專利名稱：一種h形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型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。 技術(shù)背景在日本阪神地震與美國北嶺地震之后，防屈曲支撐構(gòu)件因其極佳的耗能減震性能為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員廣為接受，并在一些發(fā)達(dá)國家得到大量且快速的推廣應(yīng)用。防屈曲支撐構(gòu)件一般由內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件兩部分組成。根據(jù)其外圍約束材料以及組合情況可分為三類，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)件的材料一般為低屈服點高延性鋼材，截面形式多為“一”字形或“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)件表面與內(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)件受壓時發(fā)生橫向膨脹而被塞死。在小震作用下，防屈曲支撐構(gòu)件的內(nèi)核構(gòu)件保持彈性，為主體結(jié)構(gòu)提供足夠的抗側(cè)剛度；在中震和大震作用下，內(nèi)核構(gòu)件會率先進(jìn)入屈服，對主體框架起到保護的作用，并消耗大量的地震輸入能量。防屈曲支撐構(gòu)件兼具“耗能” 與“支撐”的雙重功用，在地震設(shè)防烈度較高的區(qū)域，其被視為最好的消能減震構(gòu)件之一，近幾年來防屈曲支撐結(jié)構(gòu)體系在我國的高層建筑也開始采用。通常采用的鋼筋混凝土外圍約束截面以及鋼與混凝土組合外圍約束截面主要存在以下缺點(1)這類構(gòu)件的制作精度往往要求高，進(jìn)而導(dǎo)致制作費用增加，特別在澆注混凝土?xí)r，很難保證內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件之間的預(yù)留間隙滿足精度方面的要求；(2)澆注混凝土等濕作業(yè)給制作與施工帶來了影響，其精度控制難度大；C3)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。為解決上述問題，申請人也曾經(jīng)提出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。

實用新型內(nèi)容本實用新型提出一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件，旨在提供一種具備更大承載力的新型全鋼裝配式支撐消能構(gòu)件，為結(jié)構(gòu)提供充足的抗側(cè)剛度，并在中震和大震作用下保護主體結(jié)構(gòu)且耗散地震輸入能量。一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，含有H形內(nèi)核構(gòu)件，約束構(gòu)件，鋼墊板，橡膠墊片，高強度螺栓，其中H形內(nèi)核構(gòu)件，由一塊腹板，上下兩塊翼緣共三塊鋼板焊接而成；約束構(gòu)件共四根，包括分別位于所述H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的兩根第一約束方矩管以及分別位于所述H形內(nèi)核構(gòu)件的上下兩翼緣外側(cè)的兩塊約束平鋼板；或者包括分別位于所述H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的兩根所述第一約束方矩管以及分別位于所述H形構(gòu)件的上下兩翼緣外側(cè)的兩根第二約束方矩管；其中每根約束構(gòu)件長度小于所述H形內(nèi)核構(gòu)件的長度，被四根所述約束構(gòu)件中包裹的所述H形內(nèi)核構(gòu)件的表面處粘貼硬質(zhì)橡膠；所述每一根約束方矩管是由四塊平鋼板通過焊接組成，與所述H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣平行且毗鄰的兩塊平鋼板的兩側(cè)是兩道等寬的外伸鋼板帶，在所述兩道等寬的外伸鋼板帶上有螺栓孔，而且各螺栓孔的位置在所述上、下各兩道外伸鋼板帶上是對齊的，在開有所述螺栓孔的位置有一塊鋼墊板，并在鋼墊板的所述約束構(gòu)件之間上下各有一塊橡膠墊片；所述每一根約束方矩管是中空的，或者是內(nèi)澆注有混凝土的。在所述的一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件中，組成所述約束方矩管的四塊平鋼板用相互焊接的一根熱軋槽鋼和一塊平鋼板代替該平鋼板兩側(cè)形成兩道等寬的外伸鋼板帶。在所述的一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件中，所述鋼墊板的厚度大于所述H 形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣厚度，所述高強度螺栓在預(yù)緊力作用下，所述H形內(nèi)核構(gòu)件的表面與所述約束構(gòu)件的表面有一個Imm 2mm的間隙，該間隙有一層粘貼在所述H形內(nèi)核構(gòu)件表面的硬質(zhì)橡膠。