專利名稱：一種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型防屈曲支撐構(gòu)件，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，防屈曲支撐構(gòu)件的截面種類按照外圍約束材料以及組合情況可以分為三 類，即鋼筋混凝土外圍約束截面，鋼與混凝土組合外圍約束截面(一般鋼管外置，混凝土內(nèi) 置且混凝土與內(nèi)核之間通過隔離劑分離)，全鋼裝配式外圍約束截面。受壓內(nèi)核構(gòu)件的材料 為鋼材且具有足夠的延性要求，目前常用的內(nèi)核截面形式為“一”字形與“十”字形。一般在 內(nèi)核構(gòu)件表面涂裝特制的無粘結(jié)材料，而且在外圍構(gòu)件與內(nèi)核構(gòu)件表面之間預(yù)留一定的間 隙，以防止內(nèi)核構(gòu)件受壓屈服時由于鋼材的泊松效應(yīng)而引起的橫行膨脹而被塞死。采用鋼 筋混凝土外圍約束截面與采用鋼與混凝土組合外圍約束截面，其存在的問題有(1)制作 精度要求高，導(dǎo)致制作費用增加，特別在澆注混凝土?xí)r，無論采用何種精致的模板材料與支 撐方法，都很難保證內(nèi)核與外圍之間的預(yù)留精度要求；(2)澆注混凝土等濕作業(yè)給制作與 施工帶來了影響，其精度控制難度增大；(3)涂裝在內(nèi)核構(gòu)件表面的隔離材料多采用環(huán)氧 樹脂，品種單一，其耐久性差，易于從內(nèi)核表面脫離。作者也曾經(jīng)提出了一種全鋼裝配式防 屈曲支撐構(gòu)件[200910081817. 5]，采用四根槽形截面熱軋型鋼捆綁起來進(jìn)而約束一根“一” 字形內(nèi)核構(gòu)件，但由于內(nèi)核構(gòu)件面積較小，屈服荷載有限，還不能滿足工程上日益需要的截 面種類與超大支撐力的要求。為解決上述問題，本專利提出一種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件。該 防屈曲支撐構(gòu)件的外圍約束構(gòu)件由四根帶外伸鋼板帶的方矩管捆綁組成，每根帶外伸鋼板 帶的方矩管由兩根不同尺寸的等邊角鋼對焊組成或者由四塊平鋼板焊接而成，方矩管內(nèi)空 置或者澆注混凝土。內(nèi)核構(gòu)件采用十字形截面，由三塊平鋼板焊接而成。外圍約束構(gòu)件的 捆綁作用是通過對方矩管上的外伸鋼板帶進(jìn)行高強度螺栓連接而實現(xiàn)的；在方矩管的外伸 鋼板帶之間通過設(shè)置能穿過高強度螺栓的鋼墊板，以保證高強度螺栓預(yù)張力不能直接傳遞 到內(nèi)核截面表面。鋼墊板與外伸鋼板帶之間設(shè)置若干橡膠墊片，以方便調(diào)節(jié)方矩管之間的 連接距離，彌補構(gòu)件制作與安裝時產(chǎn)生的幾何偏差。外圍約束構(gòu)件與十字形內(nèi)核構(gòu)件的表 面之間采用硬質(zhì)橡膠隔離，其厚度控制在Imm 2mm，方可滿足十字形內(nèi)核構(gòu)件受壓膨脹量 的要求。本發(fā)明的優(yōu)點有(1)內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件采用現(xiàn)場裝配，施工方便且節(jié)約 成本；(2)外圍約束構(gòu)件采用方矩管的截面形式，在其管內(nèi)可以澆注混凝土材料；這種直接 在管內(nèi)澆注混凝土的形式比采用鋼與混凝土組合截面的防屈曲構(gòu)件在處理混凝土表面與 內(nèi)核構(gòu)件鋼板之間的精度控制更方便、更簡潔；(3)所有鋼構(gòu)件均可以在工廠制作，加工精 度容易控制；(4)采用螺栓連接的優(yōu)點，一是方便現(xiàn)場裝配，二是可以通過增加與減少鋼墊 板的厚度與外圍約束構(gòu)件之間的橡膠墊片的數(shù)量實現(xiàn)內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件表面之間 