約束鋼管和外約束鋼管壓緊接觸； 所述第一端板和第二端板上分別設(shè)有四個圓孔，所述鋼絞線為四根，鋼絞線的兩端分別固定在上述四個圓孔上，鋼絞線設(shè)置在內(nèi)約束鋼管內(nèi)，鋼絞線為預(yù)應(yīng)力鋼絞線。
2.—種權(quán)利要求1所述的自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐的制作工藝，其特征在于:包括以下步驟: 首先在第一端板上開四個圓孔一個矩形孔，將矩形管，第一圓鋼管段分別與第一端板焊接起來，形成第一端部套管；將第二連接板，第二圓鋼管段分別與圓板焊接形成第二端部套管；將內(nèi)約束鋼管開槽與第一連接板焊接起來，然后滑入中間耗能管，其中中間耗能管局部削弱，在左端將中間耗能管與內(nèi)約束鋼管焊接起來，再整體滑入外約束鋼管，在右端將外約束鋼管與中間耗能管焊接起來，四根鋼絞線穿過內(nèi)約束鋼管分別與第一端板，第二端板連接，將第二端部套管在右端與外約束鋼管焊接，然后從第一端板處張拉施加預(yù)應(yīng)力并有效錨固，第一端板的四個孔緊接著進行密封處理，最后在第一端部套管與外套管之間，第一連接板與第一端部套管的矩形管之間灌入密封用液體，縫口用油紙封住，實現(xiàn)隔絕空氣的目的，整個自復(fù)位防屈曲支撐制作完成。
【文檔編號】E04B1/98GK103572858SQ201310543104
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】鄭廷銀, 喻圣潔, 褚秋云 申請人:南京工業(yè)大學(xué)