本實用新型的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下七個方面(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)件包含矩形截面鋼管，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)件之間的精度控制方面更方便、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，既方便現(xiàn)場裝配，又可以通過增加與減少鋼墊板與外圍約束構(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，從而使防屈曲構(gòu)件獲得最佳的滯回性能；(5)內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件二者表面之間采用硬質(zhì)橡膠隔離，不僅耐久性好，而且其制作厚度容易控制與調(diào)整；(6)容易調(diào)節(jié)兩個方向的約束剛度比，滿足防屈曲支撐構(gòu)件繞兩個主軸的穩(wěn)定性要求；(7)具備超大的承載力，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，為結(jié)構(gòu)設(shè)計與加固提供更大的選擇范圍。本實用新型給出的這種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件，由于其內(nèi)核面積的增大，因而具備超大的承載力；而且多采用螺栓連接，方便現(xiàn)場裝配，可有效節(jié)省施工成本。 這種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件是一種經(jīng)濟性好，抗震效果優(yōu)越的新型抗側(cè)力耗能構(gòu)件。

圖1為一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的截面圖，當(dāng)H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束構(gòu)件采用平鋼板時；圖2為一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的截面圖，當(dāng)H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束構(gòu)件采用方矩管時；圖3為H形內(nèi)核構(gòu)件的截面分解圖；圖4為H形內(nèi)核構(gòu)件的腹板外側(cè)的約束方鋼管的組成圖，當(dāng)其由四塊平鋼板焊接而成時；圖5為H形內(nèi)核構(gòu)件的腹板外側(cè)的約束方鋼管的組成圖，當(dāng)其由一根熱軋槽鋼與一塊平鋼板焊接而成時；圖6為H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束方鋼管的組成圖，當(dāng)其由四塊平鋼板焊接而成時；圖7為H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束方鋼管的組成圖，當(dāng)其由一根熱軋槽鋼與一塊平鋼板焊接而成時；圖8為約束構(gòu)件的螺栓連接的組成圖；圖9為一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的三維圖，當(dāng)H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束構(gòu)件采用平鋼板時；圖10為一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的三維分解圖，當(dāng)H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束構(gòu)件采用平鋼板時；圖11為一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的三維圖，當(dāng)H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束構(gòu)件采用方矩管時；圖12為一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的三維分解圖，當(dāng)H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣外側(cè)的約束構(gòu)件采用方矩管時；
