一种三重圆钢管屈曲约束支撑制造技术

一种三重圆钢管屈曲约束支撑，它涉及一种屈曲约束支撑。本发明专利技术的目的是要解决现有全钢约束部件存在耗能内芯直接与节点相连，导致无法对支撑内芯进行全范围约束，未对耗能圆管进行变截面处理，导致支撑在地震作用下塑性变形主要集中在圆管两端，及不能抑制耗能圆管的扭转变形的问题；三重圆钢管屈曲约束支撑由内约束管、耗能管、外约束管、插接件、垫环和扭转限位杆组成；所述内约束管、耗能管和外约束管由内至外依次套装在一起；优点：1、保证耗能内芯被全范围约束，提高支撑的稳定性；2、保证塑性变形主要集中在开槽区域。3、提高的疲劳性能。本发明专利技术主要用于制备三重圆钢管屈曲约束支撑。

A buckling restrained brace of triple circular steel tube

【技术实现步骤摘要】
一种三重圆钢管屈曲约束支撑
本专利技术涉及一种屈曲约束支撑。
技术介绍
屈曲约束支撑是一种兼具普通支撑及金属阻尼器双重功能的新型支撑，它既可以在小震下给主体结构提供抗侧刚度和强度，又可以在大震时利用其自身的塑性变形消耗地震能量，减少甚至避免结构的破坏，因此得到了广泛的工程应用。随着屈曲约束支撑工程应用的增加以及相关研究的开展，各种高性能屈曲约束支撑不断出现。目前，屈曲约束支撑按照约束部件以及组合情况可以分为三类：钢筋混凝土约束部件、钢与混凝土组合约束部件以及全钢约束部件。采用钢筋混凝土约束部件及钢与混凝土组合约束部件的屈曲约束支撑存在的问题主要有：1、支撑制作精度要求高，尤其是在浇筑混凝土时，难以保证耗能内芯与约束构件之间的间隙满足设计要求；2、加工周期长，支撑在完成浇筑后至少需要进行7天的养护才能开展后续的制作安装；3、采用含有混凝土的约束部件自重较大，施工、运输及安装等费用高。采用全钢约束部件的支撑其耗能内芯的截面形式一般为一字型、十字型、H型以及圆管型等，而目前采用圆钢管作为耗能内芯的屈曲约束支撑，其约束部件的截面形式也多为圆管，这类屈曲约束支撑存在的问题主要有：1、耗能内芯直接与节点相连，约束部件无法对支撑内芯进行全范围约束，即支撑内芯必然有部分暴露于约束部件以外，在大震作用下，该外露段易于发生失稳破坏；2、未对耗能圆管进行变截面处理，导致支撑在地震作用下塑性变形主要集中在圆管两端，即不能充分发挥钢材的耗能特性；3、轴向受压的耗能圆管不仅会产生压应变，还会因受扭产生剪应变，而现有的圆管型约束部件不能抑制耗能圆管的扭转变形，因此剪应变的存在将增加耗能圆管的塑性应变，进而降低支撑的疲劳性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有全钢约束部件存在耗能内芯直接与节点相连，导致无法对支撑内芯进行全范围约束，未对耗能圆管进行变截面处理，导致支撑在地震作用下塑性变形主要集中在圆管两端，及不能抑制耗能圆管的扭转变形的问题；而提供一种三重圆钢管屈曲约束支撑。一种三重圆钢管屈曲约束支撑由2个内约束管、1个耗能管、1个外约束管、3个插接件、1个垫环和4个扭转限位杆组成；所述内约束管为圆形钢管，且内约束管两端开有十字型槽孔，且十字型槽孔的十字型交点在内约束管的轴线上，在内约束管中间沿纵向依次开有两对扭转限位孔，每对扭转限位孔圆心的连线与内约束管的轴线相交，且两对扭转限位孔圆心的连线呈十字型交叉；所述十字型槽孔的长度为三重圆钢管屈曲约束支撑的预计变形的1.5倍；所述耗能管为圆形钢管，在耗能管的中部沿纵向开有四道槽孔，四道槽孔沿耗能管纵向中点径向截面对称设置，四道槽孔分成两对，每对槽孔沿耗能管的轴向截面对称，且两对槽孔轴向对称的截面呈十字型交叉；所述外约束管为圆形钢管；所述插接件由2个十字型钢构件和圆形钢板组成，以十字型钢构件的轴线与圆形钢板的轴线重合形式将2个十字型钢构件对称固定在圆形钢板两侧，且十字型钢构件的长度与十字型槽孔的长度配合，十字型钢构件的厚度与十字型槽孔的宽度配合；所述垫环为圆形钢环；所述扭转限位