專利名稱：一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型防屈曲支撐構(gòu)件，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
防屈曲支撐是一種新型抗側(cè)力構(gòu)件，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中具有消能減震作用。在小 震作用下，防屈曲支撐構(gòu)件保持彈性，為主體結(jié)構(gòu)提供足夠的抗側(cè)剛度；在中震和大震作用 下，防屈曲支撐構(gòu)件的內(nèi)核構(gòu)件率先進入屈服，對主體框架起到保護的作用，并消耗大量的 地震輸入能量。日本阪神地震與美國北嶺地震后，防屈曲支撐構(gòu)件在美、日等多震的發(fā)達國 家得到了快速的推廣應(yīng)用。近幾年來，防屈曲支撐構(gòu)件在我國的大型建筑結(jié)構(gòu)也開始得到 應(yīng)用，尤其是在地震設(shè)防烈度較高的區(qū)域，防屈曲支撐構(gòu)件被視為最好的消能減震構(gòu)件之一。防屈曲支撐構(gòu)件一般由內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件兩部分組成。根據(jù)其外圍約束 材料以及組合情況可分為三類，即鋼筋混凝土外圍約束截面，鋼與混凝土組合外圍約束截 面(一般鋼管外置，混凝土內(nèi)置且混凝土與內(nèi)核之間通過隔離劑分離)，全鋼裝配式外圍約 束截面。受壓內(nèi)核構(gòu)件的材料一般為低屈服點高延性鋼材，內(nèi)核截面形式多為“一”字形或 “十”字形。一般在內(nèi)核構(gòu)件表面涂裝特制的無粘結(jié)材料，而且在外圍構(gòu)件表面與內(nèi)核構(gòu)件 表面之間預(yù)留一定的間隙，以防止內(nèi)核構(gòu)件受壓時發(fā)生橫向膨脹而被塞死。通常采用的鋼筋混凝土外圍約束截面以及鋼與混凝土組合外圍約束截面主要存 在以下缺點首先，這類構(gòu)件的制作精度要求高，進而導(dǎo)致制作費用增加，特別在澆注混凝 土?xí)r，很難保證內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件之間的預(yù)留間隙滿足精度方面的要求；其次，澆注 混凝土等濕作業(yè)給制作與施工帶來了影響，其精度控制難度大；第三，涂裝在內(nèi)核構(gòu)件表面 的隔離材料多采用環(huán)氧樹脂，品種單一，其耐久性差，易于從內(nèi)核表面脫離。作者也曾經(jīng)提 出一種全鋼裝配式防屈曲支撐構(gòu)件[200910081817. 5]，采用四根槽形截面熱軋型鋼捆綁起 來進而約束一根“一”字形內(nèi)核構(gòu)件，但由于內(nèi)核構(gòu)件面積較小，屈服荷載有限，還不能滿足 工程上日益需要的截面種類與超大支撐力的要求。為解決上述問題，本專利提出了一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件。其 外圍約束截面由四個等邊熱軋角形型鋼捆綁組成，并沿縱向在其外側(cè)配置一定數(shù)量的加勁 肋，以提高角鋼抗截面畸變的能力與約束剛度；內(nèi)核構(gòu)件采用十字形截面，由三塊板焊接而 成。角鋼的捆綁作用是通過在其分肢端部的高強度螺栓連接而實現(xiàn)的，相鄰角鋼之間設(shè)置 能穿過高強度螺栓的鋼墊板，以保證高強度螺栓預(yù)拉力不直接傳遞到內(nèi)核構(gòu)件上。鋼墊板 的厚度須大于內(nèi)核構(gòu)件板件的厚度，在鋼墊板與角鋼之間設(shè)置若干個橡膠墊片，以方便調(diào) 節(jié)兩個外圍角鋼之間的連接間距，彌補構(gòu)件制作與安裝時產(chǎn)生的幾何偏差。外圍約束構(gòu)件 與內(nèi)核構(gòu)件的表面之間采用硬質(zhì)橡膠隔離，其厚度控制在Imm 2mm，方可滿足內(nèi)核構(gòu)件受 壓膨脹量的要求。本發(fā)明的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面1、內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件采用現(xiàn)場裝配，施工方便且節(jié)約成本；
