[發(fā)明專利]一種預(yù)應(yīng)力聚氨酯-鋁合金復(fù)合構(gòu)件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910807232.0
• 申請(qǐng)日: 2019-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN110512738A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭小農(nóng);周津地;王麗;曾強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/30
• 分類號(hào): E04B1/30
• 代理公司: 31225 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧艷哲<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力聚氨酯?鋁合金復(fù)合構(gòu)件，該構(gòu)件包括薄壁圓管(1)、泡沫填充物(2)、金屬桿(3)、蓋板(4)和套筒(5)，所述的金屬桿(3)位于構(gòu)件中心軸線處，其兩頭均設(shè)有套筒(5)，所述的薄壁圓管(1)位于構(gòu)件最外層，其兩端均設(shè)有蓋板(4)，所述的套筒(5)與蓋板(4)抵接；所述的薄壁圓管(1)和金屬桿(3)之間填充有泡沫填充物(2)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了鋁合金薄壁圓管軸向受壓導(dǎo)致的局部失穩(wěn)問題，豎向承載力可顯著提高，同時(shí)解決了鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中桿件和球節(jié)點(diǎn)連接的問題，并節(jié)約鋁合金型材，且施工方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種承力構(gòu)件，尤其是涉及一種預(yù)應(yīng)力聚氨酯-鋁合金復(fù)合構(gòu)件。

背景技術(shù)

目前，鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的承力構(gòu)件仍普遍采用工字鋁桿件。傳統(tǒng)鋁合金薄壁圓管有著輕質(zhì)、美觀、加工簡易的優(yōu)點(diǎn)。

但是，由于鋁合金圓管管壁過薄時(shí)受到軸向壓力容易發(fā)生局部屈曲，無法正常工作，導(dǎo)致傳統(tǒng)鋁合金薄壁圓管無法大規(guī)模投入到鋁合金空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，由于傳統(tǒng)鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的球節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造限制，要求桿件在端部有焊接工序，而焊接將極大地削弱鋁合金構(gòu)件的整體強(qiáng)度。

因此，如何設(shè)計(jì)一種輕質(zhì)、美觀、承載力高，同時(shí)無需焊接加工就能與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的球節(jié)點(diǎn)連接的鋁合金承力構(gòu)件，成為工程上亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種解決了鋁合金薄壁圓管軸向受壓導(dǎo)致的局部失穩(wěn)問題，豎向承載力可顯著提高，同時(shí)解決了鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中桿件和球節(jié)點(diǎn)連接的問題，并節(jié)約鋁合金型材，且施工方便的預(yù)應(yīng)力聚氨酯-鋁合金復(fù)合構(gòu)件。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種預(yù)應(yīng)力聚氨酯-鋁合金復(fù)合構(gòu)件，該構(gòu)件包括薄壁圓管、泡沫填充物、金屬桿、蓋板和套筒，所述的金屬桿位于構(gòu)件中心軸線處，整體貫穿泡沫填充物，并施加預(yù)應(yīng)力，其兩頭均設(shè)有套筒；所述的薄壁圓管位于構(gòu)件最外層，其兩端均設(shè)有蓋板，所述的套筒與蓋板抵接，將壓力荷載傳遞給薄壁圓管；所述的薄壁圓管和金屬桿之間填充有泡沫填充物。

進(jìn)一步地，所述的金屬桿兩端刻有螺紋，以便通過螺栓與網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)連接。

進(jìn)一步地，所述的套筒內(nèi)部刻有螺紋，并與金屬桿采用螺紋連接，防止金屬桿在復(fù)合構(gòu)件中軸向滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的薄壁圓管的材料包括鋁合金，其管徑和壁厚根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步地，所述的金屬桿的材料包括鋁合金或鋼。

進(jìn)一步地，所述的蓋板的材料包括鋁合金或黃銅。

進(jìn)一步地，所述的蓋板的形狀為碗狀或圓臺(tái)狀，此類形狀能夠有效減緩泡沫填充物膨脹時(shí)的應(yīng)力。

進(jìn)一步地，所述的泡沫填充物所選材料為聚氨酯泡沫。

進(jìn)一步地，所述的金屬桿的直徑與薄壁圓管直徑的比為1：5-10。

進(jìn)一步地，所述的蓋板從兩端蓋住薄壁圓管。

進(jìn)一步地，所述的蓋板中心開孔，使金屬桿穿過。

進(jìn)一步地，所述的套筒位于蓋板外側(cè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)氨酯泡沫材料由于具有良好的變形及吸收動(dòng)能的特性，能夠緩和沖擊、減弱振幅、減低應(yīng)力幅值，抑制金屬管壁的局部屈曲。在力學(xué)效應(yīng)上，鋁合金圓管與聚氨酯泡沫的相互作用賦予了復(fù)合構(gòu)件良好的受力和變形性能，一方面圓管壁對(duì)其內(nèi)部充填的聚氨酯泡沫提供了限制，使聚氨酯泡沫處于三向受力狀態(tài)；另一方面聚氨酯泡沫對(duì)鋁合金圓管壁的局部變形提供了約束，阻滯或減弱了管壁受力后產(chǎn)生的內(nèi)凹或外凸等局部屈曲破壞，限制了圓管整體屈曲的產(chǎn)生和發(fā)展。