[发明专利]一种带保护件的灌浆套管耗能元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定建筑物的支撑构件，特别涉及一种支撑构件的耗能元件，用于降低地震荷载效应对建筑物和构筑物结构的破坏。 

背景技术

随着多、高层建筑兴建日益增加，抗震成为结构设计的主要研究对象。传统的抗震设计方法以“抗”为主要思路，由于其经济性和安全性方面都存在问题，故渐渐被结构控制技术所取代。结构控制技术包括主动结构控制技术和被动结构控制技术。耗能支撑技术是被动控制技术中较常见的一种，是新建建筑的抗震设防和既有建筑的抗震加固提高结构抗震性能的一种非常实用的途径。 

普通耗能支撑是建筑结构中的非承重构件，有消能支撑组成的体系可以安装在柱间或抗震墙间，其做法是在普通支撑上安装各种作用不同的消能节点或阻尼装置。该装置在正常使用荷载及小震作用下一般不发生作用。在遇到强烈地震时，当结构的主要承重构件尚未发生屈服时，耗能支撑装置开始滑移或转动而发生作用，以增大阻尼或以摩擦功消耗地震输入结构的能量，从而使结构改变动力特性，达到保护主体结构的目的和起到减震的作用。目前，已开发出多种耗能减震支撑，它们可归纳为以下三类：摩擦耗能减震支撑、粘性和粘弹性阻尼器耗能减震支撑、防屈曲金属耗能减震支撑。 

摩擦耗能减震支撑通过支撑的滑动来消耗和吸收地震能量；粘性和粘弹性阻尼器耗能减震支撑中的粘弹性阻尼器是由粘弹性材料与约束钢板交替叠合而成的，是一种主要与速度相关的减震装置。它通过粘弹性材料的剪切滞回变形来增加结构的阻尼，耗散输入的地震能量，从而减小结构的振动反应；金属屈曲耗能减震支撑利用金属材料进入塑性范围后的较好滞回性能耗能减震。现有的耗能支撑采用在普通支撑上安装各种作用不同的耗能元件、阻尼装置或者采用大延性金属材料制作的作法，具有造价较高、震后不便于维修更换、加工精度要求高、安装复杂等缺点，限制了耗能支撑的广泛应用。 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种便于维修更换、加工简单、施工简便、性能优越、造价低廉的支撑耗能元件，它能较经济地解决新建建筑的消能减震和既有建筑抗震加固的技术问题，同时，非地震状态时也是建筑结构的承重构件。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 

一种带保护件的灌浆套管耗能元件，包括内管和外管，所述内管和外管同轴搭接，所述内管搭接段的外壁上裹有金属皮，所述金属皮的外表面设有数根沿内管轴向延伸的分布钢筋，所述分布钢筋上设有数个钢筋头，所述外管与所述内管搭接段之间的缝隙处设有膨胀水泥浆，所述膨胀水泥浆固化后形成膨胀水泥环。 

依上述主要技术特征，所述外管与所述内管搭接段的外端设有外环板，所述外管与所述内管搭接段的内端设有内环板，所述外环板和所述内环板与所述外管固定连接，所述内环板、外环板内管和所外管围成一灌浆空腔，所述灌浆空腔外壁上设有灌浆孔，所述膨胀水泥浆位于所述灌浆空腔内。 

依上述主要技术特征，所述灌浆孔设置在所述内环板或所述外环板或所述外管的灌浆空腔段上。 

依上述主要技术特征，所述灌浆孔设置在所述内管的灌浆空腔段上，所述金属皮上开有和所述内管上的灌浆孔位置对应的孔。 

依上述主要技术特征，所述膨胀水泥浆中混有纤维。 

依上述主要技术特征，所述纤维为钢纤维或碳纤维或玻璃纤维。 

依上述主要技术特征，所述膨胀水泥浆中混有砂。 

本发明的有益效果在于：本发明利用膨胀水泥浆的化学预应力，使膨胀水泥环和钢管的接触面压紧，以增大两者之间的摩擦力。由金属皮、分布钢筋和钢筋头组成的保护件可以保护膨胀水泥环的内表面，防止其在往复摩擦下碎裂而引起承载力的退化。在正常使用状态下，该发明可以承受很大的轴向荷载，并具备和普通支撑一样的刚度；而在地震荷载作用下，该发明通过内外管的相对滑动来消耗和吸收地震能量。其作用机理，使得构件在加工精度上没有太高的要求，节省钢材，造价低廉。该发明在震灾中破坏失效后，仅需对支撑耗能元件进行更换即可。采用该支撑对结构设计人员无额外工作量，现场安装简便，无特殊技术要求。 

采用本发明的耗能支撑可以取代现有的摩擦耗能减震支撑、粘性和粘弹性阻尼器耗能减震支撑和防屈曲金属耗能减震支撑在结构中使用，用途广泛。虽然，灌浆套管连接在建筑工程的构件连接中有所应用，但仅仅停留在钢管连接的层面上，其对多、高层建筑、空间结构、网架结构的消能减震和既有建筑的抗震加固的应用并未被认识到，本发明用一种施工简单、成本低廉的方法解决了新建建筑的消能减震和既有建筑的抗震加固技术问题。 

附图说明