混凝土套管防压曲支撑

摘要

一种混凝土套管防压曲支撑属于土木工程结构消能减震领域。目前所用防压曲支撑的外部约束构件采用钢管内填混凝土，防火性能逊于混凝土、材料和加工费用较高。本实用新型采用混凝土套管替代钢管内填混凝土。混凝土套管需按稳定安全要求确定截面尺寸，按截面抗裂要求计算纵筋，按构造要求确定抗挤压箍筋及普通箍筋数量，以及纵筋最大直径、最小数量及切断位置。本实用新型耗能稳定，不失稳，能增加结构抗侧移刚度，抗低周疲劳性能好，具有优异的抗震性能，能够满足工程抗震设计对屈服水准及刚度的多种需求。本实用新型在保证抗震性能、防火性能与普通钢管内填混凝土防压曲支撑持平的条件下，制作、安装防压曲支撑的总成本降低约15％。

主权项

1.一种混凝土套管防压曲支撑，包括外包混凝土套管(2)及内部钢筋骨架，涂有表面隔离材料并设构造间隙(3)的钢芯(1)，所述钢筋骨架由纵向钢筋(5)、抗挤压箍筋(7)、普通箍筋(6)和附加箍筋(4)经焊接、绑扎而成，其特征在于：使用钢筋混凝土套管作为防压曲支撑钢芯的侧向约束单元；混凝土套管的截面惯性矩需满足式(a)的要求：$I\ge \frac{\beta N_y{l}^2}{{\pi }^2{E}_c}---\left(a\right)$ I钢筋混凝土套管的截面惯性矩；Ny为钢芯屈服轴力，Ny＝Acorefy，Acore 为钢芯工作段截面面积，fy为钢芯材料屈服强度；Ec为混凝土材料的弹性模量；l为防压曲支撑计算长度；β为稳定安全系数；混凝土套管内纵向钢筋5的用量按式(b)确定：$\frac{M}{\gamma W_0}\le f_{\mathrm{ct}}---\left(b\right)$ 式中，M为考虑初始偏心及二次弯曲由外套管承担的弯矩，按截面两主轴方向分别计算；M＝Nye0，e0为考虑防压曲支撑混凝土套管因初始偏心和二次弯曲作用而产生的偏心距，$e_0=e_{0a}+\frac{3f_{\mathrm{ct}}{l}^2}{10h{E}_c},$e0a为初始偏心，h为所验算主轴方向的截面高度，fct为混凝土材料抗拉强度设计值；γ为混凝土截面抵抗矩塑性系数；W0为包括纵筋在内的所验算主轴方向的钢筋混凝土套管截面弹性抵抗矩，$W_0=W_c+({\alpha }_s-1)\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{A}_{\mathrm{si}}{y}_i^2}{y_0},$其中，Wc为混凝土不包括钢芯的截面弹性抵抗矩；Asi为混凝土套管内第i根纵筋的截面面积；n为截面内纵筋总数；yi为第i根纵筋形心位置至截面形心的距离；y0为截面形心至截面受拉边缘的距离；αs为纵筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；纵筋截面面积$A_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{A}_{\mathrm{si}}.$