[發(fā)明專(zhuān)利]管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410148539.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103967157A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張愛(ài)林;葉全喜;劉學(xué)春;封曉龍;林娜;關(guān)洪陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E04B1/98
• 分類(lèi)號(hào): E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

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(yīng)用的一種管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)支撐因其剛度大，在強(qiáng)震作用下拉應(yīng)力通常超過(guò)彈性極限而屈服，產(chǎn)生不可恢復(fù)的殘余變形；受壓時(shí)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。

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(shí)均能實(shí)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(lái)通過(guò)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(hù)了主體結(jié)構(gòu)。但是傳統(tǒng)防屈曲支撐在強(qiáng)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(wèn)題。

最近幾年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)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(shí)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)，體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有上述缺陷，提供一種新型管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)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(qiáng)的承載力、通過(guò)提高其初始受拉、壓承載力，減小甚至消除其在大震下的殘余變形，具有很強(qiáng)的耗能能力。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐包括內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件兩部分。

其特征在于：所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯為一塊一字型條狀鋼板。為使耗能內(nèi)芯易于進(jìn)入塑性耗能，削弱內(nèi)芯板中部，呈圓弧形。一字型耗能內(nèi)芯一端連有一塊與之垂直的方形連接板，焊接連接。彈簧套在支撐柱上，支撐柱的兩端分別與方形連接板和下連接板連接。三者截面中心對(duì)齊焊接在一起。上連接板帶有螺栓孔，由高強(qiáng)螺栓與框架連接在一起；下連接板板面正中有一字型空洞，空洞面積尺寸與一字型耗能內(nèi)芯相同。耗能內(nèi)芯另一端構(gòu)造與此端完全形同。

所述外圍鋼管約束構(gòu)件為方鋼管（或圓鋼管），底部與下連接板焊接在一起。鋼管內(nèi)部焊有四塊矩形鋼隔板，四塊隔板中間留有一字型空洞，空洞大小與一字型耗能內(nèi)芯截面相同。隔板間距由計(jì)算確定。

預(yù)應(yīng)力索兩端與內(nèi)部一字形耗能內(nèi)芯的兩端下連接板相連，相連。連接點(diǎn)位于兩相鄰短加勁肋區(qū)格的中心。

在工廠將所述內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件兩部分組裝連接在一起。在現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)螺栓與框架相連接。當(dāng)水平力作用于結(jié)構(gòu)時(shí)，所述管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)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。

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)移的管形單板裝配式鋼結(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(shí)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。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明構(gòu)件構(gòu)造圖

圖2本發(fā)明構(gòu)件側(cè)面圖

圖3本發(fā)明構(gòu)件平面圖

圖4本發(fā)明構(gòu)件內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯圖

圖5本發(fā)明外部鋼管約束構(gòu)件圖

圖6本發(fā)明外部鋼管約束構(gòu)件剖面圖

圖7本發(fā)明外部鋼管約束構(gòu)件截面圖

圖8本發(fā)明構(gòu)件預(yù)應(yīng)力索圖

其中，1-管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐；2-內(nèi)部一字型耗能內(nèi)芯；3-外部鋼管約束構(gòu)件；4-彈簧；5-上連接板；6-下連接板；8-隔板；9-外圍鋼管；10-上下連接板加勁肋；11-支撐柱；12-連接板；13-擠壓板；14-預(yù)應(yīng)力筋

具體實(shí)現(xiàn)方式

下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明所述結(jié)構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)方式。

如圖1-3所示，本發(fā)明為一種管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，由內(nèi)部耗能內(nèi)芯2、外圍鋼管約束構(gòu)件3和預(yù)應(yīng)力索14三部分構(gòu)成。預(yù)應(yīng)力索14對(duì)稱(chēng)布置在耗能內(nèi)芯兩側(cè)，穿過(guò)橫向加勁肋7，數(shù)量由計(jì)算確定。內(nèi)部耗能內(nèi)芯2插入外圍鋼管約束構(gòu)件3的中間空隙中。為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯2軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯2比外圍框架約束構(gòu)件3長(zhǎng)一個(gè)距離D，D值有計(jì)算確定。管形單板裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐兩端構(gòu)造完全相同。