專利名稱：多段連接超長(zhǎng)尺度防屈曲支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土木工程結(jié)構(gòu)消能減震(振)技術(shù)領(lǐng)域，主要用于土木結(jié)構(gòu)工程、建筑結(jié)構(gòu)工程。適宜在大型電廠空冷平臺(tái)結(jié)構(gòu)、大型及特殊工業(yè)建筑、大空間結(jié)構(gòu)及某些高層建筑中安裝使用。
背景技術(shù)：
在土木工程結(jié)構(gòu)體系的重要節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置一定數(shù)量的防屈曲支撐可代替普通支撐，可防止受壓屈曲現(xiàn)象，達(dá)到增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度、消耗地震能量、提高抗震能力、有效保護(hù)結(jié)構(gòu)及設(shè)施的效果。防屈曲支撐是一種消能減震構(gòu)件，滯回曲線飽滿，可使結(jié)構(gòu)獲得較大阻尼比，降低地震作用；還可改變結(jié)構(gòu)體系的傳力規(guī)律，緩解其它抗側(cè)力構(gòu)件所承擔(dān)的地震剪力；在地震發(fā)生時(shí)，還可將大量非彈性變性吸納于防屈曲支撐套管內(nèi)部，是主體結(jié)構(gòu)處于彈性、準(zhǔn)彈性狀態(tài)，消能減震效果優(yōu)異。若經(jīng)大震損壞還可更換，且不影響結(jié)構(gòu)的正常使用。 普通防屈曲支撐長(zhǎng)度范圍從3米到20米不等，雖然可滿足一般建筑結(jié)構(gòu)消能減震的需要，但在大型電廠空冷平臺(tái)結(jié)構(gòu)、大型機(jī)庫、大型鐵路站場(chǎng)等特殊工業(yè)建筑或大空間結(jié)構(gòu)以及某些高層建筑中應(yīng)用防屈曲支撐消能減震技術(shù)而大受影響。制作長(zhǎng)度更大的防屈曲支撐，主要是受到鋼芯母材尺寸(如熱軋型材、板材)、機(jī)械加工(如銑床切削)條件、現(xiàn)場(chǎng)起重(起重量及起重所需空間)條件等方面的限制。而制作長(zhǎng)度超過20米或長(zhǎng)細(xì)比超過30的超長(zhǎng)構(gòu)件，更是難以實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出了一種多段連接超長(zhǎng)尺度防屈曲支撐構(gòu)造，長(zhǎng)度可達(dá)20 50米，10 20米長(zhǎng)度的防屈曲支撐也可采用，長(zhǎng)細(xì)比可達(dá)30。在保證提供側(cè)移剛度滿足結(jié)構(gòu)物正常工作需求以及消能減震的前提條件下，解決了因型材、機(jī)加工及施工安裝所遇到的問題，為抗風(fēng)、減振、消能減震提供可選擇的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)上述效果，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種多段連接超長(zhǎng)尺度防屈曲支撐，其特征在于防屈曲支撐包括多個(gè)分段，每個(gè)分段包括鋼芯、外包于鋼芯工作段的鋼套管、鋼套管內(nèi)填的混凝土，以及處于鋼芯和內(nèi)填混凝土之間的柔性材料，各分段在對(duì)接段內(nèi)進(jìn)行對(duì)焊連接組合，鋼芯表面鋪裝柔性材料，裝配對(duì)接封閉套管，內(nèi)填混凝土并密封。各組合分段在對(duì)接段內(nèi)通過對(duì)接段水平向槽形焊口以及對(duì)接段豎向槽形焊口連接，對(duì)接段水平向槽形焊口、對(duì)接段豎向槽形焊口位置上相互錯(cuò)開，且設(shè)置在處于工作段切削弧范圍以外的對(duì)接段之內(nèi)。本實(shí)用新型的鋼芯可以在設(shè)計(jì)控制位移下屈服耗能，不發(fā)生屈曲失穩(wěn)。在鋼芯表面上鋪裝柔性材料，厚度由設(shè)計(jì)確定，用以減少鋼芯與約束單元間的摩擦，保證鋼芯順暢的伸縮變形，獲得優(yōu)秀的滯回耗能性能。本實(shí)用新型的中部某個(gè)對(duì)接段具有對(duì)接和限位卡的雙重作用，可保證鋼芯與約束單元之間的位置相對(duì)固定，限位卡不需另行設(shè)置。本實(shí)用新型可采用螺栓連接、鉸接、焊接，或半焊接半螺栓連接等多種連接方式與主體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接。與現(xiàn)有防屈曲支撐技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用分段制作、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接組裝、現(xiàn)場(chǎng)吊裝連接，可制作出并順利安裝中等尺度、超長(zhǎng)尺度(10-50米)的防屈曲支撐產(chǎn)品。屈服承載力、彈性剛度及彈塑性剛度可按設(shè)計(jì)進(jìn)行控制。對(duì)于提高大型結(jié)構(gòu)的功能性、調(diào)整結(jié)構(gòu)薄弱部位、消減地震能量、降低地震反應(yīng)具有明顯作用。

