[實用新型]一種預應力聚氨酯-鋁合金復合構件

有效

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• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN211114088U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 郭小農(nóng);周津地;王麗;曾強
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04B1/30
• 分類號: E04B1/30
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本實用新型涉及一種預應力聚氨酯?鋁合金復合構件，該構件包括薄壁圓管(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)位于構件中心軸線處，其兩頭均設有套筒(5)，所述的薄壁圓管(1)位于構件最外層，其兩端均設有蓋板(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)有技術相比，本實用新型解決了鋁合金薄壁圓管軸向受壓導致的局部失穩(wěn)問題，豎向承載力可顯著提高，同時解決了鋁合金網(wǎng)殼結構中桿件和球節(jié)點連接的問題，并節(jié)約鋁合金型材，且施工方便。

技術領域

本實用新型涉及一種承力構件，尤其是涉及一種預應力聚氨酯-鋁合金復合構件。

背景技術

目前，鋁合金網(wǎng)殼結構中的承力構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。

但是，由于鋁合金圓管管壁過薄時受到軸向壓力容易發(fā)生局部屈曲，無法正常工作，導致傳統(tǒng)鋁合金薄壁圓管無法大規(guī)模投入到鋁合金空間網(wǎng)殼結構中。同時，由于傳統(tǒng)鋁合金網(wǎng)殼結構中的球節(jié)點的構造限制，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件的整體強度。

因此，如何設計一種輕質(zhì)、美觀、承載力高，同時無需焊接加工就能與網(wǎng)殼結構中的球節(jié)點連接的鋁合金承力構件，成為工程上亟待解決的問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術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致的局部失穩(wěn)問題，豎向承載力可顯著提高，同時解決了鋁合金網(wǎng)殼結構中桿件和球節(jié)點連接的問題，并節(jié)約鋁合金型材，且施工方便的預應力聚氨酯-鋁合金復合構件。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種預應力聚氨酯-鋁合金復合構件，該構件包括薄壁圓管、泡沫填充物、金屬桿、蓋板和套筒，所述的金屬桿位于構件中心軸線處，整體貫穿泡沫填充物，并施加預應力，其兩頭均設有套筒；所述的薄壁圓管位于構件最外層，其兩端均設有蓋板，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)點連接。

進一步地，所述的套筒內(nèi)部刻有螺紋，并與金屬桿采用螺紋連接，防止金屬桿在復合構件中軸向滑動。

進一步地，所述的薄壁圓管的材料包括鋁合金，其管徑和壁厚根據(jù)工程實際進行設計。

進一步地，所述的金屬桿的材料包括鋁合金或鋼。

進一步地，所述的蓋板的材料包括鋁合金或黃銅。

進一步地，所述的蓋板的形狀為碗狀或圓臺狀，此類形狀能夠有效減緩泡沫填充物膨脹時的應力。

進一步地，所述的泡沫填充物所選材料為聚氨酯泡沫。

進一步地，所述的金屬桿的直徑與薄壁圓管直徑的比為1：5-10。

進一步地，所述的蓋板從兩端蓋住薄壁圓管。

進一步地，所述的蓋板中心開孔，使金屬桿穿過。

進一步地，所述的套筒位于蓋板外側。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：

(1)氨酯泡沫材料由于具有良好的變形及吸收動能的特性，能夠緩和沖擊、減弱振幅、減低應力幅值，抑制金屬管壁的局部屈曲。在力學效應上，鋁合金圓管與聚氨酯泡沫的相互作用賦予了復合構件良好的受力和變形性能，一方面圓管壁對其內(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。