方形管約束圓管防屈曲支撐裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，涉及用于減小工程結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的一種防屈曲支撐，特別是涉及一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)90年代以前，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震方法是通過(guò)主體結(jié)構(gòu)局部屈服耗散地震能量，如梁鉸機(jī)制等，這種抗震耗能方式導(dǎo)致結(jié)構(gòu)主體破壞，嚴(yán)重增加了震后修復(fù)難度和成本，不利于結(jié)構(gòu)的震后修復(fù)。自日本阪神地震與美國(guó)北嶺地震后，防屈曲支撐作為一種性能優(yōu)越的消能減震構(gòu)件，在日本、美國(guó)等多震的發(fā)達(dá)國(guó)家得到了快速的推廣應(yīng)用，在我國(guó)的研究也處于發(fā)展階段。防屈曲支撐通過(guò)在核心部件外包裹約束部件來(lái)限制核心部件的彎曲變形，由核心部件拉壓塑性變形耗散地震能量，在小震作用下相當(dāng)于普通的中心支撐，給結(jié)構(gòu)提供足夠的側(cè)向剛度，在中等和較大地震作用下相當(dāng)于金屬阻尼器而耗散能量，如此既提高了結(jié)構(gòu)的延性又充分發(fā)揮了支撐的耗能作用，使主體結(jié)構(gòu)在地震作用下不會(huì)破壞或者破壞較小，是一種較為理想的抗震耗能方式。
[0003]目前，防屈曲支撐的截面種類(lèi)按照外圍約束部件以及組合情況可以分為三類(lèi):鋼筋混凝土外圍約束截面，鋼與混凝土組合外圍約束截面和全鋼外圍約束截面。采用鋼筋混凝土外圍約束截面或鋼與混凝土組合外圍約束截面，其存在的問(wèn)題有:(1)構(gòu)件制作精度要求高，導(dǎo)致制作費(fèi)用增加，特別在澆注混凝土?xí)r，很難保證內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件之間的預(yù)留間隙滿足精度方面的要求；(2)澆注混凝土等濕作業(yè)給構(gòu)件制作與施工帶來(lái)了影響，其精度控制難度大；(3)涂裝在內(nèi)核構(gòu)件表面的隔離材料多采用環(huán)氧樹(shù)脂，品種單一，其耐久性差，易于從內(nèi)核表面脫離。對(duì)于約束部件精度要求較高的防屈曲支撐，一般采用全鋼外圍約束截面。
[0004]防屈曲支撐的核心受力部件一般是由屈服點(diǎn)較低的鋼材制成，截面形式有一字型、十字型和圓管型截面等。
[0005]現(xiàn)階段，采用圓管作為核心受力部件的防屈曲支撐，考慮到約束精度、自重和外觀的要求，一般也采用圓管作為約束部件，但這會(huì)影響到防屈曲支撐的加工和性能:
[0006]首先，防屈曲支撐核心部件和約束部件之間一般會(huì)預(yù)留一定的間隙，而間隙的大小是由構(gòu)件受壓膨脹等決定。然而，對(duì)于圓管作為約束部件的防屈曲支撐，市場(chǎng)上現(xiàn)有的圓鋼管很難滿足核心受力管和約束管之間良好匹配關(guān)系，如果定制鋼管，則代價(jià)會(huì)更大。
[0007]其次，作為軸向受壓的核心受力圓管，不僅會(huì)有因軸向壓縮而產(chǎn)生的壓應(yīng)變，還有因扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的剪應(yīng)變，約束圓管不能抑制核心受力圓管的扭轉(zhuǎn)變形，而剪應(yīng)變的存在將導(dǎo)致核心受力部件局部應(yīng)變?cè)龃?，降低防屈曲支撐的疲勞性能?br>[0008]此外，采用雙重、三重圓管防屈曲支撐與主體結(jié)構(gòu)的連接方式，一般在核心管端部焊接一塊端板，通過(guò)端板與主體結(jié)構(gòu)相連，連接方式較為單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決鋼管防屈曲支撐在受到軸向壓力時(shí)，核心管扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致局部應(yīng)變?cè)龃蠖绊懛狼纹谛阅芎碗p重、三重圓管防屈曲支撐核心圓管和約束管尺寸難以匹配，不能滿足間隙要求等問(wèn)題，本發(fā)提供了一種方形管約束圓管防屈曲支撐。
[0010]為了完成本申請(qǐng)的發(fā)明目的，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案:
[0011]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，由核心管、端部加勁板、邊緣加勁肋和方形約束管組成，其中:核心管的兩端沿其軸向開(kāi)有至少一對(duì)對(duì)稱槽，在核心管的每端，端部加勁板的一端插入對(duì)稱開(kāi)槽內(nèi)，端部加勁板的另一端伸出核心管外一定長(zhǎng)度，端部加勁板與對(duì)稱槽內(nèi)側(cè)面緊貼并固接在核心管內(nèi)，端部加勁板的側(cè)面從對(duì)稱槽伸出，至少兩塊邊緣加勁肋沿著核心管軸線方向在核心管兩端部的端部加勁板之間固結(jié)在核心管上，邊緣加勁肋沿著核心管的軸線對(duì)稱分布，在核心管圓周上，邊緣加勁肋與端部加勁板在核心管圓周上的相位為0°或90° ;方形約束管裝在核心管外圍，方形約束管內(nèi)側(cè)與核心管的圓周貼近，端部加勁板和邊緣加勁肋位于方形約束管頂角與核心管的外圓周所形成的空隙內(nèi)；
