專利名稱：槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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)域應用的一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)支撐因其剛度大，在強震作用下拉應力通常超過彈性極限而屈服，產(chǎn)生不可恢復的殘余變形；受壓時則容易受發(fā)生壓屈曲。在地震反復作用下，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。防屈曲支撐構(gòu)件作為應用于多、高層結(jié)構(gòu)中的抗側(cè)力耗能裝置，通過鋼材的彈塑性來耗能，在經(jīng)歷大震后產(chǎn)生較大的殘余變形.強烈地震使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的過大側(cè)向變形及殘余變形是結(jié)構(gòu)破壞倒塌的直接原因。并且傳統(tǒng)防屈曲支撐還具有混凝土外圍約束構(gòu)件所導致的加工精度控制困難、濕作業(yè)工作量大等諸多問題。

現(xiàn)有支撐與主體結(jié)構(gòu)大多用受剪螺栓連接，不能充分發(fā)揮螺栓的力學性能，螺栓數(shù)量較多，現(xiàn)場施工不方便，結(jié)構(gòu)成本較高。最近幾年，國內(nèi)外學者對裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐的研究還很少，并未真正實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐的工業(yè)化快速、集成生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有上述缺陷，提供一種新型槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐，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。為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐包括內(nèi)部耗能芯片、外圍框架約束構(gòu)件、預應力索三部分。其特征在于:所述內(nèi)部耗能芯片為一字型單片鋼板。為使耗能芯片易于進入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形。耗能芯片端部并排連接兩塊與之垂直的連接板:上連接板、下連接板。上連接板帶有螺栓孔，由螺栓與框架連接在一起。下連接板板面內(nèi)有尺寸與耗能芯片截面尺寸相同的空洞。將耗能芯片穿過下連接板，頂緊上連接板，三者焊接在一起。上、下兩連接板由上下連接板加勁肋焊接連接在一起。上下連接板加勁肋與兩板均垂直。耗能芯片兩端直接構(gòu)造完全相同。上下連接板加勁肋數(shù)量，間距由計算確定。所述外圍框架約束構(gòu)件為橫截面呈工字型，上下兩翼緣板，中間兩腹板均為槽鋼。腹板槽鋼背對放置，兩槽鋼腹板間留有一個耗能芯片的寬度。外圍框架約束構(gòu)件從上端起沿全長布置橫向加勁肋。橫向加勁肋的間距由計算確定。橫向加勁肋與腹板槽鋼焊接。翼緣槽鋼與腹板槽鋼的翼緣焊接或者用螺栓連接。預應力索穿過橫向加勁肋，兩端與內(nèi)部耗能芯片的兩端的下連接板相連。預應力大小，預應力索數(shù)量有計算確定。在工廠將所述內(nèi)部耗能芯片、外圍框架約束構(gòu)件、預應力索三部分組裝連接在一起。在現(xiàn)場將所述槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐用螺栓與框架相連接。當水平力作用于結(jié)構(gòu)時，所述槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應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。有益效果本發(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)移的一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐。這種支撐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。此槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐與主體結(jié)構(gòu)用受拉螺栓連接，可以充分發(fā)揮螺栓的力學性能，降低結(jié)構(gòu)成本。將預應力技術(shù)引入鋼結(jié)構(gòu)支撐中，在小震作用下此預應力防屈曲支撐構(gòu)件有很大的抗側(cè)剛度；在中震或大震作用下，此預應力防屈曲支撐構(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，并減小或者消除耗能芯片的殘余變形，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^好地保護了主體結(jié)構(gòu)。此預應力防屈曲支撐構(gòu)件即具有很強的初始剛度又有很好的耗能效果，通過本身的抗側(cè)、耗能來減小構(gòu)件截面尺寸，降低結(jié)構(gòu)成本。