距離的調(diào)整，使防屈曲構(gòu)件獲得最佳的受力性能；(5)內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件的表面之 間采用硬質(zhì)橡膠隔離，不僅其耐久性好，而且其制作厚度容易控制與調(diào)整；(6)補充了現(xiàn)有防屈曲支撐構(gòu)件的種類、外圍約束的截面形式以及連接方式，可供結(jié)構(gòu)設(shè)計與加固有更多 的選擇范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件，旨在提供一種具備更 大承載力的裝配式支撐消能構(gòu)件，為結(jié)構(gòu)提供抗側(cè)力作用，并在中、大震下有效耗能。一種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，由以下部件組成十 字形內(nèi)核構(gòu)件，四根方矩管，硬質(zhì)橡膠，鋼墊板，橡膠墊片，高強度螺栓，混凝土 ；所述十字形內(nèi)核構(gòu)件由兩塊較窄的平鋼板與一塊較寬的平鋼板通過焊接組成；在 十字形內(nèi)核構(gòu)件的被四根方矩管包裹的區(qū)域表面粘貼硬質(zhì)橡膠；所述方矩管共四根，其尺寸均相同，其長度小于十字形內(nèi)核構(gòu)件的長度；所述方矩 管采用兩根不同尺寸的等邊角鋼對焊組成，或分別采用四塊平鋼板焊接組成；采用兩根不 同尺寸的等邊角鋼對焊時，兩根角鋼相扣放置并焊接，此時尺寸較大的角鋼的兩個分肢的 端部形成兩道相同寬度的外伸鋼板帶；采用四塊平鋼板焊接時，其中兩塊平鋼板的寬度大 于另兩塊平鋼板的寬度，將較寬的兩塊平鋼板與較窄的兩塊平鋼板首先分別焊接形成兩根 等邊L形的構(gòu)件，然后再將兩根等邊L形構(gòu)件相扣放置并對焊，此時較寬的兩塊平鋼板形成 的等邊L形構(gòu)件在其兩個分肢的端部形成兩道相同寬度的外伸鋼板帶；在四根方矩管的所 有外伸鋼板帶上相對應(yīng)的位置分別開螺栓孔；四根方矩管分別置于十字形內(nèi)核構(gòu)件的四個凹角處，并使得十字形內(nèi)核構(gòu)件在兩 端外伸的構(gòu)件段長度相同，同時使得用于螺栓連接的外伸鋼板帶相鄰放置且保持螺栓孔對 齊；在外伸鋼板帶之間開有螺栓孔的位置放置鋼墊板，并在鋼墊板與外伸鋼板帶之間放置 橡膠墊片；高強度螺栓穿過外伸鋼板帶上的螺栓孔、橡膠墊片與鋼墊板，通過施加螺栓預(yù)緊 力將四根方矩管連為一體，形成十字形內(nèi)核構(gòu)件的外圍約束構(gòu)件；鋼墊板的厚度大于十字 形內(nèi)核構(gòu)件的板件厚度，通過調(diào)節(jié)橡膠墊片的厚度，使得在螺栓預(yù)緊力作用下方矩管的表 面與十字形內(nèi)核構(gòu)件的表面間形成Imm 2mm的間隙，此間隙由粘貼在十字形內(nèi)核構(gòu)件表 面的硬質(zhì)橡膠填充；在四根方矩管中灌注混凝土，或者保持管內(nèi)中空；所述防屈曲支撐構(gòu)件的十字形內(nèi)核構(gòu)件在端部外擴(kuò)，其與框架結(jié)構(gòu)的連接通過連 接板及高強度螺栓按照通用做法實現(xiàn)。


圖1為所述防屈曲支撐構(gòu)件的截面圖，當(dāng)方矩管采用兩根不同尺寸的角鋼對焊 時；圖2為所述防屈曲支撐構(gòu)件的截面圖，當(dāng)方矩管采用四塊平鋼板焊接時；圖3為十字形內(nèi)核構(gòu)件的截面分解圖；圖4為方矩管的組裝圖，當(dāng)方矩管采用兩根不同尺寸的角鋼對焊時；圖5為方矩管的組裝圖，當(dāng)方矩管采用四塊平鋼板焊接時；圖6為方矩管螺栓連接的分解圖；圖7為所述防屈曲支撐構(gòu)件的三維圖，當(dāng)方矩管采用兩根不同尺寸的角鋼對焊