2、所有鋼構(gòu)件均可以在工廠制作，加工精度容易控制；3、由于采用螺栓連接，故可以通過增加與減少鋼墊板的厚度與外圍約束構(gòu)件之間 的橡膠墊片的數(shù)量實現(xiàn)內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件表面之間距離的調(diào)整，使防屈曲構(gòu)件獲得 最佳的受力性能；4、內(nèi)核構(gòu)件與外圍約束構(gòu)件的表面之間采用硬質(zhì)橡膠隔離，不僅其耐久性好，而 且其制作厚度容易控制與調(diào)整；5、補充了現(xiàn)有防屈曲支撐構(gòu)件的種類、外圍約束的截面形式以及連接方式，使結(jié) 構(gòu)設(shè)計與加固有更大的選擇范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件，旨在提供一種具備更大 承載力且制作加工簡單方便的新型全鋼裝配式支撐消能構(gòu)件，為結(jié)構(gòu)提供抗側(cè)力，并在中 震和大震作用下保護主體框架結(jié)構(gòu)并有效耗能。一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件由以下部件組成十字形內(nèi)核構(gòu)件、 四根等邊角鋼、硬質(zhì)橡膠、加勁板、鋼墊板、橡膠墊片、高強度螺栓；其中，十字形內(nèi)核構(gòu)件由兩塊較窄的平鋼板與一塊較寬的平鋼板通過焊接組成； 在十字形內(nèi)核構(gòu)件的被四根角鋼包裹的區(qū)域表面粘貼硬質(zhì)橡膠；等邊角鋼共四根，其尺寸均相同，其邊長大于內(nèi)核十字形構(gòu)件的邊長，其長度小于 內(nèi)核十字形構(gòu)件的長度；沿著等邊角鋼的長度方向在其內(nèi)側(cè)焊接三角形加勁板，用于提高 角鋼的抗截面畸變能力與約束剛度；在四根等邊角鋼的雙肢端部的相對應(yīng)的位置處分別開 螺栓孔；四根等邊角鋼分別置于十字形內(nèi)核構(gòu)件的四個凹角處，并使得十字形內(nèi)核構(gòu)件在 兩端外伸的構(gòu)件段的長度相同，保持等邊角鋼的兩分肢分別與十字形內(nèi)核構(gòu)件的兩個方向 的板件平行并毗鄰，并使得相鄰等邊角鋼分肢端部的螺栓孔對齊；在不同等邊角鋼的分肢 之間開有螺栓孔的位置放置鋼墊板，并在鋼墊板與角鋼之間放置橡膠墊片；高強度螺栓穿 過等邊角鋼分肢端部上的螺栓孔、橡膠墊片與鋼墊板，通過施加螺栓預(yù)緊力將四根等邊角 鋼連為一體，形成十字形內(nèi)核構(gòu)件的外圍約束構(gòu)件；鋼墊板的厚度大于十字形內(nèi)核構(gòu)件的 板件厚度，并通過調(diào)節(jié)橡膠墊片的厚度，使得在高強度螺栓的預(yù)緊力作用下等邊角鋼的表 面與十字形內(nèi)核構(gòu)件的表面間形成Imm 2mm的間隙，此間隙由粘貼在十字形內(nèi)核構(gòu)件表 面的硬質(zhì)橡膠填充；所述防屈曲支撐構(gòu)件的十字形內(nèi)核構(gòu)件在端部外擴，其與框架結(jié)構(gòu)的連接通過連 接板及高強度螺栓按照通用做法實現(xiàn)。


圖1為一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件的截面圖；圖2為十字形內(nèi)核構(gòu)件的截面分解圖；圖3為角鋼分肢端部的螺栓連接的分解圖；圖4為一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件的三維圖；圖5為一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件的三維分解具體實施例方式下面結(jié)合附圖1 5，詳細(xì)說明本專利的實施方式。如圖1所示，一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件包括以下部件1——十字形內(nèi)核構(gòu)件；2——等邊角鋼，四根；3——硬質(zhì)橡膠；4——加勁板；5——鋼墊板；6——橡膠墊片；7——高強度螺栓；如圖2所示，十字形內(nèi)核構(gòu)件⑴由兩塊較窄的平鋼板⑶、(9)與一塊較寬的平 鋼板(10)通過焊接組成；如圖2、5所示，在十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的被四根角鋼包裹的區(qū)域 表面粘貼硬質(zhì)橡膠(3)；如圖1、4、5所示，等邊角鋼(2)共四根，其尺寸均相同，其邊長大于內(nèi)核十字形構(gòu) 件(1)的邊長，其長度小于內(nèi)核十字形構(gòu)件(1)的長度；如圖5所示，沿著等邊角鋼(2)的 長度方向在其內(nèi)側(cè)焊接三角形加勁板(4)，用于提高角鋼截面的抗畸變能力與約束剛度； 如圖5所示，在四根等邊角鋼的雙肢端部的相對應(yīng)的位置處分別開螺栓孔(11)；如圖1、4所示，四根等邊角鋼⑵分別置于十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的四個凹角處， 并使得十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)在兩端外伸的構(gòu)件段的長度相同，保持等邊角鋼的兩分肢分別 與十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的兩個方向的板件平行并毗鄰，并使得相鄰等邊角鋼分肢端部的螺 