本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，具體涉及了一種用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐及使用方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代建筑工程中，大跨度結(jié)構(gòu)因其空間利用效率高、美學(xué)效果好而得到廣泛應(yīng)用。然而，這類大跨度結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震等動態(tài)荷載作用下的災(zāi)變過程及行為控制仍舊不足，缺乏能支持工程設(shè)計理論和方法的科學(xué)與技術(shù)儲備。傳統(tǒng)的減震支撐，如單軸受力構(gòu)件，存在受壓屈曲的風(fēng)險，限制了其在大跨度結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。屈曲約束支撐(brb)是一種兼具抗側(cè)承載力和耗能性能的新型耗能減震構(gòu)件，同時作為一種支撐構(gòu)件，將其運用于實際建筑結(jié)構(gòu)中可以很好地抵抗外部荷載和消耗由于地震等其他因素產(chǎn)生地能量，以達(dá)到支撐和耗能的作用。傳統(tǒng)的brb通過內(nèi)核芯板和外部套管的協(xié)同工作，防止了支撐在受壓時發(fā)生屈曲。但其在實際應(yīng)用中存在一些局限性。首先，傳統(tǒng)的brb使用的外部套管為高強(qiáng)度鋼材構(gòu)成的矩形框體，質(zhì)量較大且笨重，這不僅增加了運輸和安裝的難度，也提高了對起吊設(shè)備的要求。其次，傳統(tǒng)的brb芯板主要有一字型和十字型兩類，一字型只有一個維度的剛度，易發(fā)生屈曲；十字型有兩個角鋼焊接而成，在焊接處易發(fā)生應(yīng)力集中而破壞。再次，傳統(tǒng)的brb使用混凝土砂漿加無粘結(jié)材料作為潤滑材料，需要現(xiàn)場澆灌混凝土，施工過程復(fù)雜且自重大，同時很難滿足構(gòu)件中內(nèi)核構(gòu)件與混凝土之間的所需間隙精度要求，這不僅增加了施工時間，也增加了施工成本。除此之外，傳統(tǒng)的brb在較大地震作用下僅靠自身的恢復(fù)力很難將整個結(jié)構(gòu)恢復(fù)到初始設(shè)計穩(wěn)定狀態(tài)來繼續(xù)抵抗外荷載的作用，這使其在使用過程中容易造成破壞。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明提出了一種用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐及使用方法，采用屈曲約束支撐無需填充混凝土或砂漿材料，顯著降低了結(jié)構(gòu)自重，簡化了施工過程，屈曲約束支撐通過采用全鋼結(jié)構(gòu)和裝配式設(shè)計，使用預(yù)應(yīng)力拉索多維度約束核心防止其發(fā)生側(cè)向變形，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震性能，為大跨度結(jié)構(gòu)的減震抗側(cè)提供了一種有效的解決方案

2、技術(shù)方案：本發(fā)明提出的一種用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，包括核心單元、約束單元和連接單元；所述核心單元包括第一鋼管、與第一鋼管焊接的第二鋼管、圓板、位于所述圓板內(nèi)的彈簧群、位于鋼管內(nèi)的加勁肋，位于鋼管外的環(huán)形板，所述第一鋼管的一端和第二鋼管的一端同軸且重疊焊接；所述圓板包括上端板和下端板，上端板焊接于第一鋼管內(nèi)，下端板焊接于第二鋼管內(nèi)；所述一部分加勁肋端部與上端板焊接且側(cè)緣與第一鋼管內(nèi)壁焊接，另一部分加勁肋端部與下端板焊接且側(cè)緣與第二鋼管內(nèi)壁焊接；上端板、下端板、第一鋼管、第二鋼管共同形成封閉的空間，且該封閉的空間內(nèi)設(shè)有若干所述彈簧群，彈簧群的一端與上端板連接而另一端與下端板連接，所述環(huán)形板包括環(huán)形錨固鋼板和環(huán)形限位鋼板，所述第一短鋼管外側(cè)焊接所述環(huán)形錨固鋼板，所述第二短鋼管外側(cè)焊接所述環(huán)形限位鋼板，環(huán)形錨固鋼板和環(huán)形限位鋼板之間通過螺桿限位連接；所述約束單元包括預(yù)應(yīng)力拉索、與所述預(yù)應(yīng)力拉索一端固定連接的張拉千斤頂，與所述預(yù)應(yīng)力拉索另一端固定連接的第一耳板；所述預(yù)應(yīng)力拉索中間段通過節(jié)點連接件和支撐桿配合分別與所述第一鋼管和第二鋼管鉸接；所述核心單元兩端與封板焊接，所述封板與節(jié)點板焊接，所述張拉千斤頂固定在所述節(jié)點板上。

