專利名稱：抗震束制消能斜撐構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及建材構(gòu)件，尤指一種可提高斜撐塑性變形能力，減低振動及降低地震力效果的抗震束制消能斜撐構(gòu)件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)斜撐構(gòu)件受軸壓力時會產(chǎn)生整體變形以及局部變形，其滯回曲線呈現(xiàn)出強(qiáng)度漸減及束縮的行為，并在材料未完全發(fā)揮其消能容量之前，往往因過度的應(yīng)力及應(yīng)力集中而斷裂。多年來地震工程研究人員已著手進(jìn)行傳統(tǒng)斜撐性能的改善研究工作，并有單位陸續(xù)發(fā)表可防止變形的束制斜撐，來替代并改良傳統(tǒng)斜撐的作用。
參見圖1所示，束制斜撐由主受力單元11與束制單元12組成，斜撐構(gòu)材的軸力(拉力與壓力)由主受力單元11承擔(dān)，束制單元12則提供主受力單元11的側(cè)向支撐，以防止主受力單元11受壓變形。若能讓主受力單元11在軸壓力下不產(chǎn)生變形，則主受力單元11的軸向強(qiáng)度及延展性可有效發(fā)揮，并充分發(fā)揮鋼材的消能容量。
因此如何控制主受力單元11的承受軸力與如何提高束制效果，便成為研究與改良束制斜撐的重點(diǎn)。
一般束制消能斜撐常見的型式為以矩形鋼管混凝土為束制單元12，主受力單元11斷面為一字形與十字形，由于主受力單元11端部的斷面形狀與接合螺栓孔配置的影響，使它們大多必須使用螺栓及對接鋼鈑13與結(jié)構(gòu)構(gòu)架上的連接鈑對接。因此，構(gòu)架中與斜撐相接的接合鈑亦須同為十字形，除了要在接合隅鈑14兩側(cè)加焊加勁鈑與加鉆螺栓孔之外，還必須搭配對接鋼鈑13才可完成對接的工作。
然而，這種對接的接合方式不僅增加大量的接頭焊接作業(yè)，也使接合部分變得相當(dāng)復(fù)雜擁擠；除此之外，在接合傳遞等量軸力的前提之下，采用對接接合所需的螺栓數(shù)量將為采用搭接接合的兩倍。如此一來，在安裝此種斜撐時，可能會非常費(fèi)工耗時，作業(yè)效率降低，品質(zhì)不易控制。
參見圖2-4所示，另外有人研究提出插接式的束制消能斜撐，雖然這種插接式消能斜撐減少了螺栓的使用量與對接鋼鈑的使用，但是這種插接式消能斜撐的斷面配置是由兩片全長等斷面的帶狀鋼鈑21以固定的平行間距插通于一鋼管與混凝土構(gòu)成的束制單元22中，在澆置混凝土?xí)r束制單元22內(nèi)兩片帶狀鋼鈑21間的間距不易定位、也不易控制其精密度，而且此種插接式接合面23的安裝具有方向性，若兩片帶狀鋼鈑21間的間距定位不良，且斜撐的長度若在單斜向設(shè)置時常常大于梁跨或柱高，必定使安裝的效率降低，甚至無法插接安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種針對前述束制斜撐的缺失部份，加以改善，并發(fā)展為更具組裝效率高、經(jīng)濟(jì)且施工容易的抗震束制消能斜撐構(gòu)件。
本實用新型的目的還在于提供一種可采用多種安裝型式，更能符合抗震工程與實務(wù)需求的抗震束制消能斜撐構(gòu)件。
一種抗震束制消能斜撐構(gòu)件，主要由主受力單元與束制單元組成，其特征在于主受力單元為由任意形狀開放或封閉式具有單對稱或雙對稱斷面的鋼構(gòu)件組合體，其端部斷面較中間段斷面大，并套入束制單元內(nèi)；該束制單元，為由單一或數(shù)個鋼管的構(gòu)件，搭配內(nèi)灌混凝土、水泥砂漿或加勁構(gòu)件組裝而成的外框體，用以束制主受力單元。其中該斜撐構(gòu)件包括①各自獨(dú)立構(gòu)成的一對圍束構(gòu)件；②各自獨(dú)立構(gòu)成的一對主受力構(gòu)件，其具有單對稱斷面的長條狀構(gòu)件，其端部斷面較中間段斷面大，各自插通于上述的一對圍束構(gòu)件內(nèi)，又其與結(jié)構(gòu)主體呈搭接的方式接合；
③系接鈑與上述的一對圍束構(gòu)件相連接。
所述一對圍束構(gòu)件為鋼管混凝土或鋼管水泥砂漿灌制而成。
所述一對圍束構(gòu)件為純鋼造，包括有鋼管、連結(jié)鋼管的鋼鈑與螺栓。
該斜撐構(gòu)件包括①單一圍束構(gòu)件或多鋼管圍束構(gòu)件；②單對稱或雙對稱的主受力構(gòu)件，其端部斷面較中間段斷面大，二端以端鈑固定；③端鈑連接鈑，作為斜撐與結(jié)構(gòu)主體間連結(jié)。
所述主受力單元與束制單元的形狀、斷面、數(shù)量相匹配組合。
所述主受力單元構(gòu)件可為不同斷面的分段組合，且中間段的材料強(qiáng)度較端部為低或相等的組合。
所述束制單元中的各組合構(gòu)件可為金屬材料、非金屬材料或金屬與非金屬材料的組合。