栓孔對齊；如圖1、3所示，在不同等邊角鋼的分肢之間開有螺栓孔(11)的位置放置鋼墊板 (5)，并在鋼墊板(5)與等邊角鋼(2)之間放置橡膠墊片(6)；高強度螺栓(7)穿過等邊角 鋼分肢端部上的螺栓孔(11)、橡膠墊片(6)與鋼墊板(5)，通過施加螺栓預(yù)緊力將四根等邊 角鋼連為一體，形成十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的外圍約束構(gòu)件；鋼墊板(5)的厚度大于十字形內(nèi) 核構(gòu)件(1)的板件厚度，并通過調(diào)節(jié)橡膠墊片(5)的厚度，使得在高強度螺栓的預(yù)緊力作用 下等邊角鋼(2)的表面與十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)的表面間形成Imm 2mm的間隙，此間隙由 粘貼在十字形內(nèi)核構(gòu)件(1)表面的硬質(zhì)橡膠(3)填充；如圖4、5所述，所述防屈曲支撐構(gòu)件的十字形內(nèi)核構(gòu)件1在端部外擴，其與框架結(jié) 構(gòu)的連接通過連接板及高強度螺栓按照通用做法實現(xiàn)。對這種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件的設(shè)計主要包括以下兩個方面1、外圍約束構(gòu)件與內(nèi)核構(gòu)件約束比要求約束比ζ定義為防屈曲支撐整體彈性 屈曲荷載與內(nèi)核構(gòu)件屈服荷載的比值
權(quán)利要求
一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，由以下部件組成十字形內(nèi)核構(gòu)件、四根等邊角鋼、硬質(zhì)橡膠、加勁板、鋼墊板、橡膠墊片、高強度螺栓；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，所述十字形內(nèi)核構(gòu)件由兩塊 較窄的平鋼板與一塊較寬的平鋼板通過焊接組成；在十字形內(nèi)核構(gòu)件的被四根角鋼包裹的 區(qū)域表面粘貼硬質(zhì)橡膠；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，所述等邊角鋼共四根，其尺 寸均相同，其邊長大于內(nèi)核十字形構(gòu)件的邊長，其長度小于內(nèi)核十字形構(gòu)件的長度；沿著等 邊角鋼的長度方向在其內(nèi)側(cè)焊接三角形加勁板，用于提高角鋼的抗截面畸變能力與約束剛 度；在四根等邊角鋼的雙肢端部的相對應(yīng)的位置處分別開螺栓孔；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于，所述四根等邊角鋼分別置于 十字形內(nèi)核構(gòu)件的四個凹角處，并使得十字形內(nèi)核構(gòu)件在兩端外伸的構(gòu)件段的長度相同， 同時保持等邊角鋼的兩分肢分別與十字形內(nèi)核構(gòu)件的兩個方向的板件平行并毗鄰，并使得 相鄰等邊角鋼分肢端部的螺栓孔對齊；在不同等邊角鋼的分肢之間開有螺栓孔的位置放置 鋼墊板，并在鋼墊板與角鋼之間放置橡膠墊片；高強度螺栓穿過等邊角鋼分肢端部上的螺 栓孔、橡膠墊片與鋼墊板，通過施加螺栓預(yù)緊力將四根等邊角鋼連為一體，形成十字形內(nèi)核 構(gòu)件的外圍約束構(gòu)件；鋼墊板的厚度大于十字形內(nèi)核構(gòu)件的板件厚度，并通過調(diào)節(jié)橡膠墊 片的厚度，使得在高強度螺栓的預(yù)緊力作用下等邊角鋼的表面與十字形內(nèi)核構(gòu)件的表面間 形成Imm 2mm的間隙，此間隙由粘貼在十字形內(nèi)核構(gòu)件表面的硬質(zhì)橡膠填充。
全文摘要
一種由四根角鋼捆綁組成的防屈曲支撐構(gòu)件，由十字形內(nèi)核構(gòu)件和外圍約束構(gòu)件組成。十字形內(nèi)核構(gòu)件由三塊平鋼板焊接而成，并在其表面粘貼硬質(zhì)橡膠。外圍約束構(gòu)件由四根角鋼捆綁組成。捆綁作用通過對角鋼分肢端部進行高強度螺栓連接實現(xiàn)；高強度螺栓穿過角鋼分肢端部開設(shè)的螺栓孔及其在角鋼之間布置的鋼墊板以及若干橡膠墊片，將四根角鋼連為一體。鋼墊板的厚度大于十字形內(nèi)核構(gòu)件的板件厚度，并通過調(diào)節(jié)橡膠墊片的厚度，使得在高強度螺栓預(yù)緊力下角鋼表面與十字形內(nèi)核構(gòu)件表面間保持1mm～2mm的間隙，該間隙由粘貼在十字形內(nèi)核構(gòu)件表面的硬質(zhì)橡膠填充，以滿足十字形內(nèi)核構(gòu)件受壓膨脹的需要。
文檔編號E04B1/98GK101974949SQ201010515919
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者王小安, 郭彥林 申請人:清華大學(xué)