[发明专利]一种预应力混凝土约束的防屈曲支撑

说明书

技术领域

本发明涉及一种预应力混凝土约束的防屈曲支撑，属于结构工程技术 领域。

背景技术

钢支撑框架结构中的普通钢支撑在中震和大震作用下会发生受压失稳 ，导致楼层刚度和承载力突然下降，影响结构的抗震安全性。防屈曲 支撑作为一种新型抗侧力构件，在小震作用下保持弹性，为主体结构 提供抗侧刚度；在中震和大震作用下内核构件率先进入屈服，对主体 框架起到保护的作用，并消耗大量的地震输入能量。

目前防屈曲支撑按照外围约束材料以及组合情况主要分为两大类，即 钢与混凝土组合外围约束截面（一般钢管外置、混凝土内置且混凝土 与内核之间通过隔离剂分离）和全钢装配式外围约束截面。采用前者 的防屈曲支撑，存在以下问题：（1）制作时尺寸精度控制高，很难保 证内核构件与外围约束构件之间的预留间隙满足精度方面的要求；（ 2）由于外围约束构件主要承受弯矩作用，并且混凝土受拉强度很低， 其开裂荷载限制了混凝土对刚度和承载力的贡献，不能对内核构件产 生有效地约束作用，因此防屈曲支撑构件的截面往往比较粗大。采用 全钢截面的防屈曲支撑，可以实现装配式生产和施工，制作精度也易 保证，但由于仅依靠外围的钢构件来对内核提供抗弯约束，用钢量较 大。为了克服上述缺点，作者也曾提出了双矩形管约束型H形截面装配 式防屈曲耗能支撑【申请号: 200910259642.2】，主要利用两个冷弯 薄壁型钢矩形钢管混凝土为外围约束构件，对内核的热轧H型钢形成约 束机制。但计算表明，矩形钢管内的混凝土由于过早开裂，其对防屈 曲支撑的约束作用贡献不大。

本发明提出了一种预应力混凝土约束的防屈曲支撑，它通过引入预应 力钢管混凝土约束构件改善了外围构件的约束能力，具有以下优点： （1）预应力混凝土约束构件采用高强钢和高强混凝土，其延迟或限制 了混凝土的开裂，从而提高了外围约束构件提供的抗弯刚度，相应的 钢构件的板件厚度、构件整体截面尺寸可得到缩减。（2）采用四根薄 壁方钢管在十字形内核构件周边形成外围约束构件并 设置硬质橡胶板，这样内核构件与外围构件间的间隙容易控制和调整 。（3）相邻预应力方钢管混凝土约束构件之间通过通长的钢缀板进行 焊接连接，保证了四根外围约束的钢管混凝土的整体弯曲协同工作， 进一步提高了外围约束构件的约束能力。（4）采用长螺栓杆定位件连 接内核构件和外围约束构件的措施，使得震后可方便地更换损伤的内 核构件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外围构件具有更强约束能力、高效经济的 防屈曲支撑。

一种预应力混凝土约束的防屈曲支撑，其特征在于，由十字形内核构 件、方钢管混凝土约束构件、硬质橡胶板、长螺栓杆定位件、预应力 筋、锚具以及连接板组成。所述方钢管混凝土约束构件采用预应力薄 壁钢管混凝土，通过所述预应力筋和锚具对钢管内混凝土施加预压力 。四根所述紧贴在所述十字形内核构件周围，构成外围约束单元。相 邻所述方钢管混凝土约束构件之间采用通长的所述钢缀板焊接连接， 用以提高外围约束构件的协调变形、共同抗弯的能力。所述十字形内 核构件采用低强度高延性的一根十字形截面热轧型钢或两根T形截面热 轧型钢，内外表面粘贴所述硬质橡胶板，保证所述十字形内核构件表 面与外围约束单元表面保持lmm~2mm的间隙。在所述防屈曲耗能支撑的 跨中位置开圆形孔，所述长螺栓杆定位件穿过圆形孔，将内核构件和 外围约束构件连接起来，防止二者的滑脱。所述十字形内核构件在端 部外扩，其与框架结构的连接通过连接板及高强度螺栓按照通用做法 实现。

本发明提出的预应力混凝土约束的防屈曲支撑具有充分发挥混凝土的 约束作用、减小构件截面尺寸、高效经济的特点，其方钢管混凝土约 束构件的钢管截面尺寸、壁厚以及内部混凝土的预压应力大小应与内 核构件的屈服轴力相匹配和协调，根据设计计算选取。

附图说明

图1为预应力混凝土约束的防屈曲支撑的三维图；

图2为预应力混凝土约束的防屈曲支撑的三维分解图；

图3为预应力混凝土约束的防屈曲支撑的端部截面和跨中截面的剖面图 。

具体实施方式

下面结合附图1～3，详细说明本专利的实施方式。

如图所述，一种预应力混凝土约束的防屈曲支撑包括以下部件：

1——十字形内核构件；

2——方钢管混凝土约束构件；