杆为钢杆；所述内约束管、耗能管和外约束管由内至外依次套装在一起，2个内约束管利用3个插接件连接在一起，4个扭转限位杆依次穿过耗能管的槽孔和内约束管的扭转限位孔，且扭转限位杆的两端卡接在耗能管的槽孔内，外约束管的一端安装垫环，且垫环与外约束管固定连接，垫环与内约束管固定连接；所述内约束管的内径为d1，外径为D1，长度为L1；所述耗能管的内径为d2，外径为D2，长度为L2；所述外约束管的内径为d3，长度为L3；所述十字型钢构件的宽度为A；所述圆形钢板的直径为D3；所述扭转限位杆的长度为L4；所述垫环的内径为d4，外径为D4；则D3＝D1+(4～6)mm；d1＜A＜D1；d3＝D2+(4～6)mm；d4＝d2，D4＝d3-(4～6)mm；L2＜L3＜2L1，d2＜L4＜D2。本专利技术原理及优点：1、本专利技术一种三重圆钢管屈曲约束支撑中内约束管、耗能管和外约束管由内至外依次套装在一起，2个内约束管利用3个插接件连接在一起，且连接后的内约束管的长度大于耗能管，外约束管的长度大于耗能管，这样可以保证耗能内芯被全范围约束，避免未约束部分的耗能内芯在大震下出现失稳破坏，提高支撑的稳定性；而现有全钢约束部件是由节点板与耗能元件直接相连，这样耗能元件必然有部分暴露于外，在较大轴力下可能会发生失稳破坏；2、本专利技术一种三重圆钢管屈曲约束支撑中耗能管的中部沿纵向开有槽孔，可以保证在地震作用下耗能管的塑性变形主要集中在开槽区域，耗能机制明确，避免了现有圆管屈曲约束支撑塑性变形主要集中于耗能内芯两端，而没有充分发挥钢材的耗能特性的缺点。3、本专利技术一种三重圆钢管屈曲约束支撑中4个扭转限位杆依次穿过耗能管的槽孔和内约束管的扭转限位孔，内约束管上的扭转限位杆可以有效抑制耗能管的扭转变形，避免其因受压产生剪切变形，提高了三重圆钢管屈曲约束支撑的疲劳性能。4、本专利技术一种三重圆钢管屈曲约束支撑中所有部件均为钢构件，相比于传统支撑重量更轻，易于运输、安装，且所有部件均可在工厂制作，加工精度易于保证。5、本专利技术一种三重圆钢管屈曲约束支撑的截面形式为圆形，外表美观，更适用于对外观要求较高的重要建筑物。附图说明图1是本专利技术一种三重圆钢管屈曲约束支撑的立体结构示意图，图中1表示内约束管，3表示外约束管，4表示插接件，5表示垫环；图2是本专利技术一种三重圆钢管屈曲约束支撑的主视图，图中1表示内约束管，3表示外约束管，4表示插接件，5表示垫环；图3是图1的爆炸结构示意图，图中1表示内约束管，2表示耗能管，3表示外约束管，4表示插接件，5表示垫环，6表示扭转限位杆，1-1表示十字型槽孔，1-2表示扭转限位孔，4-1表示十字型钢构件，4-2表示圆形钢板；图4是图2中沿A-A的剖视图，图中1表示内约束管，4表示插接件；图5是图2中沿B-B的剖视图，图中1表示内约束管，3表示外约束管，4表示插接件，5表示垫环；图6是图2中沿C-C的剖视图，图中1表示内约束管，2表示耗能管，3表示外约束管，6表示扭转限位杆；图7是图2中沿D-D的剖视图，图中1表示内约束管，2表示耗能管，3表示外约束管，4表示插接件，6表示扭转限位杆；图8是内约束管与插接件的连接结构示意图，图中1表示内约束管，4表示插接件，1-2表示扭转限位孔；图9是内约束管与插接件的连接立体结构示意图，图中1表示内约束管，4表示插接件，1-2表示扭转限位孔；图10是内约束管和耗能管套装结构示意图，图中1表示内约束管，2表示耗能管，4表示插接件，6表示扭转限位杆；图11是内约束管和耗能管套装立体结构示意图，图中1表示内约束管，2表示耗能管，4表示插接件，6表示扭转限位杆。