4時；圖8為所述防屈曲支撐構(gòu)件的三維分解圖，當(dāng)方矩管采用兩根不同尺寸的角鋼對 焊時；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1 8，詳細(xì)說明本專利的具體實施方式
。如圖1 2所示，一種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件包括以下部件1——十字形內(nèi)核構(gòu)件；2——方矩管，四根；3——硬質(zhì)橡膠；4——鋼墊板；5——橡膠墊片；6——高強度螺栓；7——混凝土 ；如圖3所示，十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)由兩塊較窄的平鋼板⑶、(9)與一塊較寬的平 鋼板(10)通過焊接組成；如圖3、8所示，在十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的被四根方矩管包裹的區(qū) 域表面粘貼硬質(zhì)橡膠(3)；所述方矩管(2)共四根，其尺寸均相同，其長度小于十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的長度； 如圖4所示，所述方矩管(2)采用兩根不同尺寸的等邊角鋼對焊組成，或如圖5所示，分別 采用四塊平鋼板(13)、(14)、(15)、(16)焊接組成；采用兩根不同尺寸的等邊角鋼(11)、 (12)對焊時，角鋼(11)、(12)相扣放置并焊接，形成方矩管(2)，此時尺寸較大的角鋼(11) 的兩個分肢的端部形成兩道相同寬度的外伸鋼板帶(17)；采用四塊平鋼板(13)、(14)、 (15)、(16)焊接時，平鋼板(13)、(14)的寬度大于平鋼板(15)、(16)的寬度，將平鋼板 (15)、(16)與平鋼板(13)、(14)首先分別焊接形成兩根等邊L形的構(gòu)件，然后將兩根等邊 L形構(gòu)件相扣放置并對焊，形成方矩管(2)，此時平鋼板(13)、(14)形成的等邊L形構(gòu)件其 兩個分肢的端部形成兩道相同寬度的外伸鋼板帶(17)；如圖8所示，在四根方矩管的所有 外伸鋼板帶(17)上相對應(yīng)的位置分別開螺栓孔(18)；如圖1、2、7所示，四根方矩管分別置于十字形內(nèi)核構(gòu)件⑴的四個凹角處，并使得 十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)在兩端外伸的構(gòu)件段長度相同，同時使得用于螺栓連接的外伸鋼板帶 相鄰放置且保持螺栓孔(18)對齊；如圖1、2、6所示，在外伸鋼板帶之間開有螺栓孔(18)的 位置放置鋼墊板(4)，并在鋼墊板(4)與外伸鋼板帶之間放置橡膠墊片(5)；高強度螺栓穿 過外伸鋼板帶上的螺栓孔(18)、橡膠墊片(5)與鋼墊板(4)，通過施加螺栓預(yù)緊力將四根方 矩管連為一體，形成十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的外圍約束構(gòu)件；鋼墊板(4)的厚度大于十字形 內(nèi)核構(gòu)件(1)的板件厚度，通過調(diào)節(jié)橡膠墊片(5)的厚度，使得在螺栓預(yù)緊力作用下方矩管 ⑵的表面與十字形內(nèi)核構(gòu)件⑴的表面間形成Imm 2mm的間隙，此間隙由粘貼在十字形 內(nèi)核構(gòu)件(1)表面的硬質(zhì)橡膠(3)填充；如圖1 2所示，在四根方矩管中灌注混凝土(7)，或者保持管內(nèi)中空；如圖7、8所示，所述防屈曲支撐構(gòu)件的十字形內(nèi)核構(gòu)件1在端部外擴(kuò)，其與框架結(jié) 構(gòu)的連接通過連接板及高強度螺栓按照通用做法實現(xiàn)。
對這種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件的設(shè)計主要包括以下兩個方
權(quán)利要求
