槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐的制作方法
【專利摘要】槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐，該支撐由內(nèi)部耗能內(nèi)芯、外圍框架約束構(gòu)件兩部分組成。所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯為一字型單片鋼板。為使耗能內(nèi)芯易于進(jìn)入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形。在工廠將所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯、外圍框架約束構(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)，所述工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位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。
【專利說明】 槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)用的一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位位防屈曲支撐。
【背景技術(shù)】
[0002]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。
[0003]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，使原來通過主體結(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?，從而較好地保護(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)工作量大等諸多問題。
[0004]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)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有上述缺陷，提供一種新型槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐，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、通過提高其初始承載力，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。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐包括內(nèi)部耗能內(nèi)芯、外圍框架約束構(gòu)件兩部分。
[0008]其特征在于:所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯為一字型單片鋼板。為使耗能內(nèi)芯易于進(jìn)入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形。距內(nèi)芯端部一定距離處對(duì)稱布置擠壓板，用來擠壓約束構(gòu)件上的彈簧，距離由計(jì)算確定。耗能內(nèi)芯端部并排連接兩塊與之垂直的連接板:上連接板、下連接板。上連接板帶有螺栓孔，由高強(qiáng)螺栓與框架連接在一起。下連接板板面內(nèi)有尺寸與耗能內(nèi)芯截面尺寸相同的空洞。將耗能內(nèi)芯穿過下連接板，頂緊上連接板，三者焊接在一起。上、下兩連接板由上下連接板加勁肋焊接連接在一起。上下連接板加勁肋與兩板均垂直。耗能內(nèi)芯兩端直接構(gòu)造完全相同。上下連接板加勁肋數(shù)量，間距由計(jì)算確定。
[0009]所述外圍框架約束構(gòu)件為截面呈工字型，上下兩翼緣板，中間兩腹板均為槽鋼。腹板槽鋼背對(duì)放置，兩槽鋼腹板間留有一個(gè)耗能內(nèi)芯的寬度。外圍框架約束構(gòu)件從上端起沿全長(zhǎng)布置橫向加勁肋。橫向加勁肋的間距由計(jì)算確定。橫向加勁肋與腹板槽鋼焊接。翼緣槽鋼與腹板槽鋼的翼緣焊接或者用螺栓連接。上下兩翼緣槽鋼板需長(zhǎng)出中間兩腹板一定長(zhǎng)度，長(zhǎng)度由計(jì)算確定，在翼緣槽鋼板端部和中間兩腹板端部布置連接板，將彈簧套在支撐柱上，支撐柱的兩端分別與翼緣槽鋼板端部連接板和中間兩腹板端部連接板相連，彈簧兩端分別與連接板和擠壓板固定，彈簧在受壓、拉時(shí)均能起到自復(fù)位作用。在工廠將所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯、外圍框架約束構(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)，所述工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位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。
[0010]有益效果
[0011]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)移的工字型裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐。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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1本發(fā)明構(gòu)件側(cè)向圖
[0013]圖2本發(fā)明構(gòu)件平面圖
[0014]圖3本發(fā)明構(gòu)件內(nèi)部耗能內(nèi)芯圖
[0015]圖4本發(fā)明外部框架約束構(gòu)件圖
[0016]圖5本發(fā)明外部框架約束構(gòu)件裝配圖
[0017]圖6本發(fā)明外部框架約束構(gòu)件截面分解圖
[0018]其中，1-槽鋼形裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐；2_內(nèi)部耗能內(nèi)芯；3_外部框架約束構(gòu)件；4_彈簧；5_上連接板；6_下連接板；7_橫向加勁肋；8_外部框架約束構(gòu)件槽鋼腹板；9_翼緣槽鋼板；10-上下連接板加勁肋；11-支撐柱；12_連接板；13-擠壓板
