十字形角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的制作方法
【專利摘要】十字形角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，屬建筑施工【技術(shù)領(lǐng)域】。其包括內(nèi)部十字型耗能內(nèi)芯、外圍鋼管約束構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力索三部分。所述內(nèi)部十字型耗能內(nèi)芯板為十字型雙片鋼板。將兩片一字型鋼板垂直相交焊接在一起，構(gòu)成十字形雙片角鋼；削弱芯片板中部，呈圓弧形。耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板：上連接板、下連接板與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接。支撐構(gòu)件端部最外連接板帶有螺栓孔，將高強螺栓與框架連接在一起。上連接板、下連接板由短加勁肋焊接連接在一起。當(dāng)水平力作用于結(jié)構(gòu)時，所述十字型角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(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。
【專利說明】十字形角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐
【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)用的一種十字型角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)支撐因其剛度大，在強震作用下拉應(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、壓時均能實現(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泻哪埽瑥亩^好地保護了主體結(jié)構(gòu)。但是傳統(tǒng)防屈曲支撐在強震作用下產(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，國內(nèi)外學(xué)者對裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐的研究還很少，并未真正實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(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。

【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，提供一種新型十字型角鋼裝配式鋼結(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的承載力、通過提高其初始受拉承載力，減小甚至消除其在大震下的殘余變形，具有很強的耗能能力。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]十字型角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐包括內(nèi)部十字型耗能內(nèi)芯、夕卜圍鋼管約束構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力索三部分。
[0008]其特征在于:所述內(nèi)部十字型耗能內(nèi)芯板為十字型雙片鋼板。將兩片一字型鋼板垂直相交焊接在一起，構(gòu)成十字形雙片角鋼；為使耗能內(nèi)芯易于進入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形。耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板:上連接板、下連接板與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接。支撐構(gòu)件端部最外連接板帶有螺栓孔，將高強螺栓與框架連接在一起。上連接板、下連接板由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與兩板均垂直，預(yù)應(yīng)力索對稱布置在耗能內(nèi)芯的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件角鋼中間的橫向加勁肋，其兩端分別與內(nèi)部耗能內(nèi)芯粱端的上連接板相連。
[0009]所述外圍角鋼約束構(gòu)件為四個角鋼，四個角鋼排成十字形，兩兩相對的肢背用螺栓連接，相對的肢間用螺栓連接。每個螺栓套有套管，套管長度與耗能內(nèi)芯厚度相同。套筒位于螺栓連接的兩肢背間。每個角鋼的雙肢間均連有橫向加勁肋。角鋼兩端各套入一段方鋼管，方鋼管一端加設(shè)兩塊固定板，以固定支撐柱，將彈簧套在支撐柱上，十字型內(nèi)部耗能內(nèi)芯插入外圍角鋼約束構(gòu)件的中間空隙中。
[0010]在工廠將所述內(nèi)部十字型耗能內(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螺栓與框架相連接。當(dāng)水平力作用于結(jié)構(gòu)時，所述十字型角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(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。
[0011]本發(fā)明可以獲得如下有益效果:
[0012]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)移的高層鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力支撐體系。這種結(jié)構(gòu)形式不僅能夠有效地實現(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】
[0013]圖1本發(fā)明自復(fù)位支撐構(gòu)件構(gòu)造圖
[0014]圖2本發(fā)明支撐構(gòu)件構(gòu)造分解圖
[0015]圖3本發(fā)明自復(fù)位支撐構(gòu)件內(nèi)部耗能內(nèi)芯圖
[0016]圖4本發(fā)明自復(fù)位支撐構(gòu)件外部約束構(gòu)件圖
[0017]圖5本發(fā)明支撐構(gòu)件預(yù)應(yīng)力索圖
[0018]其中，1-支撐柱；2-彈簧；3_方鋼管；4_內(nèi)部耗能內(nèi)芯；5_上連接板；6_下連接板；7_上下連接板加勁肋；8_外部約束構(gòu)件角鋼；9_套管；10_角鋼加勁肋；11_方鋼管端板；12_彈簧擠壓板；13_角鋼端板；14_預(yù)應(yīng)力索。
[0019]具體實現(xiàn)方式
[0020]下面結(jié)合附圖具體說明所述結(jié)構(gòu)體系的實現(xiàn)方式。