一種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，由以下部件組成十字形內(nèi)核構(gòu)件，四根方矩管，硬質(zhì)橡膠，鋼墊板，橡膠墊片，高強度螺栓，混凝土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，所述十字形內(nèi)核構(gòu)件由兩塊 較窄的平鋼板與一塊較寬的平鋼板通過焊接組成；在十字形內(nèi)核構(gòu)件的被四根方矩管包裹 的區(qū)域表面粘貼硬質(zhì)橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，所述方矩管共四根，其尺寸均 相同，其長度小于十字形內(nèi)核構(gòu)件的長度；所述方矩管采用兩根不同分肢尺寸的等邊角鋼 對焊組成，或采用四塊平鋼板焊接組成；采用兩根不同尺寸的等邊角鋼對焊時，角鋼相扣放 置并焊接，此時尺寸較大的角鋼的兩個分肢的端部形成兩道相同寬度的外伸鋼板帶；采用 四塊平鋼板焊接時，其中兩塊平鋼板的寬度大于另兩塊平鋼板的寬度，將較寬的兩塊平鋼 板與較窄的兩塊平鋼板首先分別焊接形成兩根等邊L形的構(gòu)件，然后再將兩根等邊L形構(gòu) 件相扣放置并對焊，此時較寬的兩塊平鋼板形成的等邊L形構(gòu)件在其兩個分肢的端部形成 兩道相同寬度的外伸鋼板帶；在四根方矩管的所有外伸鋼板帶上相對應(yīng)的位置分別開螺栓 孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，四根方矩管分別置于十字形 內(nèi)核構(gòu)件的四個凹角處，并使得十字形內(nèi)核構(gòu)件在兩端外伸的構(gòu)件段長度相同，同時使得 用于螺栓連接的外伸鋼板帶相鄰放置且保持螺栓孔對齊；在外伸鋼板帶之間開有螺栓孔 的位置放置鋼墊板，并在鋼墊板與外伸鋼板帶之間放置橡膠墊片；高強度螺栓穿過外伸鋼 板帶上的螺栓孔、橡膠墊片與鋼墊板，通過施加螺栓預(yù)緊力將四根方矩管連為一體，形成十 字形內(nèi)核構(gòu)件的外圍約束構(gòu)件；鋼墊板的厚度大于十字形內(nèi)核構(gòu)件的板件厚度，通過調(diào)節(jié) 橡膠墊片的厚度，使得在螺栓預(yù)緊力作用下方矩管的表面與十字形內(nèi)核構(gòu)件的表面間形成 Imm 2mm的間隙，此間隙由粘貼在十字形內(nèi)核構(gòu)件表面的硬質(zhì)橡膠填充。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，在四根方矩管中灌注混凝土， 或者保持管內(nèi)中空。
全文摘要
一種由四根方矩管捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件，屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。由十字形內(nèi)核構(gòu)件和外圍約束構(gòu)件組成。十字形內(nèi)核構(gòu)件由三塊平鋼板焊接而成，并在其表面粘貼硬質(zhì)橡膠。外圍約束構(gòu)件由四根帶外伸鋼板帶的方矩管捆綁組成，每根方矩管由兩根不同尺寸的等邊角鋼對焊組成或由四塊平鋼板焊接而成，方矩管內(nèi)空置或者澆注混凝土。方矩管間的捆綁作用通過對其外伸鋼板帶進(jìn)行高強度螺栓連接實現(xiàn)。高強度螺栓穿過外伸鋼板帶及其之間布置的鋼墊板以及若干橡膠墊片，將四根方矩管連為一體。此時外圍約束構(gòu)件表面與十字形內(nèi)核構(gòu)件表面間保持1mm～2mm的間隙，該間隙由粘貼在十字形內(nèi)核構(gòu)件表面的硬質(zhì)橡膠填充，以滿足十字形內(nèi)核構(gòu)件受壓膨脹的需要。
文檔編號E04B1/98GK101982624SQ20101051590
公開日2011年3月2日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者王小安, 郭彥林 申請人:清華大學(xué)