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1 12，詳細(xì)說明本專利的實施方式。為此，本專利提出一種H形截面的新型裝配式防屈曲支撐構(gòu)件，相比一般防屈曲支撐構(gòu)件而言，內(nèi)核超大的截面積使得其支撐力大大提高。這種防屈曲支撐構(gòu)件的內(nèi)核構(gòu)件由三塊板焊接而成的H形截面構(gòu)件組成；在H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)，采用帶外伸鋼板帶的矩形截面鋼管作為其約束構(gòu)件，而在內(nèi)核H形截面翼緣外側(cè)的約束構(gòu)件采用“一”字板或者剛度更大的帶外伸鋼板帶的矩形截面鋼管的形式；其中帶外伸鋼板帶的矩形截面構(gòu)件采用“一”字板與熱軋槽形截面對焊而成，或直接采用四塊鋼板焊接而成。無論H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的矩形截面鋼管，還是H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣外側(cè)的矩形截面鋼管，均可以在其內(nèi)部填充混凝土材料，以增強其外圍約束剛度并提高板件的局部穩(wěn)定性。上述“一”字形板或矩形截面鋼管捆綁成一體形成外圍約束構(gòu)件，使得內(nèi)核構(gòu)件受壓屈服時外圍約束構(gòu)件能提供足夠大的約束作用。外圍構(gòu)件的捆綁作用通過“一”字形板端部或矩形截面鋼管的外伸鋼板帶上的高強度螺栓連接來實現(xiàn)，在板件之間設(shè)置能穿過高強度螺栓的鋼墊板，以保證高強度螺栓預(yù)緊力不直接傳遞到內(nèi)核截面表面。鋼墊板與外圍約束構(gòu)件的板件之間設(shè)置若干個橡膠墊片，以方便調(diào)節(jié)外圍約束構(gòu)件與內(nèi)核構(gòu)件之間的連接距離，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)件的表面與內(nèi)核構(gòu)件的表面之間采用硬質(zhì)橡膠隔離，其厚度一般控制在Imm 2mm，以滿足內(nèi)核構(gòu)件受壓膨脹量的要求。如圖1、2所示，一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件包括以下部件1——H形內(nèi)核構(gòu)件；2——約束構(gòu)件，其中包括2-1——H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的約束方矩管一； 2-2——H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣外側(cè)的約束平鋼板；2-3——H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣外側(cè)的約束方矩
管二；[0035]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，所述H形內(nèi)核構(gòu)件⑴由三塊鋼板⑶、(9)、(10)通過焊接組成；如圖 3、10、12所示，在H形內(nèi)核構(gòu)件(1)的被四根約束構(gòu)件包裹的區(qū)域表面粘貼硬質(zhì)橡膠(3)；所述約束構(gòu)件⑵共四根，其長度小于H形內(nèi)核構(gòu)件的長度；所述約束構(gòu)件(2)分為兩類，如圖1、9、10所示，分別為H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的約束方矩管一 Q-1)、H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣外側(cè)的約束平鋼板0-2)，或者如圖2、11、12所示，分別為H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的約束方矩管一 、H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣外側(cè)的約束方矩管二 0-3)；如圖4所示，H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的約束方矩管一 (2-1)由四塊平鋼板(11)、(12)、(13)、(14)焊接而成，并使得與H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣平行放置的兩塊平鋼板(13)、(14)的相同一側(cè)形成兩道等寬的外伸鋼板帶，或如圖5所示由一根熱軋槽鋼(15)和一塊平鋼板(16)焊接組成，并使得熱軋槽鋼(15)的兩分肢端部形成兩道等寬的外伸鋼板帶；如圖6所示，H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣外側(cè)的約束方矩管二 (2-3)由四塊平鋼板(17)、(18)、(19)、(20)通過焊接組成，并使得與H 形內(nèi)核構(gòu)件翼緣平行且毗鄰的平鋼板(17)兩側(cè)形成兩道等寬的外伸鋼板帶，或如圖7所示由一根熱軋槽鋼和一塊平鋼板(17)通過焊接組成，并使得平鋼板(17)兩側(cè)形成兩道等寬的外伸鋼板帶；如圖10、12所示，在約束方鋼管一的外伸鋼板帶上、約束平鋼板 (2-2)的端部或約束方鋼管二 0-3)的外伸鋼板帶上的相對應(yīng)的位置分別開螺栓孔02)；如圖1、9所示，將兩根約束方矩管一(2-1)置于H形內(nèi)核構(gòu)件(1)的腹板兩側(cè)，將兩塊約束平鋼板(2-2)置于H形內(nèi)核構(gòu)件(1)的上、下翼緣外側(cè)，并使約束方鋼管一(2-1) 的外伸鋼板帶上的螺栓孔02)與約束平鋼板0-2)的兩端的螺栓孔02)對齊；或者如圖 2、11所示，將兩根約束方矩管一(2-1)置于H形內(nèi)核構(gòu)件(1)的腹板兩側(cè)，將兩根約束方鋼管二(2-3)置于H形內(nèi)核構(gòu)件(1)上、下翼緣外側(cè)，并使約束方鋼管一的外伸鋼板帶上的螺栓孔02)與約束方鋼管二 