裝配式鋼結(jié)構(gòu)工字型單板自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的制作方法
【專利摘要】裝配式鋼結(jié)構(gòu)工字型單板自復(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)部耗能內(nèi)芯、外圍框架約束構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力索。內(nèi)部耗能內(nèi)芯為一字型單片鋼板。削弱芯片板中部，呈圓弧形。距內(nèi)芯端部一定距離處對稱布置彈簧擠壓板，用來擠壓支撐柱上的彈簧。內(nèi)部耗能內(nèi)芯端部并排連接兩塊與之垂直的連接板。下連接板與框架連接在一起。上、下兩連接板由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與上下兩連接板均垂直。預(yù)應(yīng)力索對稱布置在耗能內(nèi)芯的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件中間的橫向加勁肋。當(dāng)水平力作用于結(jié)構(gòu)時，工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)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。
【專利說明】裝配式鋼結(jié)構(gòu)工字型單板自復(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)用的一種工字型單板自復(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，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?，從而較好地保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)。但是傳統(tǒng)防屈曲支撐在強震作用下產(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，國內(nèi)外學(xué)者對裝配式鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的工業(yè)化快速、集成生產(chǎn)。

【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，提供一種新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)工字型單板自復(fù)位預(yù)應(yīng)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。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]工字型單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐包括內(nèi)部耗能內(nèi)芯、外圍框架約束構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力索三部分。
[0008]其特征在于:所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯為一字型單片鋼板。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。距內(nèi)芯端部一定距離處對稱布置彈簧擠壓板，用來擠壓支撐柱上的彈簧。內(nèi)部耗能內(nèi)芯端部并排連接兩塊與之垂直的連接板。下連接板帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起。上、下兩連接板由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與上下兩連接板均垂直。預(yù)應(yīng)力索對稱布置在耗能內(nèi)芯的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件(槽鋼)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。
[0009]所述外圍框架約束構(gòu)件為槽鋼，并上下布置兩塊翼緣板，；腹板槽鋼開口向外，背對放置，兩槽鋼腹板間留有一個耗能內(nèi)芯的寬度。槽鋼肢間沿全長布置橫向加勁肋。橫向加勁肋與槽鋼焊接。上下翼緣與腹板槽鋼的翼緣焊接或者用螺栓連接。上下兩翼緣需長出中間槽鋼一定長度，在翼緣端部和槽鋼端部布置連接板，即翼緣端板和槽鋼端板，將彈簧套在支撐柱上，支撐柱的兩端分別固定在翼緣端板與槽鋼端板之間，彈簧設(shè)在槽鋼端板與彈簧擠壓板之間，彈簧在受壓、拉時均能起到自復(fù)位作用。
[0010]在工廠將所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯、外圍框架約束構(gòu)件兩部分組裝連接在一起。在現(xiàn)場將所述工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐用高強螺栓與框架相連接。當(dāng)水平力作用于結(jié)構(gòu)時，所述工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)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。
[0011 ] 本發(fā)明可以取得如下有益效果
[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)移的工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐。這種構(gòu)件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。
【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)件外部槽鋼約束構(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-翼緣端板；2-彈簧；3_槽鋼端板；4_橫向加勁肋；5_外部框架約束構(gòu)件上翼緣板；6_外部框架約束構(gòu)件(槽鋼);7_外部框架約束構(gòu)件下翼緣板；8_支撐柱；9_內(nèi)部耗能內(nèi)芯；10_彈簧擠壓板；11_內(nèi)部耗能內(nèi)芯上連接板；12_內(nèi)部耗能內(nèi)芯下連接板；13_短加勁肋；14_預(yù)應(yīng)力索
【具體實施方式】
[0019]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。
