一字形角鋼裝配式鋼結(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】一字形角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，屬于建筑施工【技術(shù)領(lǐng)域】，其包括內(nèi)部十字型耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力索三部分。所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯板為一單板，為使耗能內(nèi)芯易于進(jìn)入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形；耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板：上連接板、下連接板，與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接。支撐構(gòu)件與框架連接在一起。上連接板、下連接板由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與兩連接板均垂直。彈簧擠壓板用來約束支撐柱，并隨內(nèi)芯板的抽動(dòng)來壓縮彈簧；當(dāng)水平力作用于結(jié)構(gòu)時(shí)，所述管形一字形板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位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。
【專利說明】 一字形角鋼裝配式鋼結(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)用的一種一字型角鋼裝配式鋼結(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(qiáng)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(shí)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(hù)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(shí)均能實(shí)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泻哪埽瑥亩^好地保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)。但是傳統(tǒng)防屈曲支撐在強(qiáng)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(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐的研究還很少，并未真正實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐的工業(yè)化快速、集成生產(chǎn)，體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

【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，提供一種新型一字型角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐，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(qiáng)的承載力、通過提高其初始受拉承載力，減小甚至消除其在大震下的殘余變形，具有很強(qiáng)的耗能能力。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—字型角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐包括內(nèi)部十字型耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力索三部分。
[0008]所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯板為一單板，為使耗能內(nèi)芯易于進(jìn)入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形；耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板:上連接板、下連接板，與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接。支撐構(gòu)件端部的連接板帶有螺栓孔，由高強(qiáng)螺栓與框架連接在一起。上連接板、下連接板由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與兩連接板均垂直。彈簧擠壓板用來約束支撐柱，并隨內(nèi)芯板的抽動(dòng)來壓縮彈簧；
[0009]所述外圍角鋼約束構(gòu)件為四個(gè)角鋼，先兩兩肢背對(duì)其焊接在一起，呈倒著的T字形。再將兩個(gè)T字形的翼緣用螺栓連接在一起。每個(gè)螺栓套有套管，套管長(zhǎng)度與耗能內(nèi)芯厚度相同。套筒位于螺栓連接的兩肢背間。每個(gè)角鋼的雙肢間均焊接有橫向加勁肋。角鋼兩端各套入一段方鋼管，方鋼管一端加設(shè)兩塊固定板，以固定支撐柱，將彈簧套在支撐柱上，內(nèi)部耗能內(nèi)芯插入外圍角鋼約束構(gòu)件的中間空隙中。預(yù)應(yīng)力索對(duì)稱布置在耗能內(nèi)芯的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件(角鋼)中間的橫向加勁肋，其兩端分別與內(nèi)部耗能內(nèi)芯粱端的上連接板相連。
[0010]在工廠將所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯、外圍約束構(gòu)件兩部分組裝連接在一起。在現(xiàn)場(chǎng)將所述工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐用高強(qiáng)螺栓與框架相連接。當(dāng)水平力作用于結(jié)構(gòu)時(shí)，所述管形一字形板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位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。
[0011]本發(fā)明可以獲得如下有益效果:
[0012]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)移的高層鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位支撐體系。這種結(jié)構(gòu)形式不僅能夠有效地實(shí)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】
[0013]圖1本發(fā)明自復(fù)位支撐構(gòu)件構(gòu)造圖
[0014]圖2本發(fā)明支撐構(gòu)件構(gòu)造分解圖
[0015]圖3本發(fā)明自復(fù)位支撐構(gòu)件內(nèi)部耗能內(nèi)芯圖
[0016]圖4本發(fā)明自復(fù)位支撐構(gòu)件外部約束構(gòu)件圖
[0017]圖5本發(fā)明支撐構(gòu)件預(yù)應(yīng)力索圖