圖1本發(fā)明構(gòu)件側(cè)向圖

圖2本發(fā)明構(gòu)件平面3本發(fā)明構(gòu)件內(nèi)部耗能芯片4本發(fā)明外部框架約束構(gòu)件圖其中，1-槽鋼形裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐；2_內(nèi)部耗能芯片；3_外部框架約束構(gòu)件；4_預應力索；5_上連接板；6_下連接板；7_橫向加勁肋；8_作為中間腹板的槽鋼；9_作為上、下翼緣的槽鋼；10_上下連接板加勁肋具體實現(xiàn)方式下面結(jié)合附圖具體說明所述結(jié)構(gòu)體系的實現(xiàn)方式。如圖1所示，本發(fā)明為一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐，由內(nèi)部耗能芯片、外圍框架約束構(gòu)件、預應力索三部分構(gòu)成。內(nèi)部耗能芯片插入外圍框架約束構(gòu)件的中間空隙中。預應力索對稱布置在耗能芯片兩側(cè)，穿過橫向加勁肋，數(shù)量由計算確定。為使內(nèi)部耗能芯片軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能芯片比外圍框架約束構(gòu)件長一個距離D，D值有計算確定。如圖2所示:所述內(nèi)部耗能芯片為一字型單片鋼板。為使耗能芯片易于進入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形。耗能芯片端部并排連接兩塊與之垂直的連接板:上連接板、下連接板。上連接板帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起。下連接板板面內(nèi)有尺寸與耗能芯片截面尺寸相同的空洞。將耗能芯片穿過下連接板，頂緊上連接板，三者焊接在一起。上、下兩連接板由雙排上下連接板加勁肋焊接連接在一起。上下連接板加勁肋與兩板均垂直。耗能芯片兩端直接構(gòu)造完全相同。如圖3所示:所述外圍約束框架截面呈工字型，為四塊槽鋼用螺栓拼接或者焊接而成。作為上、下翼緣的槽鋼，其腹板與作為中間腹板的槽鋼的翼緣在接觸的相對位置開洞，用螺栓連接在一起，或在連接的相對位置焊接，形成外圍約束框架。外圍約束框架中間腹板槽鋼的兩腹板間留有一個耗能芯片的寬度，可以使內(nèi)部耗能芯片插入。外圍框架約束構(gòu)件從上端起沿全長布置橫向加勁肋。橫向加勁肋的間距由計算確定，橫向加勁肋與腹板槽鋼的腹板及翼緣板均為焊接連接。外圍框架約束構(gòu)件底部與下連接板焊接相連。上連接板、下連接板間用上下連接板加勁肋垂直焊接連接，上下連接板加勁肋數(shù)量，間距由計算確定。如圖4所示:預應力索一端與內(nèi)部耗能芯片的下連接板相連，另一端與外圍框架約束構(gòu)件最下側(cè)的橫向加勁肋相 連。預應力索的數(shù)量由計算確定。
權(quán)利要求
1.一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐，包括內(nèi)部耗能芯片(2)、外圍框架約束構(gòu)件(3)、預應力索(4);內(nèi)部耗能芯片(2)插入外圍框架約束構(gòu)件(3)的中間空隙中；內(nèi)部耗能芯片(2)的兩側(cè)沿著長度方向布置有橫向加勁肋(7)，預應力索(4)對稱布置在內(nèi)部耗能芯片(2)的兩側(cè)，穿過橫向加勁肋(7);內(nèi)部耗能芯片(2)軸向變形耗能，內(nèi)部耗能芯片(2)的長度大于外圍框架約束構(gòu)件(3);內(nèi)部耗能芯片(2)的兩端伸出圍框架約束構(gòu)件(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐，其特征在于:所述內(nèi)部耗能芯片(2)為一字型單片鋼板；，所述內(nèi)部耗能芯片(2)的中部削弱，沿長度方向呈圓弧形；內(nèi)部耗能芯片(2)—端為兩塊平行放置的與內(nèi)部耗能芯片(2)長度方向相垂直的連接板:即兩塊平行放置的耗能芯片上連接板(5)、耗能芯片下連接板(6)，沿耗能芯片長度方向與其垂直焊接連接；位于最外緣的耗能芯片上連接板(5)上設置有螺栓孔，所述的螺栓孔用于穿過螺栓將防屈曲支撐與框架連接在一起；上連接板(5)、下連接板(6)由上下連接板加勁肋(6)焊接連接在一起；上下連接板加勁肋(6)與兩板均垂直；內(nèi)部耗能芯片(2)兩端直接構(gòu)造完全相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐，其特征在于:所述外圍框架約束構(gòu)件(3)橫截面呈工字型，為四塊槽鋼用螺栓拼接或者焊接而成；作為上、下翼緣的槽鋼(9)腹板與作為中間腹板的槽鋼(8)的翼緣在接觸的相對位置開洞，用螺栓連接在一起，或在連接的相對位置焊接，形成外圍約束框架構(gòu)件(3);外圍約束框架構(gòu)件(3)中間作為中間腹板的槽鋼(8)的兩腹板間留有一個內(nèi)部耗能芯片(2)的寬度，可以使內(nèi)部耗能芯片(2)插入；外圍框架約束構(gòu)件(3)沿全長布置橫向加勁肋(7);橫向加勁肋(7)與作為中間腹板的槽鋼(8)的腹板及翼緣板均為焊接連接；外圍框架約束構(gòu)件(3)底部與下連接板(6 )焊接 相連；上連接板(5 )、下連接板(6 )間用上下連接板加勁肋(10 )垂直焊接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐，其特征在于:預應力索(4) 一端與內(nèi)部耗能芯片(2)—端的下連接板相連(6)，另一端與內(nèi)部耗能芯片(2)另一端處的外圍框架約束構(gòu)件(3)最外側(cè)的橫向加勁肋(7)相連。
全文摘要
槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應力防屈曲支撐,屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域。包括內(nèi)部耗能芯片(2)、外圍框架約束構(gòu)件(3)、預應力索(4)；內(nèi)部耗能芯片(2)插入外圍框架約束構(gòu)件(3)的中間空隙中；內(nèi)部耗能芯片(2)的兩側(cè)沿著長度方向布置有橫向加勁肋(7)，預應力索(4)對稱布置在內(nèi)部耗能芯片(2)的兩側(cè)，穿過橫向加勁肋(7)；內(nèi)部耗能芯片(2)軸向變形耗能，內(nèi)部耗能芯片(2)的長度大于外圍框架約束構(gòu)件(3)；內(nèi)部耗能芯片(2)的兩端伸出圍框架約束構(gòu)件(3)。當水平力作用于結(jié)構(gòu)時，所述工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)預應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。
文檔編號E04B1/98GK103233525SQ201310125689
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者張愛林, 葉全喜, 劉學春, 徐阿新 申請人:北京工業(yè)大學