0-3)的外伸鋼板帶上的螺栓孔02)對齊；所述約束方矩管O)的放置須使得H形內(nèi)核構(gòu)件(1)在兩端的外伸構(gòu)件段的長度相同；如圖1、2、8所示，在約束構(gòu)件之間開有螺栓孔02)的位置放置鋼墊板，并在鋼墊板(4)與約束構(gòu)件之間放置橡膠墊片(5)；高強度螺栓(6)穿過約束構(gòu)件上的螺栓孔 (22)、橡膠墊片(5)與鋼墊板G)，通過施加螺栓預(yù)緊力將四根約束構(gòu)件連為一體，形成H形內(nèi)核構(gòu)件⑴的外圍約束構(gòu)件；鋼墊板⑷的厚度大于H形內(nèi)核構(gòu)件⑴的翼緣厚度，并通過調(diào)節(jié)橡膠墊片(4)的厚度，使得在高強度螺栓的預(yù)緊力作用下約束構(gòu)件的表面與H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H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，保持約束方鋼管一與約束方鋼管二 0-3)的管內(nèi)中空，或在其內(nèi)澆注混凝土(7)；如圖9、10、11、12所示，所述防屈曲支撐構(gòu)件的H形內(nèi)核構(gòu)件(1)在端部對其翼緣板進(jìn)行外擴，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H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件的設(shè)計主要包括以下兩個方面[0047](1)外圍約束構(gòu)件與內(nèi)核構(gòu)件約束比要求約束比ζ定義為防屈曲支撐整體彈性屈曲荷載與內(nèi)核構(gòu)件屈服荷載的比值
權(quán)利要求1.一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，含有H形內(nèi)核構(gòu)件，約束構(gòu)件， 鋼墊板，橡膠墊片，高強度螺栓，其中H形內(nèi)核構(gòu)件，由一塊腹板，上下兩塊翼緣共三塊鋼板焊接而成； 約束構(gòu)件共四根，包括分別位于所述H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的兩根第一約束方矩管以及分別位于所述H形內(nèi)核構(gòu)件的上下兩翼緣外側(cè)的兩塊約束平鋼板；或者包括分別位于所述H形內(nèi)核構(gòu)件腹板兩側(cè)的兩根所述第一約束方矩管以及分別位于所述H形構(gòu)件的上下兩翼緣外側(cè)的兩根第二約束方矩管； 其中每根約束構(gòu)件長度小于所述H形內(nèi)核構(gòu)件的長度，被四根所述約束構(gòu)件中包裹的所述 H形內(nèi)核構(gòu)件的表面處粘貼硬質(zhì)橡膠；所述每一根約束方矩管是由四塊平鋼板通過焊接組成，與所述H形內(nèi)核構(gòu)件翼緣平行且毗鄰的兩塊平鋼板的兩側(cè)是兩道等寬的外伸鋼板帶，在所述兩道等寬的外伸鋼板帶上有螺栓孔，而且各螺栓孔的位置在所述上、下各兩道外伸鋼板帶上是對齊的，在開有所述螺栓孔的位置有一塊鋼墊板，并在鋼墊板的所述約束構(gòu)件之間上下各有一塊橡膠墊片； 所述每一根約束方矩管是中空的，或者是內(nèi)澆注有混凝土的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，組成所述約束方矩管的四塊平鋼板用相互焊接的一根熱軋槽鋼和一塊平鋼板代替該平鋼板兩側(cè)形成兩道等寬的外伸鋼板帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種H形截面裝配式防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，所述鋼墊板的厚度大于所述H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣厚度，所述高強度螺栓在預(yù)緊力作用下，所述H形內(nèi)核構(gòu)件的表面與所述約束構(gòu)件的表面有一個Imm 2mm的間隙，該間隙有一層粘貼在所述 H形內(nèi)核構(gòu)件表面的硬質(zhì)橡膠。
專利摘要一種H形截面裝配式的防屈曲支撐構(gòu)件，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。由H形內(nèi)核構(gòu)件和外圍約束構(gòu)件組成。H形內(nèi)核構(gòu)件由三塊鋼板焊接而成，并在其表面粘貼硬質(zhì)橡膠。外圍約束構(gòu)件由兩根方矩管與兩塊平鋼板捆綁組成，或者由四根方矩管捆綁而成。捆綁作用通過對各約束構(gòu)件進(jìn)行高強度螺栓連接實現(xiàn)；高強度螺栓穿過約束構(gòu)件上的螺栓孔及其之間布置的鋼墊板以及若干橡膠墊片，將四根約束構(gòu)件連為一體。鋼墊板的厚度大于H形內(nèi)核構(gòu)件的翼緣厚度，并通過調(diào)節(jié)橡膠墊片的厚度，使得在高強度螺栓預(yù)緊力下約束構(gòu)件表面與H形內(nèi)核構(gòu)件表面間保持1mm～2mm的間隙，該間隙由粘貼在H形內(nèi)核構(gòu)件表面的硬質(zhì)橡膠填充，以滿足H形內(nèi)核構(gòu)件受壓膨脹向橫向擴展的需要。
文檔編號E04B1/98GK201933634SQ20102057401
公開日2011年8月17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)