[0018]其中，1-支撐柱；2-彈簧；3_方鋼管；4_內(nèi)部耗能內(nèi)芯；5_上連接板；6_下連接板；7_上下連接板加勁肋；8_外部約束構(gòu)件(角鋼)；9_套管；10_角鋼加勁肋；11_方鋼管端板；12_彈簧擠壓板；13_角鋼端板；14_預(yù)應(yīng)力索；
[0019]具體實(shí)現(xiàn)方式
[0020]下面結(jié)合附圖具體說明所述結(jié)構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)方式。
[0021]如圖1-2所示，結(jié)構(gòu)自復(fù)位支撐構(gòu)件，所述為一種角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐，該支撐由內(nèi)部耗能內(nèi)芯4、外圍角鋼約束構(gòu)件8、彈簧2三部分構(gòu)成。內(nèi)部耗能內(nèi)芯4插入外圍角鋼約束構(gòu)件8的中間空隙中。支撐柱I穿過彈簧擠壓板12對(duì)稱布置角鋼端部，支撐柱固定在角鋼端板13與方鋼管端板11之間；彈簧2套在支撐柱I上，加設(shè)在彈簧擠壓板12與角鋼端板13之間。彈簧2只在彈簧擠壓板12擠壓時(shí)起作用；為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯4軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯4比外圍角鋼約束構(gòu)件8長(zhǎng)；
[0022]如圖2所示:角鋼兩端各套入一段方鋼管3，套入距離另外再定，方鋼管3與角鋼端板13焊接連接，方鋼管3 —端加設(shè)兩塊固定板，即方鋼管端板11另一端與角鋼端板13相連，以固定支撐柱1，將彈簧2套在支撐柱I上，耗能內(nèi)芯20的對(duì)應(yīng)位置處，上下左右共焊接四塊帶孔的板，即彈簧擠壓板12，彈簧擠壓板12上所帶孔的孔徑大小與支撐柱I直徑相同，以使支撐柱I能穿過此板，彈簧2設(shè)在彈簧擠壓板12與角鋼端板13之間；
[0023]如圖3所示:內(nèi)部耗能內(nèi)芯4為一字型單片鋼板；為使耗能內(nèi)芯易于進(jìn)入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形；耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板:上連接板5、下連接板6，與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接。支撐構(gòu)件端部的連接板帶有螺栓孔，由高強(qiáng)螺栓與框架連接在一起。上連接板、下連接板由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與兩連接板均垂直。彈簧擠壓板12用來約束支撐柱1，并隨內(nèi)芯板的抽動(dòng)來壓縮彈簧2 ;
[0024]如圖4所示:外圍角鋼約束構(gòu)件8為四個(gè)角鋼，先兩兩肢背對(duì)其焊接在一起，呈倒著的T字形。再將兩個(gè)T字形的翼緣用螺栓連接在一起。每個(gè)螺栓套有套管9，套管9長(zhǎng)度與耗能內(nèi)芯20厚度相同。套筒位于螺栓連接的兩肢背間。每個(gè)角鋼的雙肢間均焊接有橫向加勁肋，其角鋼端板用來固定支撐柱。
[0025]如圖5所示:結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力支撐構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力索14對(duì)稱布置在耗能內(nèi)芯9的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件(角鋼)中間的橫向加勁肋4，其兩端分別與內(nèi)部耗能內(nèi)芯粱端的上連接板11相連，連接點(diǎn)位于兩相鄰短加勁肋13區(qū)格的中心。
【權(quán)利要求】
1.一字形角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，其特征在于:其主要由內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)、外圍角鋼約束構(gòu)件(8)、彈簧(2)三部分構(gòu)成；內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)插入外圍角鋼約束構(gòu)件(8)的中間空隙中；支撐柱(I)穿過彈簧擠壓板(12)對(duì)稱布置角鋼端部，支撐柱固定在角鋼端板(13)與方鋼管端板(11)之間；彈黃(2)套在支撐柱(I)上，加設(shè)在彈黃擠壓板(12)與角鋼端板(13)之間；彈簧(2)只在彈簧擠壓板(12)擠壓時(shí)起作用；為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)比外圍角鋼約束構(gòu)件(8)長(zhǎng)； 角鋼兩端各套入一段方鋼管(3)，套入距離另外再定，方鋼管(3)與角鋼端板(13)焊接連接，方鋼管(3)—端加設(shè)兩塊固定板，即方鋼管端板(11)另一端與角鋼端板(13)相連，以固定支撐柱(1)，將彈簧(2)套在支撐柱(I)上，耗能內(nèi)芯(20)的對(duì)應(yīng)位置處，上下左右共焊接四塊帶孔的板，即彈簧擠壓板(12)，彈簧擠壓板(12)上所帶孔的孔徑大小與支撐柱(I)直徑相同，以使支撐柱(I)能穿過此板，彈簧(2)設(shè)在彈簧擠壓板(12)與角鋼端板(13)之間； 內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)為一字型單片鋼板；為使耗能內(nèi)芯易于進(jìn)入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形；耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板:上連接板(5)、下連接板(6)，與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接；支撐構(gòu)件端部的連接板帶有螺栓孔，由高強(qiáng)螺栓與框架連接在一起；上連接板、下連接板由短加勁肋焊接連接在一起；短加勁肋與兩連接板均垂直；彈簧擠壓板(12)用來約束支撐柱(I )，并隨內(nèi)芯板的抽動(dòng)來壓縮彈簧(2); 外圍角鋼約束構(gòu)件(8)為四個(gè)角鋼，先兩兩肢背對(duì)其焊接在一起，呈倒著的T字形；再將兩個(gè)T字形的翼緣用螺栓連接在一起；每個(gè)螺栓套有套管(9 )，套管(9 )長(zhǎng)度與耗能內(nèi)芯(20)厚度相同；套筒位于螺栓連接的兩肢背間；每個(gè)角鋼的雙肢間均焊接有橫向加勁肋，其角鋼端板用來固定支撐柱； 結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力支撐構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力索(14)對(duì)稱布置在耗能內(nèi)芯(9)的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件(角鋼)中間的橫向加勁肋(4)，其兩端分別與內(nèi)部耗能內(nèi)芯粱端的上連接板(11)相連，連接點(diǎn)位于兩相鄰短加勁肋(13)區(qū)格的中心。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK104005487SQ201410149371
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】張愛林, 葉全喜, 劉學(xué)春, 孫勇, 封曉龍, 孫超 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)