該斜撐構(gòu)件與結(jié)構(gòu)主體間的連接，包括單一或復(fù)合構(gòu)造材料的結(jié)構(gòu)梁、柱、樓板及可采用V型、倒V型或?qū)切桶惭b的構(gòu)架組合體。
綜上所述，不論采用搭接式或改良插接的束制消能斜撐不僅保有習(xí)用消能斜撐的優(yōu)良力學(xué)性質(zhì)，同時兼具安裝容易、成本低、接合構(gòu)造簡單與制作品質(zhì)容易控制等優(yōu)點(diǎn)。


圖1、為習(xí)見典型十字形對接束制消能斜撐構(gòu)架立面圖。
圖2-3、為傳統(tǒng)插接式束制消能斜撐的主、俯視圖。
圖4、為傳統(tǒng)插接式束制消能斜撐構(gòu)架立面圖及局部視圖。
圖5、為本實用新型搭接組合式束制消能斜撐構(gòu)架立面圖。
圖6、為本實用新型第一實施例的主視圖。
圖7、為本實用新型第一實施例的仰視圖。
圖8、為圖6沿A-A的剖視圖。
圖9、為圖6沿B-B的剖視圖。
圖10、為本實用新型的第二實施例的主視圖。
圖11、為本實用新型的第二實施例的仰視圖。
圖12、為圖10沿A-A的剖視圖。
圖13、為圖10沿B-B的剖視圖。
圖14、為本實用新型的第三實施例的主視圖。
圖15、為本實用新型的第三實施例的仰視圖。
圖16、為圖14沿A-A的剖視圖。
圖17、為圖14沿B-B的剖視圖。
圖18、為本實用新型改良型插接束制消能斜撐構(gòu)架立面圖。
圖19、為本實用新型的第四實施例的主視圖。
圖20、為本實用新型的第四實施例的仰視圖。
圖21、為圖19沿A-A的剖視圖。
圖22、為圖19沿B-B的剖視圖。
圖23、為本實用新型的第五實施例的主視圖。
圖24、為本實用新型的第五實施例的仰視圖。
圖25、為圖23沿A-A的剖視圖。
圖26、為圖23沿B-B的剖視圖。
圖27、為本實用新型第六實施例的主視圖。
圖28、為本實用新型第六實施例的仰視圖。
圖29、為圖27沿A-A的剖視圖。
圖30、為圖27沿B-B的剖視圖。
圖31、為本實用新型第七實施例的主視圖。
圖32、為本實用新型第七實施例的仰視圖。
圖33、為圖31沿A-A的剖視圖。
圖34、為圖31沿B-B的剖視圖。
圖35、為本實用新型第八實施例的主視圖。
圖36、為本實用新型第八實施例的仰視圖。
圖37、為圖35沿A-A的剖視圖。
圖38、為圖35沿B-B的剖視圖。
具體實施方式
本實用新型通過兩種組合方式，予以說明，其中圖5-17為搭接組合式的束制消能斜撐構(gòu)件；而圖18-38為改良型插接束制消能斜撐構(gòu)件；其兩組結(jié)構(gòu)、內(nèi)容基本相同，故在一起闡述，(凡文中有3開頭的序號見圖5-17所示，凡文中有4開頭的序號見圖8-38所示)，現(xiàn)結(jié)合圖示及實施例具體說明如下參見圖5-17所示，一種搭接組合式的束制消能斜撐，包括有各自獨(dú)立形成的一對主受力構(gòu)件311、411，及一對圍束構(gòu)件3211、4211，其中主受力單元31、41的構(gòu)件可為T形、C形或一字型等至少具有單對稱斷面性質(zhì)的構(gòu)件，且主受力構(gòu)件311、411的端部斷面較中間段斷面大，并插通于束制單元32、42的圍束構(gòu)件3211、4211內(nèi)，在制作時兩組由主受力構(gòu)件與圍束構(gòu)件構(gòu)成的組件分開制作，在工地與結(jié)構(gòu)主體的隅鈑34、46接合時采用搭接方式，即兩組斜撐組件分別先在隅鈑34、46的兩側(cè)吊裝并以螺栓搭接組合，之后再焊上系接鈑322、422(見圖31)連結(jié)兩圍束構(gòu)件3211、4211完成組裝，并在圍束構(gòu)件3211、4211與主受力構(gòu)件311、411的端部形成有壓縮空間5。
因此不會有不易定位、安裝困難的問題存在。束制單元32、42可為純鋼造的側(cè)撐構(gòu)件或常用的鋼管混凝上或鋼管水泥砂漿構(gòu)制的圍束構(gòu)件等，用以防止整體軸力構(gòu)件在受壓力時發(fā)生變形。
參見圖8、9、12、13所示，上述束制單元32、42中的圍束構(gòu)件3211、4211也可采用單一鋼管搭配內(nèi)填充混凝土或水泥砂漿3212、4212或純鋼3213、4213的型態(tài)來達(dá)成需求(見圖14)，為配合主受力單元31、41及束制單元32、42的斷面及構(gòu)成型式的變化常將端部采用端鈑43加以固定(如圖18)，同時為利于其與結(jié)構(gòu)體作連接及施工考慮，本實用新型將以前傳統(tǒng)的插接接合方式予以改善，即以一獨(dú)立且具有端鈑43的插接連接鈑33、44先行與結(jié)構(gòu)構(gòu)架的接合隅鈑34、46鎖緊，再利用其本身的端鈑43與斜撐的其一端鈑緊靠并以螺栓固定，即完成該側(cè)的安裝，另一側(cè)安裝方式相同。采用此型式的束制消能斜撐由于中間核心段斷面變小，使斜撐消能集中于中間段，更能符合消能斜撐的功能需求；另外，也可改用端鈑34、46收邊固定，如此斜撐束制單元32、42與主受力單元31、41斷面形狀即可依設(shè)計強(qiáng)度或材料使用的需要作彈性選擇，無須受限于傳統(tǒng)型端部接合的限制，得以大大提高斷面使用的適用范圍與配置方式。
