本發(fā)明屬于鋼材結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件。

背景技術(shù)：

屈曲失穩(wěn)破壞是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的一種主要形式，通常出現(xiàn)較突然，會造成較嚴重的損失。在世界各國的工程史上，因壓桿失穩(wěn)破壞而造成的事故屢見不鮮。近年來，我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展很快，由于經(jīng)驗不足或過高追求經(jīng)濟性，出現(xiàn)了許多穩(wěn)定承載力安全儲備較低的結(jié)構(gòu)，甚至有一些發(fā)生了失穩(wěn)破壞；還有一些結(jié)構(gòu)因使用荷載提高、腐蝕破壞、施工失誤等原因也造成了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力不足。

隨著我國鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)規(guī)模的逐年增大，對這類鋼結(jié)構(gòu)進行加固的需求將越來越強烈。國內(nèi)大量的輸電鋼塔亟待進行加固，但多數(shù)鋼塔在野外，交通不便，缺少適合的加固方法，因此迫切需要研發(fā)施工簡單、用材輕便、效果顯著的鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，以提高重要工程結(jié)構(gòu)的可靠性。

目前，實際工程中對鋼結(jié)構(gòu)進行加固的主要方法有構(gòu)件替換、減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)體系、加大構(gòu)件截面和連接強度、預(yù)應(yīng)力拉索等，這些方法都有其適用條件和范圍，有些很難滿足施工和使用的要求，如不能拆卸、不能明火等；有些會給結(jié)構(gòu)帶來新的問題，如局部損傷、殘余應(yīng)力等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明提出一種抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件，該抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件的抗屈曲能力強，且生產(chǎn)制造簡單、成本低。

根據(jù)本發(fā)明實施例的抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件，包括：鋼構(gòu)件；中空織物層，所述中空織物層設(shè)于所述鋼構(gòu)件的外表面，所述中空織物層通過砂漿或膠黏劑與所述鋼構(gòu)件連接形成一體,向所述中空織物層澆灌樹脂使其瞬間吸收樹脂，并使得所述中空織物層的厚度方向纖維在毛細作用效果下形成中空夾層結(jié)構(gòu)，從而在所述鋼構(gòu)件的外表面形成中空的外支撐體系。

根據(jù)本發(fā)明實施例的抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件，通過在鋼構(gòu)件的外表面設(shè)中空織物層，有效提高了鋼結(jié)構(gòu)組件的抗屈曲能力。

另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件還包括：纖維增強復(fù)合材料層，所述纖維增強復(fù)合材料層設(shè)于所述中空織物層的外表面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述鋼構(gòu)件的截面為閉口截面，所述閉口截面為圓形截面或方形截面，所述中空織物層繞設(shè)于所述鋼構(gòu)件的外周面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述鋼構(gòu)件的截面為開口截面，所述開口截面為工字型截面、槽型或十字型。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件還包括：砂漿層，所述砂漿層設(shè)于所述中空織物層或所述纖維增強復(fù)合材料層的外表面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述中空織物層為玻璃纖維層、連續(xù)玄武巖纖維層、碳纖維層、混雜纖維層或芳綸纖維層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述鋼結(jié)構(gòu)組件的加工方法包括如下步驟：對所述鋼構(gòu)件表面進行噴砂處理；t小時之后對所述鋼構(gòu)件表面進行清洗；將所述中空織物粘貼于所述鋼構(gòu)件的表面；對所述中空織物灌膠成型；對所述中空織物灌注砂漿；對于閉口截面，可將所述纖維增強復(fù)合材料設(shè)于所述中空織物層的表面，并對所述纖維增強復(fù)合材料層噴涂砂漿,以提高抗火性能；對于開口截面，可對所述中空織物層外表面噴涂砂漿,以提高抗火性能。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋼構(gòu)件組件的立體圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋼構(gòu)件組件的剖視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的鋼構(gòu)件組件的剖視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的鋼構(gòu)件組件的剖視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的鋼構(gòu)件組件的剖視圖。

附圖標記：

鋼結(jié)構(gòu)組件100；

鋼構(gòu)件10；

中空織物層20；砂漿21；

纖維增強復(fù)合材料層30；

砂漿層40。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參照圖1-圖5描述根據(jù)本發(fā)明實施例的抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件100。

根據(jù)本發(fā)明實施例的抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件100大體可以包括：鋼構(gòu)件10和中空織物層20。鋼構(gòu)件10的類型可以為：受壓鋼構(gòu)件、受彎鋼構(gòu)件、壓彎鋼構(gòu)件、受扭鋼構(gòu)件、網(wǎng)加或網(wǎng)殼的鋼桿構(gòu)件、受剪鋼構(gòu)件和薄壁鋼構(gòu)件等。

