[实用新型]混凝土套管防压曲支撑

说明书

一、技术领域

混凝土套管防屈曲支撑(BRCB)属于土木工程结构消能减震技术领域，主要用于建筑结构工程、土木结构工程。

二、背景技术

当需要增加结构侧移刚度、提高结构抗震能力、改善结构抗震性能时可使用防压曲支撑，并将其安装在土木工程结构的重要节点之间(图1)。防压屈支撑由涂有表面隔离材料并设构造间隙的钢芯、外包钢管及连接配件组成，钢芯和外包钢管之间的空隙内填充水泥砂浆或混凝土。钢芯在工作时仅承担拉、压力。表面隔离材料及构造间隙可允许钢芯在外包材料中伸缩，外包水泥砂浆及钢管可增加整体稳定，避免钢芯受压失稳。钢芯在屈服前为结构提供侧移刚度，在屈服后可消耗地震能量。在反复荷载作用下滞回曲线具有饱满、规则的特点，大大优于普通钢支撑(图3)。

目前，已发表的研究成果和已发现的实际工程中提到的防压曲支撑，外包部件都是用钢管并内填混凝土制成的。用钢管并内填混凝土的做法制作外套管，一是防火性能逊于混凝土，二是材料和加工费用较高，三是非正方形、非圆形钢管一般需要特别机械加工。如遇火灾，钢管受损，则抗压曲功得不到保证。而材料和加工费用较高主要体现在防火涂料、钢材用量和非正方形/圆形钢管机械加工上。若使用混凝土制作套管，需防止钢芯偶然偏心造成外套管受弯而导致的混凝土开裂。开裂后防压曲套管的整体刚度将降低，影响防压曲功能。在这方面需要相应技术支持。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是使用混凝土制作防压曲支撑的外包套管，解决目前外包钢管防火性能较低及造价较高的问题。在降低造价的前提下，可与外包钢管内填混凝土防压曲支撑发挥同等功效。

一种混凝土套管防压曲支撑，主要包括外包混凝土套管及内部钢筋骨架、涂有表面隔离材料并设构造间隙的钢芯，其特征在于：

(一)混凝土套管的截面

混凝土套管的截面惯性矩须满足式(a)：

I≥βNyl2π2Ec---(a)]]>

式中，

I钢筋混凝土套管的截面惯性矩；N_y为钢芯屈服轴力，N_y＝A_wf_y，A_w为钢芯截面面积，f_y为钢芯材料屈服强度；E_c为混凝土材料的弹性模量；1为防压曲支撑计算长度，当采用螺栓连接时可取1.0倍支撑的整体长度。

式(a)的原理为外套管的抗压临界承载力大于钢芯屈服承载力的β倍。考虑到支撑整体稳定、钢芯高阶及局部稳定性、钢芯设计安全系数等因素，钢套管内填混凝土防压曲支撑β一般取2.5～3以上。本实用新型混凝土套管β取4.5～5(C30及以下混凝土可取上限)。按式(a)所选的混凝土外套管截面尺寸，约比同条件下钢管内填混凝土外套管大10～15％，可达到减小偶然偏心、增加稳定性、实现抗裂度及刚度控制的效果。

混凝土套管截面的外轮廓形状为圆形、方形、矩形、正六边形、正八边形等具有双对称轴的截面之一。

(二)混凝土套管内钢筋骨架

混凝土套管内的钢筋骨架由纵向钢筋5、抗挤压箍筋7、普通箍筋6和端部附加箍筋4经焊接、绑扎而成。具体要求如下。

1、纵向钢筋

纵向钢筋5的截面积应沿截面两个主轴方向按式(b)分别计算：