[0021]如圖1-2所示，結(jié)構(gòu)自復(fù)位支撐構(gòu)件，所述為一種角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，該支撐由內(nèi)部耗能內(nèi)芯4、外圍角鋼約束構(gòu)件8、彈簧2三部分構(gòu)成；內(nèi)部耗能內(nèi)芯4插入外圍角鋼約束構(gòu)件8的中間空隙中。支撐柱I穿過內(nèi)芯連接板12對稱布置角鋼端部，支撐柱固定在角鋼端板13與方鋼管端板11之間；彈簧2套在支撐柱I上，加設(shè)在內(nèi)芯連接板12與角鋼端板13之間。彈簧2只在內(nèi)芯連接板12擠壓時起作用；為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯4軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯4比外圍角鋼約束構(gòu)件8長；
[0022]如圖2所示:所述角鋼兩端各套入一段方鋼管3，方鋼管3與角鋼端板13焊接連接，方鋼管3 —端加設(shè)兩塊固定板，即方鋼管端板11，另一端與角鋼端板13焊接相連，以固定支撐柱I ;將彈簧2套在支撐柱I上，內(nèi)芯的對應(yīng)位置處，上下各焊接一塊帶孔的板，即內(nèi)芯連接板12，內(nèi)芯連接板上所帶孔的孔徑大小與支撐柱直徑相等，以使支撐柱I能穿過此板；彈簧2設(shè)在內(nèi)芯連接板12與角鋼端板13之間，在內(nèi)芯連接板移動時擠壓彈簧起防屈曲作用；
[0023]如圖3所示:所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯4為十字型雙片鋼板。將兩片一字型鋼板垂直相交焊接在一起，構(gòu)成十字形雙片角鋼；為使耗能內(nèi)芯易于進入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形。耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板:上連接板5、下連接板6與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接。支撐構(gòu)件端部最外連接板帶有螺栓孔，將高強螺栓與框架連接在一起。上連接板5、下連接板6由短加勁肋焊接連接在一起。短加勁肋與兩板均垂直。內(nèi)芯連接板12用來約束支撐柱1，并隨內(nèi)芯板的抽動來壓縮彈簧2 ；
[0024]如圖4所示:所述外圍角鋼約束構(gòu)件8為四個角鋼，四個角鋼排成十字形，兩兩相對的肢背用螺栓連接，相對的肢間用螺栓連接。每個螺栓套有套管9，套管9長度與耗能內(nèi)芯厚度相同。套筒9位于螺栓連接的兩肢背間。每個角鋼的雙肢間均連有橫向加勁肋。
[0025]如圖5所示:結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力支撐構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力索14對稱布置在耗能內(nèi)芯9的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件角鋼中間的橫向加勁肋4，其兩端分別與內(nèi)部耗能內(nèi)芯粱端的上連接板11相連，連接點位于兩相鄰短加勁肋13區(qū)格的中心。
【權(quán)利要求】
1.十字形角鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)自復(fù)位-預(yù)應(yīng)力防屈曲支撐，其特征在于: 該支撐主要由內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)、外圍角鋼約束構(gòu)件(8)、彈簧(2)三部分構(gòu)成；內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)插入外圍角鋼約束構(gòu)件(8)的中間空隙中；支撐柱(I)穿過內(nèi)芯連接板(12)對稱布置角鋼端部，支撐柱固定在角鋼端板(13)與方鋼管端板(11)之間；彈簧(2)套在支撐柱(I)上，加設(shè)在內(nèi)芯連接板(12 )與角鋼端板(13 )之間；彈簧(2 )只在內(nèi)芯連接板(12 )擠壓時起作用；為使內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)軸向變形耗能，使得內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)比外圍角鋼約束構(gòu)件(8)長； 所述角鋼兩端各套入一段方鋼管(3)，方鋼管(3)與角鋼端板(13)焊接連接，方鋼管(3)—端加設(shè)兩塊固定板，即方鋼管端板(11)，另一端與角鋼端板(13)焊接相連，以固定支撐柱(I);將彈簧(2)套在支撐柱(I)上，內(nèi)芯的對應(yīng)位置處，上下各焊接一塊帶孔的板，即內(nèi)芯連接板(12)，內(nèi)芯連接板上所帶孔的孔徑大小與支撐柱直徑(相等，以使支撐柱(I)能穿過此板；彈簧(2)設(shè)在內(nèi)芯連接板(12)與角鋼端板(13)之間，在內(nèi)芯連接板移動時擠壓彈簧起防屈曲作用； 所述內(nèi)部耗能內(nèi)芯(4)為十字型雙片鋼板；將兩片一字型鋼板垂直相交焊接在一起，構(gòu)成十字形雙片角鋼；為使耗能內(nèi)芯易于進入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圓弧形；耗能內(nèi)芯一端為兩塊與之垂直的連接板:上連接板(5)、下連接板(6)與耗能內(nèi)芯垂直焊接連接；支撐構(gòu)件端部最外連接板帶有螺栓孔，將高強螺栓與框架連接在一起；上連接板(5)、下連接板(6)由短加勁肋焊接連接在一起；短加勁肋與兩板均垂直；內(nèi)芯連接板(12)用來約束支撐柱(I),并隨內(nèi)芯板的抽動來壓縮彈簧(2); 所述外圍角鋼約束構(gòu)件(8)為四個角鋼，四個角鋼排成十字形，兩兩相對的肢背用螺栓連接，相對的肢間用螺栓連接；每個螺栓套有套管(9)，套管(9)長度與耗能內(nèi)芯厚度相同；套筒(9)位于螺栓連接的兩肢背間；每個角鋼的雙肢間均連有橫向加勁肋； 結(jié)構(gòu)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力支撐構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力索(14)對稱布置在耗能內(nèi)芯(9)的兩側(cè)；穿過外部框架約束構(gòu)件角鋼中間的橫向加勁肋(4)，其兩端分別與內(nèi)部耗能內(nèi)芯粱端的上連接板(11)相連，連接點位于兩相鄰短加勁肋(13)區(qū)格的中心。
【文檔編號】E04B1/98GK103967154SQ201410146761
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】劉學(xué)春, 林娜, 張愛林, 葉全喜, 封曉龍, 孫勇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)