3、優(yōu)選地，所述第一鋼管頂端與一個封板焊接，所述第二鋼管底端與另一個封板焊接。

4、優(yōu)選地，所述封板側(cè)邊與第二耳板焊接，第二耳板靠近所述張拉千斤頂；所述第二耳板用于連接所述預(yù)應(yīng)力拉索。

5、優(yōu)選地，所述彈簧群外設(shè)有套管。

6、優(yōu)選地，所述螺桿一端穿過所述環(huán)形錨固鋼板通過螺母固定，所述螺桿另一端穿過所述環(huán)形限位鋼板且通過螺母固定。

7、優(yōu)選地，所述節(jié)點連接件包括第一節(jié)點連接件和第二節(jié)點連接件，所述第二節(jié)點連接件之間通過細(xì)桿在水平截面方向上連接。

8、優(yōu)選地，所述第一耳板固定在所述節(jié)點板上。

9、優(yōu)選地，所述預(yù)應(yīng)力拉索將核心單元約束其中，當(dāng)brb受側(cè)向荷載時，部分預(yù)應(yīng)力拉索收緊，通過支撐桿的連接使核心單元產(chǎn)生反撓度，限制核心單元的側(cè)向變形，防止其發(fā)生屈曲而使brb的穩(wěn)定性和可靠性，在外荷載卸載后，預(yù)應(yīng)力拉索牽拉核心單元至原位，約束單元用以調(diào)整預(yù)應(yīng)力拉索的數(shù)量以適應(yīng)結(jié)構(gòu)不同的受力特點和抗震需求。

10、有益效果：本發(fā)明提出的一種用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐及使用方法，與傳統(tǒng)brb相比，本發(fā)明的屈曲約束支撐無需芯板，通過鋼管結(jié)合耗能彈簧的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計從而提高了支撐構(gòu)件的耗能和恢復(fù)能力。本發(fā)明的屈曲約束支撐無需填充混凝土或砂漿材料，顯著降低了結(jié)構(gòu)自重，簡化了施工過程。本發(fā)明的屈曲約束支撐通過采用全鋼結(jié)構(gòu)和裝配式設(shè)計，使用預(yù)應(yīng)力拉索多維度約束核心防止其發(fā)生側(cè)向變形，不僅易于運輸和安裝，還具有高強(qiáng)度和輕量化的特點。這種新型支撐的設(shè)計理念不僅提高了施工效率，降低了成本，還增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震性能，為大跨度結(jié)構(gòu)的減震抗側(cè)提供了一種有效的解決方案。