[0020]如圖1-2所示，為結(jié)構(gòu)自復(fù)位支撐構(gòu)件，所述為一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)工字型單板自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，該支撐由內(nèi)部耗能內(nèi)芯9、外圍槽鋼約束構(gòu)件6、彈簧2三部分構(gòu)成。內(nèi)部耗能內(nèi)芯9插入外圍槽鋼約束構(gòu)件6的中間空隙中。支撐柱8穿過彈簧擠壓板10對稱布置槽鋼端部，固定在翼緣端板I與槽鋼端板3之間，彈簧2套在支撐柱8上，加設(shè)在彈簧擠壓板10與槽鋼端板3之間。彈簧2只在彈簧擠壓板10擠壓時起作用。為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯9軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯9比外圍槽鋼約束構(gòu)件6長。
[0021]如圖2所示:支撐柱8穿過彈簧擠壓板10，對稱布置在槽鋼端板3與翼緣端部連接板之間，數(shù)量由計算確定，彈簧2套在支撐柱8上，加設(shè)在彈簧擠壓板10與槽鋼端板3之間。支撐柱8以及彈簧的數(shù)量由計算確定。翼緣上下板比槽鋼長出一定距離，此距離由計算確定。翼緣上下連接板之間焊接一塊板，即翼緣端部連接板，其與槽鋼端板一起用來固定支撐柱。將彈簧2套在支撐柱8上，內(nèi)芯的對應(yīng)位置處，各焊接一塊帶孔的板，即彈簧擠壓板10，其上孔徑大小與支撐柱8相同，以使支撐柱8能穿過此板，彈簧2設(shè)在彈簧擠壓板10與槽鋼端板3之間，起到支撐自復(fù)位防屈曲的功能，增強構(gòu)件的耗能能力。
[0022]如圖3所示:所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯9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:內(nèi)部耗能內(nèi)芯上連接板11、內(nèi)部耗能內(nèi)芯下連接板12，與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接。最上面一塊連接板帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起。上、下面兩連接板由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與兩板均垂直。彈簧擠壓板10用來約束支撐柱8，并隨耗能內(nèi)芯的抽動來壓縮彈簧2，實現(xiàn)支撐的自復(fù)位功能。
[0023]如圖4所示:所述外圍槽鋼約束構(gòu)件9為兩個相對的槽鋼，槽鋼開口向外，中間留有一定距離，此距離即為耗能內(nèi)芯的厚度，以便耗能內(nèi)芯從兩槽鋼中間穿入，槽鋼上下各焊接一塊翼緣板，固定槽鋼，并一起作為支撐構(gòu)件的外圍約束構(gòu)件。上下翼緣板兩端比槽鋼長。
[0024]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)件槽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，連接點位于兩相鄰短加勁肋13區(qū)格的中心。
【權(quán)利要求】
1.裝配式鋼結(jié)構(gòu)工字型單板自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，其特征在于:主要由內(nèi)部耗能內(nèi)芯(9)、外圍槽鋼約束構(gòu)件(6)、彈簧(2)三部分構(gòu)成；內(nèi)部耗能內(nèi)芯(9)插入外圍槽鋼約束構(gòu)件(6)的中間空隙中；支撐柱(8)穿過彈簧擠壓板(10)對稱布置槽鋼端部，固定在翼緣端板(I)與槽鋼端板(3)之間，彈簧(2)套在支撐柱(8)上，加設(shè)在彈簧擠壓板(10)與槽鋼端板(3)之間；彈簧(2)只在彈簧擠壓板(10)擠壓時起作用；為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯(9)軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯(9)比外圍槽鋼約束構(gòu)件(6)長； 支撐柱(8 )穿過彈簧擠壓板(10 )，對稱布置在槽鋼端板(3 )與翼緣端部連接板之間，數(shù)量由計算確定，彈簧(2)套在支撐柱(8)上，加設(shè)在彈簧擠壓板(10)與槽鋼端板(3)之間；支撐柱(8)以及彈簧的數(shù)量由計算確定；翼緣上下板比槽鋼長出一定距離，此距離由計算確定；翼緣上下連接板之間焊接一塊板，即翼緣端部連接板，其與槽鋼端板一起用來固定支撐柱；將彈簧(2)套在支撐柱(8)上，內(nèi)芯的對應(yīng)位置處，各焊接一塊帶孔的板，即彈簧擠壓板(10)，其上孔徑大小與支撐柱(8)相同，以使支撐柱(8)能穿過此板，彈簧(2)設(shè)在彈簧擠壓板(10)與槽鋼端板(3)之間，起到支撐自復(fù)位防屈曲的功能，增強構(gòu)件的耗能能力； 所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯(9)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:內(nèi)部耗能內(nèi)芯上連接板(11)、內(nèi)部耗能內(nèi)芯下連接板(12)，與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接；最上面一塊連接板帶有螺栓孔，由高強螺栓與框架連接在一起；上、下面兩連接板由短加勁肋焊接連接在一起；短加勁肋與兩板均垂直；彈簧擠壓板(10)用來約束支撐柱(8)，并隨耗能內(nèi)芯的抽動來壓縮彈簧(2 )，實現(xiàn)支撐的自復(fù)位功能； 所述外圍槽鋼約束構(gòu)件(9)為兩個相對的槽鋼，槽鋼開口向外，中間留有一定距離，此距離即為耗能內(nèi)芯的厚度，以便耗能內(nèi)芯從兩槽鋼中間穿入，槽鋼上下各焊接一塊翼緣板，固定槽鋼，并一起作為支撐構(gòu)件的外圍約束構(gòu)件；上下翼緣板兩端比槽鋼長； 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(槽鋼)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，連接點位于兩相鄰短加勁肋(13)區(qū)格的中心。
【文檔編號】E04B1/98GK103967150SQ201410146683
【公開日】2014年8月6日 申請日期: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, 林娜, 封曉龍, 孫勇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)