[0012]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述核心管兩端沿其軸向開(kāi)有一對(duì)對(duì)稱槽，端部加勁板是一字型板；
[0013]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述邊緣加勁肋為2塊，在核心管圓周上，每塊邊緣加勁肋與端部加勁板在核心管圓周上的相位為90° ;
[0014]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述邊緣加勁肋為4塊，在核心管圓周上，其中兩塊邊緣加勁肋與端部加勁板在核心管圓周上的相位為90°，其余兩塊邊緣加勁肋與端部加勁板在核心管圓周上的相位為0° ；
[0015]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述核心管兩端沿其軸向開(kāi)有二對(duì)對(duì)稱槽，端部加勁板是十字型板，緣加勁肋為4塊，每塊邊緣加勁肋與端部加勁板在核心管圓周上的相位為0° ;
[0016]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述方形約束管由兩塊鋼板和兩個(gè)型鋼組成，裝配時(shí)，兩塊鋼板相對(duì)放置，兩個(gè)型鋼翼緣朝外相對(duì)放置，所述兩塊鋼板和兩個(gè)型鋼通過(guò)螺栓拼接成方形約束管；
[0017]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述方形約束管由兩塊橫鋼板和兩塊縱鋼板組成，組裝時(shí)，兩塊橫鋼板相對(duì)放置，兩塊縱鋼板相對(duì)放置，兩塊鋼板和兩塊鋼板通過(guò)焊接形成方形約束管；
[0018]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述的方形約束管的長(zhǎng)度小于核心管的長(zhǎng)度且大于邊緣加勁肋的長(zhǎng)度；
[0019]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:伸出核心管外的端部加勁板的長(zhǎng)度為端部加勁板總長(zhǎng)度的1/3至1/2 ;
[0020]本發(fā)明的一種方形管約束圓管防屈曲支撐裝置，其中:所述固結(jié)為焊接。
[0021]所述核心管兩端沿軸向開(kāi)槽，端部加勁板的一端插入所開(kāi)槽內(nèi)，與槽口內(nèi)側(cè)面緊貼并固接，端部加勁板的另一端伸出核心管外一定長(zhǎng)度，以此來(lái)加強(qiáng)端部截面，以確保在受力時(shí)核心管中部能夠屈服耗能而端部始終處于彈性狀態(tài)。所述邊緣加勁肋沿著核心管軸向與核心管和兩個(gè)端部加勁板固結(jié)，邊緣加勁肋位于端部加勁板的平面內(nèi)，當(dāng)支撐受到軸向壓力的時(shí)候，在核心管發(fā)生微小扭轉(zhuǎn)時(shí)邊緣加勁肋就和方形約束管接觸，限制了核心管的進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)，因而避免了由于嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)引起過(guò)大的剪應(yīng)變導(dǎo)致局部應(yīng)變過(guò)大，使支撐的疲勞性能降低。所述方形約束管布置在核心管外圍，方形約束管內(nèi)側(cè)與核心管的圓周貼近，端部加勁板和邊緣加勁肋位于方形約束管截面對(duì)角線和核心管軸線形成的平面內(nèi)，端部加勁板和邊緣加勁肋的側(cè)邊與方形約束管的角部?jī)?nèi)側(cè)貼近，使得方形約束管可以約束核心管的扭轉(zhuǎn)。
[0022]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、本發(fā)明的采用方形管來(lái)約束圓管，而方形管可以通過(guò)拼裝組成，避免了圓管之間尺寸難以匹配的問(wèn)題；
[0024]2、本發(fā)明的方形管約束圓管防屈曲支撐，通過(guò)在核心管兩端開(kāi)槽再焊接端部加勁板的辦法來(lái)加強(qiáng)端部截面，以確保在受力時(shí)核心管中部能夠屈服而端部始終處于彈性狀態(tài)；
[0025]3、當(dāng)支撐受到軸向壓力的時(shí)候，在核心管發(fā)生微小扭轉(zhuǎn)后邊緣加勁肋就和方形約束管接觸，限制了核心管的進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)，避免了核心管由于嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)引起過(guò)大的剪應(yīng)變導(dǎo)致局部應(yīng)變過(guò)大，支撐的疲勞性能降低。
[0026]4、加勁板布置在端部，讓防屈曲支撐與主體結(jié)構(gòu)的連接方式可以靈活多變，方便設(shè)計(jì)。
[0027]5、所有鋼部件均可在工廠制作，加工精度更易控制，方形約束管加工方法簡(jiǎn)單，能夠更好地控制核心受力管和方形約束管之間的間隙。
[0028]6、本發(fā)明加工方法簡(jiǎn)單、精度易控制、端部構(gòu)造可靈活多變。當(dāng)支撐承受軸向壓力時(shí)，核心管發(fā)生微小扭轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致邊緣加勁肋和方形約束管接觸，限制了核心管的進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)，避免了由于扭轉(zhuǎn)引起過(guò)大的切應(yīng)變導(dǎo)致局部應(yīng)變過(guò)大，使防屈曲支撐的滯回性能降低。<