具體地，中空織物層20設(shè)于鋼構(gòu)件10的外表面，中空織物層20通過砂漿21或膠黏劑與鋼構(gòu)件10連接形成一體。

中空織物是一種新型的夾層結(jié)構(gòu)材料，為三維機織復(fù)合材料，其預(yù)成型件由纖維(作為芯材)在其厚度方向(如圖1和圖2的徑向方向上)將上下兩層面板連接起來，面板和芯層一次整體成型而成。向中空織物層20澆灌樹脂使其瞬間吸收樹脂，并使得中空織物層20的厚度方向纖維在毛細作用效果下形成中空夾層結(jié)構(gòu)，從而在鋼構(gòu)件10的外表面形成中空的外支撐體系。

其中，中空織物層20可以為玻璃纖維層、連續(xù)玄武巖纖維層、碳纖維層、混雜纖維層或芳綸纖維層的至少之一。

中空織物具有如下優(yōu)點：物質(zhì)輕、抗分層性能好；相比于普通的纖維增強復(fù)合材料，中空織物橫向強度和模量高，抗剪強度和模量高，對于薄壁鋼構(gòu)件局部屈曲的提高效果更好。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的抗屈曲的鋼結(jié)構(gòu)組件100，通過在鋼構(gòu)件10的外表面設(shè)中空織物層20，有效提高了鋼結(jié)構(gòu)組件100的抗屈曲能力。

在本發(fā)明的一些實施例中，鋼結(jié)構(gòu)組件100還包括：纖維增強復(fù)合材料層30(frp)。frp是由玻璃纖維或碳纖維等高性能纖維與樹脂基體混合,經(jīng)過一定的加工工藝復(fù)合而成的非金屬材料。frp具有輕質(zhì)、高強、施工成型方便、耐腐蝕、抗彎承載力、抗彎剛度和抗剪承載力等顯著優(yōu)點。由此，可以進一步增強鋼結(jié)構(gòu)組件100的抗屈曲能力。

可選實施例中，鋼構(gòu)件10的截面閉口截面，閉口截面可以為圓形截面或方形截面，中空織物層20繞設(shè)于鋼構(gòu)件10的外周面。如圖1-圖3所示，鋼構(gòu)件10的表面由內(nèi)向外依次設(shè)有中空織物層20和纖維增強復(fù)合材料層30。當(dāng)然，可以理解的是，上述僅是示意性的，并不是對本發(fā)明保護范圍的限制，纖維增強復(fù)合材料層30的外表面可以設(shè)有砂漿層40，由此，可以增強鋼結(jié)構(gòu)組件100的剛度和承載能力。

可選地示例中，在對鋼構(gòu)件10設(shè)置纖維增強復(fù)合材料層30之前，可以對中空織物層20進行灌膠處理，在灌膠處理之后可以對中空織物層20進灌注砂漿21，由此，可以有效提高鋼構(gòu)件10的剛度和承載能力。

另一些可選實施例中，鋼構(gòu)件10的截面為開口截面，開口截面可以為工字型、槽型或十字型。如圖4所示，在工字型鋼構(gòu)件10的上梁和下梁由內(nèi)到外依次設(shè)有中空織物層20和砂漿層40。由此，可以有效提高鋼構(gòu)件10的耐腐蝕性和防火性。如圖5所示，在工字型鋼構(gòu)件10的中梁由內(nèi)到外依次設(shè)有中空織物層20和砂漿層40。

其中，在噴砂漿層40之前可以對中空織物層20進行灌膠處理，在灌膠處理之后可以對中空織物層20進灌注砂漿21，由此，可以有效提高鋼構(gòu)件10的剛度和承載能力。

根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋼結(jié)構(gòu)組件的加工方法包括如下步驟：對鋼構(gòu)件表面進行噴砂處理；t小時之后對鋼構(gòu)件表面進行清洗；將中空織物粘貼于鋼構(gòu)件的表面；對所述中空織物灌膠成型；對所述中空織物灌注砂漿；對于閉口截面，可將所述纖維增強復(fù)合材料設(shè)于所述中空織物層的表面，并對所述纖維增強復(fù)合材料層噴涂砂漿,以提高抗火性能；對于開口截面，可對所述中空織物層外表面噴涂砂漿,以提高抗火性能。

對于鋼構(gòu)件的清洗可以采用丙酮溶液，由此，可以對噴砂過后的鋼構(gòu)件表面進行有效地清潔，去除鋼構(gòu)件表面銹等雜質(zhì)。

可選地，在噴砂處理24小時之后，對鋼構(gòu)件表面進行清洗。由此，可以有效去除鋼構(gòu)件表面銹等雜質(zhì)。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”“、底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。