管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的制作方法
【專利摘要】一種管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，由內(nèi)部耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力索三部分構(gòu)成。預(yù)應(yīng)力索對稱布置在耗能內(nèi)芯兩側(cè)，穿過橫向加勁肋。內(nèi)部耗能內(nèi)芯插入外圍鋼管約束構(gòu)件的中間空隙中。為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯比外圍框架約束構(gòu)件長一個距離D，D值有計算確定。本發(fā)明采用施工階段能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝配式并能夠有效抵抗水平側(cè)移的管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐。這種構(gòu)件形式不僅能夠有效地實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工的工業(yè)化而且能夠極大地提高施工速度并大幅度降低用鋼量。
【專利說明】管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型的支撐結(jié)構(gòu)形式，特別是建筑領(lǐng)域應(yīng)用的一種管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)支撐因其剛度大，在強震作用下拉應(yīng)力通常超過彈性極限而屈服，產(chǎn)生不可恢復(fù)的殘余變形；受壓時則容易受發(fā)生壓屈曲。在地震反復(fù)作用下，其耗能效果不大，也難以較好的保護主體結(jié)構(gòu)不受破壞。
[0003]防屈曲支撐構(gòu)件作為應(yīng)用于多、高層結(jié)構(gòu)中的抗側(cè)力耗能裝置，在中震或大震作用下，防屈曲支撐構(gòu)件在拉、壓時均能實現(xiàn)全截面充分屈服而不出現(xiàn)支撐構(gòu)件的整體或局部屈曲破壞，使原來通過主體結(jié)構(gòu)梁端塑性鉸的耗能方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹辉诜狼尾考霞泻哪?，從而較好地保護了主體結(jié)構(gòu)。但是傳統(tǒng)防屈曲支撐在強震作用下產(chǎn)生的殘余變形仍不可恢復(fù)，并且傳統(tǒng)防屈曲支撐還具有混凝土外圍約束構(gòu)件所導(dǎo)致的加工精度控制困難、濕作業(yè)工作量大等諸多問題。
[0004]最近幾年，國內(nèi)外學(xué)者對裝配式鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的研究還很少，并未真正實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的工業(yè)化快速、集成生產(chǎn)，體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有上述缺陷，提供一種新型管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，該發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)主體鋼結(jié)構(gòu)和支撐構(gòu)件的快速、合理安裝。并且在小震下具有很強的承載力、通過提高其初始受拉、壓承載力，減小甚至消除其在大震下的殘余變形，具有很強的耗能能力。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐包括內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件兩部分。
[0008]其特征在于:所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯為一塊一字型條狀鋼板。為使耗能內(nèi)芯易于進入塑性耗能，削弱內(nèi)芯板中部，呈圓弧形。一字型耗能內(nèi)芯一端連有一塊與之垂直的方形連接板，焊接連接。彈簧套在支撐柱上，支撐柱的兩端分別與方形連接板和下連接板連接。三者截面中心對齊焊接在一起。上連接板帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起；下連接板板面正中有一字型空洞，空洞面積尺寸與一字型耗能內(nèi)芯相同。耗能內(nèi)芯另一端構(gòu)造與此端完全形同。
[0009]所述外圍鋼管約束構(gòu)件為方鋼管(或圓鋼管)，底部與下連接板焊接在一起。鋼管內(nèi)部焊有四塊矩形鋼隔板，四塊隔板中間留有一字型空洞，空洞大小與一字型耗能內(nèi)芯截面相同。隔板間距由計算確定。
[0010]預(yù)應(yīng)力索兩端與內(nèi)部一字形耗能內(nèi)芯的兩端下連接板相連，相連。連接點位于兩相鄰短加勁肋區(qū)格的中心。[0011]在工廠將所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件兩部分組裝連接在一起。在現(xiàn)場將所述工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐用高強螺栓與框架相連接。當水平力作用于結(jié)構(gòu)時，所述管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的水平力分量減小甚至抵消作用于結(jié)構(gòu)的水平力，使結(jié)構(gòu)的層間位移為較小值，滿足規(guī)范的要求。
[0012]有益效果
[0013]本發(fā)明采用施工階段能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝配式并能夠有效抵抗水平側(cè)移的管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐。這種構(gòu)件形式不僅能夠有效地實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工的工業(yè)化而且能夠極大地提高施工速度并大幅度降低用鋼量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明構(gòu)件構(gòu)造圖
[0015]圖2本發(fā)明構(gòu)件側(cè)面圖
[0016]圖3本發(fā)明構(gòu)件平面圖
[0017]圖4本發(fā)明構(gòu)件內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯圖