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是一种三重圆钢管屈曲约束支撑，它由2个内约束管1、1个耗能管2、1个外约束管3、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三重圆钢管屈曲约束支撑，其特征在于三重圆钢管屈曲约束支撑由2个内约束管(1)、1个耗能管(2)、1个外约束管(3)、3个插接件(4)、1个垫环(5)和4个扭转限位杆(6)组成；/n所述内约束管(1)为圆形钢管，且内约束管(1)两端开有十字型槽孔(1-1)，且十字型槽孔(1-1)的十字型交点在内约束管(1)的轴线上，在内约束管(1)中间沿纵向依次开有两对扭转限位孔(1-2)，每对扭转限位孔(1-2)圆心的连线与内约束管(1)的轴线相交，且两对扭转限位孔(1-2)圆心的连线呈十字型交叉；所述十字型槽孔(1-1)的长度为三重圆钢管屈曲约束支撑的预计变形的1.5倍；/n所述耗能管(2)为圆形钢管，在耗能管(2)的中部沿纵向开有四道槽孔，四道槽孔沿耗能管(2)纵向中点径向截面对称设置，四道槽孔分成两对，每对槽孔沿耗能管(2)的轴向截面对称，且两对槽孔轴向对称的截面呈十字型交叉；/n所述外约束管(3)为圆形钢管；/n所述插接件(4)由2个十字型钢构件(4-1)和圆形钢板(4-2)组成，以十字型钢构件(4-1)的轴线与圆形钢板(4-2)的轴线重合形式将2个十字型钢构件(4-1)对称固定在圆形钢板(4-2)两侧，且十字型钢构件(4-1)的长度与十字型槽孔(1-1)的长度配合，十字型钢构件(4-1)的厚度与十字型槽孔(1-1)的宽度配合；/n所述垫环(5)为圆形钢环；/n所述扭转限位杆(6)为钢杆；/n所述内约束管(1)、耗能管(2)和外约束管(3)由内至外依次套装在一起，2个内约束管(1)利用3个插接件(4)连接在一起，4个扭转限位杆(6)依次穿过耗能管(2)的槽孔和内约束管(1)的扭转限位孔(1-2)，且扭转限位杆(6)的两端卡接在耗能管(2)的槽孔内，外约束管(3)的一端安装垫环(5)，且垫环(5)与外约束管(3)固定连接，垫环(5)与内约束管(1)固定连接；/n所述内约束管(1)的内径为d...

【技术特征摘要】
1.一种三重圆钢管屈曲约束支撑，其特征在于三重圆钢管屈曲约束支撑由2个内约束管(1)、1个耗能管(2)、1个外约束管(3)、3个插接件(4)、1个垫环(5)和4个扭转限位杆(6)组成；
所述内约束管(1)为圆形钢管，且内约束管(1)两端开有十字型槽孔(1-1)，且十字型槽孔(1-1)的十字型交点在内约束管(1)的轴线上，在内约束管(1)中间沿纵向依次开有两对扭转限位孔(1-2)，每对扭转限位孔(1-2)圆心的连线与内约束管(1)的轴线相交，且两对扭转限位孔(1-2)圆心的连线呈十字型交叉；所述十字型槽孔(1-1)的长度为三重圆钢管屈曲约束支撑的预计变形的1.5倍；
所述耗能管(2)为圆形钢管，在耗能管(2)的中部沿纵向开有四道槽孔，四道槽孔沿耗能管(2)纵向中点径向截面对称设置，四道槽孔分成两对，每对槽孔沿耗能管(2)的轴向截面对称，且两对槽孔轴向对称的截面呈十字型交叉；
所述外约束管(3)为圆形钢管；
所述插接件(4)由2个十字型钢构件(4-1)和圆形钢板(4-2)组成，以十字型钢构件(4-1)的轴线与圆形钢板(4-2)的轴线重合形式将2个十字型钢构件(4-1)对称固定在圆形钢板(4-2)两侧，且十字型钢构件(4-1)的长度与十字型槽孔(1-1)的长度配合，十字型钢构件(4-1)的厚度与十字型槽孔(1-1)的宽度配合；
所述垫环(5)为圆形钢环；
所述扭转限位杆(6)为钢杆；
所述内约束管(1)、耗能管(2)和外约束管(3)由内至外依次套装在一起，2个内约束管(1)利用3个插接件(4)连接在一起，4个扭转限位杆(6)依次穿过耗能管(2)的槽孔和内约束管(1)的扭转限位孔(1-2)，且扭转限位杆(6)的两端卡接在耗能管(2)的槽孔内，外约束管(3)的一端安装垫环(5)，且垫环(...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁军凯，程东辉，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23