技術(shù)特征：

1.一種用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，其特征在于，包括核心單元、約束單元和連接單元；所述核心單元包括第一鋼管(1)、與第一鋼管(1)焊接的第二鋼管(2)、圓板(3)、位于所述圓板(3)內(nèi)的彈簧群(4)、位于鋼管內(nèi)的加勁肋(6)，位于鋼管外的環(huán)形板(7)，所述第一鋼管(1)的一端和第二鋼管(2)的一端同軸且重疊焊接；所述圓板(3)包括上端板(3-1)和下端板(3-2)，上端板(3-1)焊接于第一鋼管(1)內(nèi)，下端板(3-2)焊接于第二鋼管(2)內(nèi)；所述一部分加勁肋(6)端部與上端板(3-1)焊接且側(cè)緣與第一鋼管(1)內(nèi)壁焊接，另一部分加勁肋(6)端部與下端板(3-2)焊接且側(cè)緣與第二鋼管(2)內(nèi)壁焊接；上端板(3-1)、下端板(3-2)、第一鋼管(1)、第二鋼管(2)共同形成封閉的空間，且該封閉的空間內(nèi)設(shè)有若干所述彈簧群(4)，彈簧群(4)的一端與上端板(3-1)連接而另一端與下端板(3-2)連接，所述環(huán)形板(7)包括環(huán)形錨固鋼板(7-1)和環(huán)形限位鋼板(7-2)，所述第一短鋼管(1-1)外側(cè)焊接所述環(huán)形錨固鋼板(7-1)，所述第二短鋼管(2-1)外側(cè)焊接所述環(huán)形限位鋼板(7-2)，環(huán)形錨固鋼板(7-1)和環(huán)形限位鋼板(7-2)之間通過螺桿(8)限位連接；所述約束單元包括預(yù)應(yīng)力拉索(11)、與所述預(yù)應(yīng)力拉索(11)一端固定連接的張拉千斤頂(13)，與所述預(yù)應(yīng)力拉索(11)另一端固定連接的第一耳板(14)；所述預(yù)應(yīng)力拉索(11)中間段通過節(jié)點連接件(10)和支撐桿(9)配合分別與所述第一鋼管(1)和第二鋼管(2)鉸接；所述核心單元兩端與封板(16)焊接，所述封板(16)與節(jié)點板(17)焊接，所述張拉千斤頂(13)固定在所述節(jié)點板(17)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，其特征在于，所述第一鋼管(1)頂端與一個封板(16)焊接，所述第二鋼管(2)底端與另一個封板(16)焊接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，其特征在于，所述封板(16)側(cè)邊與第二耳板(15)焊接，第二耳板(15)靠近所述張拉千斤頂(13)；所述第二耳板(15)用于連接所述預(yù)應(yīng)力拉索(11)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，其特征在于，所述彈簧群(4)外設(shè)有套管(5)。

5.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，其特征在于，所述螺桿(8)一端穿過所述環(huán)形錨固鋼板(7-1)通過螺母固定，所述螺桿(8)另一端穿過所述環(huán)形限位鋼板(7-2)且通過螺母固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，其特征在于，所述節(jié)點連接件(10)包括第一節(jié)點連接件(10-1)和第二節(jié)點連接件(10-2)，所述第二節(jié)點連接件(10-2)之間通過細(xì)桿(12)在水平截面方向上連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐，其特征在于，所述第一耳板(14)固定在所述節(jié)點板(17)上。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐的支撐方法，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力拉索(11)將核心單元約束其中，當(dāng)brb受側(cè)向荷載時，部分預(yù)應(yīng)力拉索(11)收緊，通過支撐桿(9)的連接使核心單元產(chǎn)生反撓度，限制核心單元的側(cè)向變形，防止其發(fā)生屈曲而使brb的穩(wěn)定性和可靠性，在外荷載卸載后，預(yù)應(yīng)力拉索(11)牽拉核心單元至原位，約束單元用以調(diào)整預(yù)應(yīng)力拉索(11)的數(shù)量以適應(yīng)結(jié)構(gòu)不同的受力特點和抗震需求。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于大跨度結(jié)構(gòu)的屈曲約束支撐及使用方法，包括核心單元、約束單元和連接部件，傳統(tǒng)BRB相比，本發(fā)明的屈曲約束支撐無需芯板，通過鋼管結(jié)合耗能彈簧的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計從而提高了支撐構(gòu)件的耗能和恢復(fù)能力。本發(fā)明的屈曲約束支撐無需填充混凝土或砂漿材料，顯著降低了結(jié)構(gòu)自重，簡化了施工過程。本發(fā)明的屈曲約束支撐通過采用全鋼結(jié)構(gòu)和裝配式設(shè)計，使用預(yù)應(yīng)力拉索多維度約束核心防止其發(fā)生側(cè)向變形，不僅易于運輸和安裝，還具有高強(qiáng)度和輕量化的特點。這種新型支撐的設(shè)計理念不僅提高了施工效率，降低了成本，還增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

技術(shù)研發(fā)人員：沈慧之,曹勇,朱正,李黎,蔣臧杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國中材國際工程股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15