[發明專利]一種有利于消減鋼構件節點應力的型鋼構件

有效

• 申請號: 201210032328.2
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102587571A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳星;區彤;孫學水;陳雄;譚堅;賴鴻立;張專濤;向先云
• 申請（專利權）人: 廣東省建筑設計研究院;廣東杭蕭鋼構有限公司
• 主分類號: E04C3/00
• 分類號: E04C3/00;E04B1/98
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 劉小敏

技術領域

本發明涉及一種建材構件，具體是指一種有利于消減鋼構件節點應力的型鋼構件。

背景技術

常規建材中的鋼構件多采用沿長度方向截面尺寸不變的做法，在軸向受力時變形量小，剛度大。鋼構件處于彈性工作狀態并在軸向力作用下時其軸向變形量與力成正比，因其變形量較小，當個別鋼構件節點兩側的結構膨脹或收縮變形較大時，將使鋼結構產生較大的內應力和應力集中區。

一定長度的鋼構件處于彈性工作狀態并在軸向力作用下時其軸向變形量與力成正比，直桿型的鋼構件在彈性范圍內兩端軸向加載而產生的軸向變形量可由下式計算：

Δl＝F_Nl/(EA)????(1)

其中：F_N為軸向力，l為鋼構件長度，E為彈性模量，A為鋼構件的截面積，EA為鋼構件的抗拉(壓)剛度；

鋼構件所受到的應力可由下式計算：

上述公式(2)中，所采用的鋼強度等級確定時，鋼構件的彈性模量E也為定值，構件的長度l也確定，因為彈性模量E數值大，較小的變形量Δl將產生較大的應力σ；在實際工程中，當此類鋼構件兩端由于溫度等作用或者地震作用膨脹或收縮變形而產生較大位移差時，將使結構產生較大的內應力和應力集中區，從而使鋼構件出現安全儲備降低或出現鋼構件破壞的隱患，因此該類鋼構件在軸向變形時存在缺陷。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的缺陷，提供一種有利于消減鋼構件節點應力的型鋼構件，該型鋼構件在軸向外力的作用下能夠產生較大的變形量，有利于在鋼構件節點處形成消能節點區，有效地吸收節點兩側結構膨脹或收縮變形所產生的能量，從而減小型鋼構件的內應力和應力集中區。

本發明的上述目的可以通過如下的技術方案來實現：一種有利于消減鋼構件節點應力的型鋼構件，它包括型鋼體，其特征在于：所述型鋼體在沿長度方向上設有至少一個消能節點區，所述消能節點區位于型鋼體的兩端之間的任何一個區段，所述消能節點區外輪廓的截面尺寸從該區段兩端的型鋼體本體截面尺寸起對稱地逐漸增大并在中間接合形成一個擴張段，所述消能節點區的壁厚與型鋼本體的壁厚一致，該擴張段有利于增大型鋼的軸向彈性，以便型鋼能有效吸收節點兩側結構膨脹或收縮變形所產生的能量，從而減小型鋼構件的內應力和應力集中區。

本發明所述型鋼本體是指型鋼構件中沒有擴張的那部分型鋼。

本發明型鋼構件設有消能節點區，充分利用鋼結構可變形的特性，通過結構的簡單變化，使型鋼構件能正常地承受使用荷載的情況下，還能在受到軸向外力作用下產生比原型鋼構件大的變形量，以便能有效地吸收型鋼構件由于膨脹或收縮變形所產生的能量，從而大大減小型鋼構件的內應力和應力集中區。

本發明的型鋼體和消能節點區可以采用多種結構：

實施方式一：所述型鋼本體為圓鋼管，其所具有的消能節點區為兩個呈圓臺狀的管體對接構成，其中兩圓臺管的最大直徑端對接為一體，兩圓臺管的最小直徑端與型鋼本體的直徑一致，分別與兩個型鋼本體的一端相連，從而構成一條本發明所述的有利于消減鋼構件節點應力的型鋼構件。

本發明所述兩個圓臺管所具有相同的傾斜角α₁，該傾斜角α₁在15°～75°范圍之間；所述圓臺管的最大直徑可以是型鋼本體直徑的1.5～3倍。

實施方式二：本方式與實施方式一相近似，所述型鋼本體也為圓鋼管，其所具有的消能節點區也有兩個呈圓臺狀的管體，兩圓臺管的最小直徑端也分別與兩個型鋼本體的一端相連，所不同的是所述的兩個圓臺狀管體最大直徑端之間加設了一段與其直徑相同的圓柱形的中間柱管，通過該中間柱管將所述兩個圓臺狀的管體最大直徑端連接為一體構成擴張段，所述的兩圓臺狀的管體也具有相等的傾斜角α₂。

本發明所述的傾斜角α2在15°～75°范圍之間；所述中間柱管的直徑為型鋼體本直徑的1.5～3倍。

本發明的上述目的還可以通過以下的技術方案來實現：一種有利于消減鋼構件節點應力的型鋼構件，它包括型鋼體，所述型鋼體為方鋼管，其特征在于：所述型鋼體在沿長度方向上設有至少一個消能節點區，所述消能節點區位于型鋼體的兩端之間的任何一個區段，所述消能節點區為從該區段兩端的型鋼體本體起相向斜向彎折并對接為一體形成一個彎折段，所述消能節點區的壁厚與型鋼本體的壁厚一致，該彎折段有利于增大型鋼的軸向彈性，以便型鋼能有效地吸收節點兩側結構膨脹或收縮變形所產生的能量，從而減小型鋼構件的內應力和應力集中區。