圖I :多段連接超長(zhǎng)尺度防屈曲支撐布置方式示意圖，其中(a)縱向分散布置，(b)縱向集中布置，(C)縱向交叉布置，(d)橫向分散，(e)橫向集中布置，(f)橫向交叉布置。圖2 :4分段支撐縱剖面圖，其中I鋼芯，2鋼套管及內(nèi)填混凝土，3切削弧，4端部間隙材料，5內(nèi)部間隙材料，6表面柔性材料，7對(duì)接段水平向槽形焊ロ，8對(duì)接段豎向槽形焊ロ，9外部吊點(diǎn)，10內(nèi)部吊點(diǎn)，11內(nèi)部對(duì)接段封閉套管及膨脹材料，12中部對(duì)接段封閉套管及膨脹材料，13表面柔性材料邊界。 圖3 :對(duì)接段槽形焊ロ構(gòu)造。圖4:對(duì)接段封閉套管構(gòu)造，其中14封閉套管焊ロ，15封閉套管密封蓋。
具體實(shí)施方式
安裝本實(shí)用新型可根據(jù)實(shí)際需要選用分散布置方案(圖Ia)、集中布置方案(圖Ib)以及交叉布置方案(圖Ic)等。根據(jù)實(shí)際所需長(zhǎng)度，經(jīng)設(shè)計(jì)確定分段數(shù)。一般可分為2 4段。本實(shí)用新型主要由多段鋼芯I、多段鋼套管及內(nèi)填混凝土 2、粘貼于鋼芯I表面柔性材料6、多處端部間隙材料4和5、對(duì)接段構(gòu)造(水平向槽形焊ロ 7、豎向槽形焊ロ 8、內(nèi)部對(duì)接處封閉套管及內(nèi)填混凝土材料11、中間對(duì)接段封閉套管及膨脹材料12、封閉套管密封蓋15)等組成。鋼芯I可選用十字形鋼板截面、錯(cuò)十字角鋼組合形式、一字形截面形式、エ字形截面形式等，鋼管選用矩形、方形、圓形或正多邊形等。柔性材料可選用硅膠或其它高分子材料。各分段支撐在エ廠制作加工鋼芯I (包括對(duì)接段端部構(gòu)造7、8)、端部間隙材料4或5、鋪設(shè)柔性材料(6)等、設(shè)置鋼套管及內(nèi)填混凝土、外部防護(hù)處理等?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)接激光放線、預(yù)起拱、對(duì)接塞焊、焊縫超聲檢測(cè)、鋪設(shè)表面柔性材料6(中間對(duì)接段無此步驟)、設(shè)置封閉套管11、現(xiàn)場(chǎng)焊接14、內(nèi)填膨脹混凝土材料、封ロ 15、外部防護(hù)處理?，F(xiàn)場(chǎng)吊裝連接按吊裝點(diǎn)(9、10)吊裝，按設(shè)計(jì)傾角就位，現(xiàn)場(chǎng)連接。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施方式僅用以說明本實(shí)用新型而并非限制本實(shí)用新型所描述的技術(shù)方案。因此，盡管本說明書參照上述實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，一切不脫離本實(shí)用新型的思路和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.ー種多段連接超長(zhǎng)尺度防屈曲支撐，其特征在于防屈曲支撐包括多個(gè)分段，每個(gè)分段包括鋼芯、外包于鋼芯工作段的鋼套管、鋼套管內(nèi)填的混凝土，以及處于鋼芯和內(nèi)填混凝土之間的柔性材料，各分段在對(duì)接段內(nèi)進(jìn)行對(duì)焊連接組合，鋼芯表面鋪裝柔性材料，裝配對(duì)接封閉套管，內(nèi)填混凝土并密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多段連接超長(zhǎng)尺度防屈曲支撐，其特征在于各組合工作段在對(duì)接段內(nèi)通過對(duì)接段水平向槽形焊ロ以及對(duì)接段豎向槽形焊ロ連接，對(duì)接段水平向槽形焊ロ、對(duì)接段豎向槽形焊ロ位置上相互錯(cuò)開，且設(shè)置在處于工作段切削弧范圍以外的對(duì)接段之內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種多段連接超長(zhǎng)尺度防屈曲支撐。防屈曲支撐包括多個(gè)分段，每個(gè)分段包括鋼芯、外包于鋼芯工作段的鋼套管、鋼套管內(nèi)填的混凝土，以及處于鋼芯和內(nèi)填混凝土之間的柔性材料，各分段在對(duì)接段內(nèi)進(jìn)行對(duì)焊連接組合，鋼芯表面鋪裝柔性材料，裝配對(duì)接封閉套管，內(nèi)填混凝土并密封。各組合工作段在對(duì)接段內(nèi)通過對(duì)接段水平向槽形焊口以及對(duì)接段豎向槽形焊口連接，本實(shí)用新型用于制作10～50米長(zhǎng)度、長(zhǎng)細(xì)比可達(dá)30的防屈曲支撐?？稍诖笮碗姀S空冷平臺(tái)結(jié)構(gòu)、大型及特殊工業(yè)建筑、大空間結(jié)構(gòu)及某些高層建筑中使用，既可增加結(jié)構(gòu)剛度，提高建筑物的功能性，又可在設(shè)防烈度、罕遇烈度乃至超大規(guī)模地震下通過自身的屈服耗能來保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)E04B1/98GK202519808SQ201220075380
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者張遜, 李亞鵬, 李建勤, 程鵬雁, 高向宇 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)