該斜撐構(gòu)件與結(jié)構(gòu)主體間的連接，包括單一或復(fù)合構(gòu)造材料的結(jié)構(gòu)梁、柱、樓板及可采用V型、倒V型或?qū)切桶惭b的構(gòu)架組合體。
權(quán)利要求1.一種抗震束制消能斜撐構(gòu)件，主要由主受力單元與束制單元組成，其特征在于主受力單元為由任意形狀開放或封閉式具有單對稱或雙對稱斷面的鋼構(gòu)件組合體，其端部斷面較中間段斷面大，并套入束制單元內(nèi)；該束制單元，為由單一或數(shù)個鋼管的構(gòu)件，搭配內(nèi)灌混凝土、水泥砂漿或加勁構(gòu)件組裝而成的外框體，用以束制主受力單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于該斜撐構(gòu)件包括①各自獨(dú)立構(gòu)成的一對圍束構(gòu)件；②各自獨(dú)立構(gòu)成的一對主受力構(gòu)件，其具有單對稱斷面的長條狀構(gòu)件，其端部斷面較中間段斷面大，各自插通于上述的一對圍束構(gòu)件內(nèi)，又其與結(jié)構(gòu)主體呈搭接的方式接合；③系接鈑，與上述的一對圍束構(gòu)件相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于所述一對圍束構(gòu)件為鋼管混凝土或鋼管水泥砂漿灌制而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于所述一對圍束構(gòu)件為純鋼造，包括有鋼管、連結(jié)鋼管的鋼鈑與螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于該斜撐構(gòu)件包括①單一圍束構(gòu)件或多鋼管圍束構(gòu)件；②單對稱或雙對稱的主受力構(gòu)件，其端部斷面較中間段斷面大，二端以端鈑固定；③端鈑連接鈑，作為斜撐與結(jié)構(gòu)主體間連結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于所述圍束構(gòu)件為鋼管混凝土或鋼管水泥砂漿灌制而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于所述圍束構(gòu)件為純鋼造，包括有鋼管、連結(jié)鋼管的鋼鈑與螺栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于所述主受力單元與束制單元的形狀、斷面、數(shù)量相匹配組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于所述主受力單元構(gòu)件可為不同斷面的分段組合，且中間段的材料強(qiáng)度較端部為低或相等的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于所述束制單元中的各組合構(gòu)件可為金屬材料、非金屬材料或金屬與非金屬材料的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述抗震束制消能斜撐構(gòu)件，其特征在于該斜撐構(gòu)件與結(jié)構(gòu)主體間的連接，包括單一或復(fù)合構(gòu)造材料的結(jié)構(gòu)梁、柱、樓板及可采用V型、倒V型或?qū)切桶惭b的構(gòu)架組合體。
專利摘要一種抗震束制消能斜撐構(gòu)件，主要由主受力單元與束制單元組成，其中主受力單元為由任意形狀開放或封閉式具有單對稱或雙對稱斷面的鋼構(gòu)件組合體，其端部斷面較中間段斷面大，并套入束制單元內(nèi)；該束制單元，為由單一或數(shù)個鋼管的構(gòu)件，搭配內(nèi)灌混凝土、水泥砂漿或加勁構(gòu)件組裝而成的外框體，用以束制主受力單元；同時配合斜撐端部的搭接或插接方式與結(jié)構(gòu)體連接，使斜撐無論在受壓或受拉時都能穩(wěn)定地、并可大大提高斜撐抗塑性變形能力，達(dá)到減低振動與降低地震力的效果。
文檔編號E04B1/98GK2764840SQ20042011237
公開日2006年3月15日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者任諒恭, 王亞勇, 任德威 申請人:任德威, 任招佑, 任諒恭, 劉熙