[0019]具體實(shí)現(xiàn)方式
[0020]下面結(jié)合附圖具體說明所述結(jié)構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)方式。
[0021]如圖1和圖2所示，本發(fā)明為一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐，由內(nèi)部耗能內(nèi)芯2、外圍框架約束構(gòu)件3兩部分構(gòu)成。內(nèi)部耗能內(nèi)芯2插入外圍框架約束構(gòu)件3的中間空隙中。彈簧套在支撐柱11上，支撐柱11的兩端分別與翼緣槽鋼板9端部連接板和中間兩腹板端部連接板相連，彈簧4兩端分別與連接板12和擠壓板13固定，彈簧4在受壓、拉時(shí)均能起到自復(fù)位作用。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。槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐兩端構(gòu)造完全相同。
[0022]如圖3所示:所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯為一字型單片鋼板。使耗能內(nèi)芯2易于進(jìn)入塑性耗能，削弱該單片鋼板的中部，使其中部?jī)?nèi)凹呈圓弧形；耗能內(nèi)芯2端部一定距離處，垂直于單片鋼板對(duì)稱布置擠壓板13，用來擠壓或拉伸約束構(gòu)件3上的彈簧4 ;耗能內(nèi)芯2端部并排連接兩塊與之垂直的連接板:上連接板5、下連接板6，上連接板5帶有螺栓孔，由高強(qiáng)螺栓與框架連接在一起，下連接板6板面內(nèi)有尺寸與耗能內(nèi)芯2截面尺寸相同的空洞。將耗能內(nèi)芯2穿過下連接板6，頂緊上連接板5，三者焊接在一起。上、下連接板由上下連接板加勁肋10焊接連接在一起。上下連接板加勁肋10與兩連接板均垂直。耗能內(nèi)芯2兩端構(gòu)造完全相同。
[0023]如圖4-圖6所示:所述外圍約束框架截面呈工字型，為四塊槽鋼用螺栓拼接或者焊接而成。作為上、下翼緣的槽鋼，其腹板與作為中間腹板的槽鋼的翼緣在接觸的相對(duì)位置開洞，用螺栓連接在一起，或在連接的相對(duì)位置焊接，形成外圍約束框架。外圍約束框架中間腹板槽鋼8的兩腹板間留有一個(gè)耗能內(nèi)芯2的寬度，可以使內(nèi)部耗能內(nèi)芯2插入。外圍約束框架3從上端起沿全長(zhǎng)布置橫向加勁肋7。各橫向加勁肋7之間具有間距，橫向加勁肋7與中間腹板槽鋼的腹板及翼緣板均為焊接連接。外圍約束框架3底部與下連接板6焊接相連。上下翼緣槽鋼板9需長(zhǎng)出中間腹板的槽鋼一定長(zhǎng)度，在翼緣槽鋼板9端部和兩中間腹板槽鋼端部布置連接板，將彈簧4套在支撐柱11上，支撐柱11的兩端分別與翼緣槽鋼板9端部連接板和兩中間腹板槽鋼端部連接板相連，彈簧4兩端分別與連接板12和擠壓板13固定，彈簧4在受壓、拉時(shí)均能起到自復(fù)位作用。
【權(quán)利要求】
1.一種槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐，其特征在于:該支撐由內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)、外圍框架約束構(gòu)件(3)兩部分構(gòu)成；內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)插入外圍框架約束構(gòu)件(3)的中間空隙中；彈簧套在支撐柱(11)上，支撐柱(11)的兩端分別與翼緣槽鋼板(9)端部連接板和中間兩腹板端部連接板相連，彈簧(4)兩端分別與連接板(12)和擠壓板(13)固定，彈簧(4)在受壓、拉時(shí)均能起到自復(fù)位作用；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 ;槽鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位防屈曲支撐兩端構(gòu)造完全相同； 所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯為一字型單片鋼板；使耗能內(nèi)芯(2)易于進(jìn)入塑性耗能，削弱該單片鋼板的中部，使其中部?jī)?nèi)凹呈圓弧形；耗能內(nèi)芯(2)端部一定距離處，垂直于單片鋼板對(duì)稱布置擠壓板(13)，用來擠壓或拉伸約束構(gòu)件(3)上的彈簧(4);耗能內(nèi)芯(2)端部并排連接兩塊與之垂直的連接板:上連接板(5)、下連接板(6)，上連接板(5)帶有螺栓孔，由高強(qiáng)螺栓與框架連接在一起，下連接板(6 )板面內(nèi)有尺寸與耗能內(nèi)芯(2 )截面尺寸相同的空洞；將耗能內(nèi)芯(2)穿過下連接板(6)，頂緊上連接板(5)，三者焊接在一起；上、下連接板由上下連接板加勁肋(10)焊接連接在一起；上下連接板加勁肋(10)與兩連接板均垂直；耗能內(nèi)芯(2)兩端構(gòu)造完全相同； 所述外圍約束框架截面呈工字型，為四塊槽鋼用螺栓拼接或者焊接而成；作為上、下翼緣的槽鋼，其腹板與作為中間腹板的槽鋼的翼緣在接觸的相對(duì)位置開洞，用螺栓連接在一起，或在連接的相對(duì)位置焊接，形成外圍約束框架；外圍約束框架中間腹板槽鋼(8)的兩腹板間留有一個(gè)耗能內(nèi)芯(2)的寬度，可以使內(nèi)部耗能內(nèi)芯(2)插入；外圍約束框架(3)從上端起沿全長(zhǎng)布置橫向加勁肋(7);各橫向加勁肋(7)之間具有間距，橫向加勁肋(7)與中間腹板槽鋼的腹板及翼緣板均為焊接連接；外圍約束框架(3)底部與下連接板(6)焊接相連；上下兩翼緣槽鋼板(9)需長(zhǎng)出中間腹板的槽鋼一定長(zhǎng)度，在翼緣槽鋼板(9)端部和兩中間腹板槽鋼端部布置連接板，將彈簧(4)套在支撐柱(11)上，支撐柱(11)的兩端分別與翼緣槽鋼板(9)端部連接板和兩中間腹板槽鋼端部連接板相連，彈簧(4)兩端分別與連接板(12)和擠壓板(13)固定，彈簧(4)在受壓、拉時(shí)均能起到自復(fù)位作用。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK103981971SQ201410146496
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】張愛林, 封曉龍, 劉學(xué)春, 葉全喜, 林娜, 孫勇 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)