[0018]圖5本發(fā)明外部鋼管約束構(gòu)件圖
[0019]圖6本發(fā)明外部鋼管約束構(gòu)件剖面圖
[0020]圖7本發(fā)明外部鋼管約束構(gòu)件截面圖
[0021]圖8本發(fā)明構(gòu)件預(yù)應(yīng)力索圖
[0022]其中，1-管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐；2_內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯；3_外部鋼管約束構(gòu)件；4_彈簧；5_上連接板；6_下連接板；8_隔板；9_外圍鋼管；10-上下連接板加勁肋；11-支撐柱；12_連接板；13-擠壓板；14-預(yù)應(yīng)力筋
[0023]具體實現(xiàn)方式
[0024]下面結(jié)合附圖具體說明所述結(jié)構(gòu)體系的實現(xiàn)方式。
[0025]如圖1-3所示，本發(fā)明為一種管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，由內(nèi)部耗能內(nèi)芯2、外圍鋼管約束構(gòu)件3和預(yù)應(yīng)力索14三部分構(gòu)成。預(yù)應(yīng)力索14對稱布置在耗能內(nèi)芯兩側(cè)，穿過橫向加勁肋7，數(shù)量由計算確定。內(nèi)部耗能內(nèi)芯2插入外圍鋼管約束構(gòu)件3的中間空隙中。為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯2軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯2比外圍框架約束構(gòu)件3長一個距離D，D值有計算確定。管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐兩端構(gòu)造完全相同。
[0026]如圖4所示:所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯2為一塊一字型條狀鋼板。一字型耗能內(nèi)芯的截面寬度與圍鋼管約束構(gòu)件3內(nèi)徑一樣大。為使耗能內(nèi)芯2易于進入塑性耗能，削弱內(nèi)芯板中部，呈圓弧形。一字型耗能內(nèi)芯一端連有一塊與之垂直的方形連接板12，焊接連接。彈簧4套在支撐柱11上，支撐柱11的兩端分別與方形連接板12和下連接板6連接。預(yù)應(yīng)力索14對稱布置在耗能內(nèi)芯兩側(cè)，穿過橫向加勁肋7，數(shù)量由計算確定。兩板之間的距離由計算確定。上連接板5帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起；下連接板板面正中有一字型空洞，空洞面積尺寸與一字型耗能內(nèi)芯2相同。一字型耗能內(nèi)芯2穿過下連接板6，與上連接板5頂緊，三者截面中心對齊焊接在一起。一字型耗能內(nèi)芯2兩端構(gòu)造完全形同。
[0027]如圖5-7所示:所述外圍鋼管約束構(gòu)件3為方鋼管或圓鋼管，底部與下連接板6焊接在一起。鋼管9內(nèi)部焊有四塊矩形鋼隔板8，四塊隔板中間留有一字型空洞，空洞大小與一字型耗能內(nèi)芯2截面相同。隔板8間距由計算確定。
[0028]如圖8所示:預(yù)應(yīng)力索14穿過橫向加勁肋7，兩端與內(nèi)部耗能內(nèi)芯2的兩個下連接板6相連，連接點位于兩相鄰短加勁肋10區(qū)格的中心。預(yù)應(yīng)力索14的數(shù)量由計算確定。
【權(quán)利要求】
1.管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，其特征在于:該支撐由內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)、外圍鋼管約束構(gòu)件(3)和預(yù)應(yīng)力索(14)三部分構(gòu)成；預(yù)應(yīng)力索(14)對稱布置在耗能內(nèi)芯兩側(cè)，穿過橫向加勁肋(7)，數(shù)量由計算確定；內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)插入外圍鋼管約束構(gòu)件(3)的中間空隙中；為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)比外圍框架約束構(gòu)件(3)長一個距離D，D值有計算確定；管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐兩端構(gòu)造完全相同； 所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯(2)為一塊一字型條狀鋼板；一字型耗能內(nèi)芯的截面寬度與圍鋼管約束構(gòu)件(3)內(nèi)徑一樣大；為使耗能內(nèi)芯(2)易于進入塑性耗能，削弱內(nèi)芯板中部，呈圓弧形；一字型耗能內(nèi)芯一端連有一塊與之垂直的方形連接板(12)，焊接連接；彈簧(4)套在支撐柱(11)上，支撐柱(11)的兩端分別與方形連接板(12)和下連接板(6 )連接；預(yù)應(yīng)力索(14)對稱布置在耗能內(nèi)芯兩側(cè)，穿過橫向加勁肋(7)，數(shù)量由計算確定；兩板之間的距離由計算確定；上連接板(5)帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起；下連接板板面正中有一字型空洞，空洞面積尺寸與一字型耗能內(nèi)芯(2)相同；一字型耗能內(nèi)芯(2)穿過下連接板(6)，與上連接板(5)頂緊，三者截面中心對齊焊接在一起；一字型耗能內(nèi)芯(2)兩端構(gòu)造完全形同； 所述外圍鋼管約束構(gòu)件(3)為方鋼管或圓鋼管，底部與下連接板(6)焊接在一起；鋼管(9)內(nèi)部焊有四塊矩形鋼隔板(8)，四塊隔板中間留有一字型空洞，空洞大小與一字型耗能內(nèi)芯(2)截面相同；隔板(8)間距由計算確定； 預(yù)應(yīng)力索(14)穿過橫向加勁肋(7)，兩端與內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)的兩個下連接板(6)相連，連接點位于兩相鄰短加勁肋(10)區(qū)格的中心；預(yù)應(yīng)力索(14)的數(shù)量由計算確定。
【文檔編號】E04B1/98GK103967157SQ201410148539
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】張愛林, 葉全喜, 劉學(xué)春, 封曉龍, 林娜, 關(guān)洪陽 申請人:北京工業(yè)大學(xué)