[发明专利]一种含隔离钢管的钢管混凝土防屈曲支撑及制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及耗能减震技术领域的防屈曲支撑构件，具体涉及一种含隔离钢管的钢管混凝土防屈曲支撑及制作工艺。

背景技术

防屈曲支撑是一种兼具金属阻尼器和普通支撑功能双重作用的新型支撑。在小震作用下，可以为结构提供足够的侧向刚度，在中震或大震作用下，支撑内芯通过拉压屈服耗散地震能量，可有效地减轻梁、柱等主体结构的损伤。它主要由两个基本部分组成：一是用以承担全部支撑轴向力的钢内芯；二是为钢内芯提供侧撑与约束、防止其在受压时失稳的外包约束构件。钢内芯与外包约束构件之间用无粘结材料或空隙相隔离，以确保内芯独自承担轴向力。

由于性能稳定，在过去几十年里，特别是美国北岭地震、日本阪神地震后，防屈曲支撑在日本、美国等国家及我国台湾地区都得到了广泛的应用。

防屈曲支撑的内芯主要有一字形、十字形两种。按外围约束构件材料的不同，防屈曲支撑可以分为三类，即钢管混凝土防屈曲支撑、钢筋混凝土防屈曲支撑和全钢防屈曲支撑。

对于长度较长的防屈曲支撑，整体失稳是其主要的失效模式，已有的技术中均存在不足。对于全钢防屈曲支撑，其外围约束钢构件内部与内芯尺寸接近，其惯性矩较小，约束效率较低，为避免整体失稳需加大外围约束构件的用钢量，成本较高；对于钢管混凝土防屈曲支撑，外围约束构件用钢量较小时即可达到良好的约束效果，保证支撑的整体稳定性，但也存在以下缺点：(1)支撑内芯与混凝土直接接触，二者之间摩擦力过大，影响支撑力学性能，并且内芯弯曲时与混凝土局部接触挤压，容易使混凝土受压开裂；(2)内芯与约束的混凝土之间应留有间隙，以满足内芯受压时泊松变形的需要，此间隙应严格控制其精度，以保证支撑有良好的性能，但在浇筑混凝土时，间隙的精度难以控制，且均匀性差，从而影响其性能，此外，这类支撑制作过程复杂，加工成本较高，不利于实现工业化批量生产；(3)此类支撑的内芯表面应有一层松软材料，在浇筑混凝土时容易造成局部破坏并难以检查及调整更换。

因此，开发一种约束效率高、间隙可控、结构简单、制作方便的新型防屈曲支撑，对于减小结构在地震下的振动响应，防止结构主体构件破坏具有重要的实际意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种含隔离钢管的钢管混凝土防屈曲支撑，解决已有钢管混凝土防屈曲支撑性能不稳定、间隙难控制、生产成本高、难以批量化生产等问题。本发明还提供了一种含隔离钢管的钢管混凝土防屈曲支撑的制作工艺。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种含隔离钢管的钢管混凝土防屈曲支撑，用于在强震下耗散震动能量，有效地减轻建筑物的梁、柱等主体结构的损伤，所述钢管混凝土防屈曲支撑包括由内而外依次设置的内芯，隔离钢管，混凝土及外围约束钢管，所述隔离钢管与所述内芯同轴，所述隔离钢管内侧的各面与所述内芯之间留有间隙；所述外围约束钢管和所述隔离钢管同轴；所述外围约束钢管与所述隔离钢管之间填充混凝土。

优选的，所述隔离钢管内侧的各面与所述内芯之间的间隙为0.5-5mm。

优选的，所述内芯包括一字形截面内芯、十字形截面内芯或H形截面内芯。

优选的，采用所述一字形截面内芯时，所述隔离钢管截面为空心矩形，所述空心矩形采用型钢或由四块钢板通过螺栓或焊接组成。

优选的，采用所述十字形截面内芯时，所述隔离钢管截面为空心十字形，所述隔离钢管由四个角钢和四块钢板通过螺栓或焊接连接组成，所述角钢采用热轧角钢、冷弯薄壁角钢或钢板弯折成型，四个所述角钢肢背相对形成空心十字形，所述角钢之间用钢板相连。

优选的，采用所述H形截面内芯时，所述隔离钢管截面为空心H形，所述隔离钢管由两个槽钢、两块薄钢板以及四块钢板通过螺栓或焊接连接组成，所述槽钢采用热轧槽钢、冷弯薄壁槽钢或用钢板弯折成型，两个所述槽钢与两块所述薄钢板空心H字形，所述槽钢与所述薄钢之间采用钢板相连。

优选的，所述外围约束钢管为矩形或圆形钢管，所述钢管由型钢组成或由钢板焊接形成。

优选的，所述的混凝土为高强度混凝土或轻骨料混凝土。

一种用于制备钢管混凝土防屈曲支撑的制作工艺，包括以下步骤：

(1)、采用型钢或钢板中的一种或数种将内芯装配成型；

(2)、在内芯装配成型后，根据内芯截面形式采用型钢或钢板中的一种或数种将隔离钢管装配成型；

(3)、将在内芯基础上装配成型后的内芯与隔离钢管组合结构与外围约束钢管组合并定位；