工字型双板装配式钢结构自复位-预应力防屈曲支撑的制作方法
【专利摘要】装配式钢结构工字型单板自复位-预应力防屈曲支撑，属于建筑施工【技术领域】。其包括内部耗能内芯、外围框架约束构件、预应力索三部分。所述内部耗能内芯为一字型双片钢板。为使耗能内芯易于进入塑性耗能，呈圆弧形。距内芯端部一段距离处对称布置弹簧挤压板，挤压支撑柱上的弹簧。内部耗能内芯端部并排连接两块与之垂直的连接板：内部耗能内芯上连接板、内部耗能内芯下连接板。下连接板与框架连接在一起。当水平力作用于结构时，所述工字型装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。
【专利说明】 工字型双板装配式钢结构自复位-预应力防屈曲支撑
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型的支撑结构形式，特别是建筑领域应用的一种工字型双板自复位预应力防屈曲支撑。
【背景技术】
[0002]传统支撑因其刚度大，在强震作用下拉应力通常超过弹性极限而屈服，产生不可恢复的残余变形；受压时则容易受发生压屈曲。在地震反复作用下，其耗能效果不大，也难以较好的保护主体结构不受破坏。
[0003]防屈曲支撑构件作为应用于多、高层结构中的抗侧力耗能装置，在中震或大震作用下，防屈曲支撑构件在拉、压时均能实现全截面充分屈服而不出现支撑构件的整体或局部屈曲破坏，使原来通过主体结构梁端塑性铰的耗能方式转变为只在防屈曲支撑部件上集中耗能，从而较好地保护了主体结构。但是传统防屈曲支撑在强震作用下产生的残余变形仍不可恢复，并且传统防屈曲支撑还具有混凝土外围约束构件所导致的加工精度控制困难、湿作业工作量大等诸多问题。
[0004]最近几年，国内外学者对装配式钢结构预应力防屈曲支撑的研究还很少，并未真正实现钢结构预应力防屈曲支撑的工业化快速、集成生产。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有上述缺陷，提供一种新型装配式钢结构工字型双板自复位预应力防屈曲支撑，该发明能够实现主体钢结构和支撑构件的快速、合理安装。并且在小震下具有很强的承载力、通过提高其初始承载力，减小甚至消除其在大震下的残余变形，具有很强的耗能能力。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]工字型双板装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑包括内部耗能内芯、外围框架约束构件、预应力索三部分。
[0008]其特征在于:所述内部耗能内芯为一字型双片钢板。为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形。距内芯端部一定距离处对称布置弹簧挤压板，用来挤压支撑柱上的弹簧。内部耗能内芯端部并排连接两块与之垂直的连接板:内部耗能内芯上连接板、内部耗能内芯下连接板。下连接板带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起。上、下两连接板由短加劲肋焊接连接在一起。短加劲肋与上下两连接板均垂直。内部耗能内芯两端构造完全相同。预应力索对称布置在耗能内芯的两侧；穿过外部框架约束构件槽钢中间的横向加劲肋，其两端分别与内部耗能内芯粱端的上连接板相连。
[0009]所述外围框架约束构件为槽钢，并上下布置两块翼缘板，即外部框架约束构件上翼缘板，外部框架约束构件下翼缘板；上下翼缘板间焊接有工字型腹板，槽钢开口向外，背对放置，两槽钢腹板间留有一定宽度。中间有工字型腹板，槽钢与腹板间对称设置两片耗能内芯板，槽钢肢间沿全长布置横向加劲肋。横向加劲肋与槽钢焊接。上下翼缘与腹板槽钢的翼缘焊接或者用螺栓连接。上下两翼缘需长出中间槽钢一定长度，在翼缘端部和槽钢端部布置连接板，即翼缘端板和槽钢端板，将弹簧套在支撑柱上，支撑柱的两端分别固定在翼缘端板与槽钢端板之间，弹簧设在槽钢端板与弹簧挤压板之间，弹簧在受压、拉时均能起到自复位作用。
[0010]在工厂将所述内部耗能内芯、外围框架约束构件两部分组装连接在一起。在现场将所述工字型装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑用高强螺栓与框架相连接。当水平力作用于结构时，所述工字型装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。
[0011]本发明可以获得如下有益效果:
[0012]本发明采用施工阶段能够实现快速装配式并能够有效抵抗水平侧移的工字型装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑。这种构件形式不仅能够有效地实现钢结构构件加工的工业化而且能够极大地提高施工速度并大幅度降低用钢量。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1本发明自复位支撑构件构造图
[0014]图2本发明支撑构件构造分解图
[0015]图3本发明自复位支撑构件内部耗能内芯图
[0016]图4本发明自复位支撑构件外部槽钢约束构件图
[0017]图5本发明支撑构件预应力索图
[0018]其中，1-翼缘端板；2-弹簧；3_槽钢端板；4_横向加劲肋；5_外部框架约束构件上翼缘板；6_外部框架约束构件槽钢；7_外部框架约束构件下翼缘板；8_支撑柱；9-内部耗能内芯；10_弹簧挤压板；11_内部耗能内芯上连接板；12_内部耗能内芯下连接板；13_短加劲肋；14_工字型腹板；15_预应力索；
[0019]具体实现方式
[0020]下面结合附图具体说明所述结构体系的实现方式。
[0021]如图1-2所示，结构自复位支撑构件，所述为一种装配式钢结构工字型双板自复位预应力防屈曲支撑，该支撑由内部耗能内芯9、外围槽钢约束构件6、弹簧2三部分构成。两片内部耗能内芯9分别插入外围槽钢约束构件6与工字型腹板14的中间空隙中；支撑柱8穿过弹簧挤压板10对称布置在槽钢端部，支撑柱8固定在槽钢端板3与翼缘端板I之间，弹簧2套在支撑柱8上，加设在弹簧挤压板10与槽钢端板3之间；弹簧2只在弹簧挤压板10挤压时起作用；为使内部耗能内芯9轴向变形耗能，使得内部耗能内芯9比外围槽钢约束构件6长；
[0022]如图2所示:支撑柱8穿过弹簧挤压板10，对称布置在槽钢端板3与翼缘端部连接板之间，数量由计算确定，弹簧2套在支撑柱8上，加设在弹簧挤压板10与槽钢端板3之间。支撑柱8以及弹簧的数量由计算确定。翼缘上下连接板之间焊接一块板，即翼缘端部连接板，其与槽钢端板一起用来固定支撑柱。将弹簧2套在支撑柱8上，内芯的对应位置处，各焊接一块带孔的板，即弹簧挤压板10，其上孔径大小与支撑柱8相同，以使支撑柱8能穿过弹簧挤压板10，弹簧2设在弹簧挤压板10与槽钢端板3之间；
[0023]如图3所示:内部耗能内芯9为一字型双片钢板，两片钢板平行放置，中间留有一定距离，此距离即为工字型腹板的厚度；为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形；耗能内芯9 一端为两块与之垂直的连接板:内部耗能内芯上连接板11、内部耗能内芯下连接板12，与耗能内芯垂直焊接连接；支撑构件端部的连接板带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起；内部耗能内芯上连接板11、下连接板12由短加劲肋焊接连接在一起；短加劲肋与两板均垂直。弹簧挤压板10用来约束支撑柱8，并随耗能内芯的抽动来压缩弹簧2 ;两个内芯板中间即为工字型腹板14。
[0024]如图4所示:外围槽钢约束构件6为两个相对的槽钢，槽钢开口向外，中间为工字型腹板14，两个槽钢与工字型腹板14留有一定距离，形成两个空隙，两个耗能内芯分别插入两个空隙中，此距离即为耗能内芯的厚度，以便耗能内芯从两槽钢与工字型腹板14中间穿入，槽钢上下各焊接一块翼缘板，固定槽钢，并一起作为支撑构件的外围约束构件，上下翼缘板两端比槽钢长。
[0025]如图5所示:结构自复位预应力支撑构件的预应力构件中，预应力索15对称布置在耗能内芯9的两侧；穿过外部框架约束构件槽钢中间的横向加劲肋4，其两端分别与内部耗能内芯粱端的上连接板11相连，连接点位于两相邻短加劲肋13区格的中心。
【权利要求】
1.工字型双板装配式钢结构自复位-预应力防屈曲支撑，其特征在于:该支撑由内部耗能内芯(9)、外围槽钢约束构件(6)、弹簧(2)三部分构成；两片内部耗能内芯(9)分别插入外围槽钢约束构件(6)与工字型腹板(14)的中间空隙中；支撑柱(8)穿过弹簧挤压板(10)对称布置在槽钢端部，支撑柱(8)固定在槽钢端板(3)与翼缘端板(I)之间，弹簧(2)套在支撑柱(8)上，加设在弹簧挤压板(10)与槽钢端板(3)之间；弹簧(2)只在弹簧挤压板(10)挤压时起作用；为使内部耗能内芯(9)轴向变形耗能，使得内部耗能内芯(9)比外围槽钢约束构件(6)长； 支撑柱(8 )穿过弹簧挤压板(10 )，对称布置在槽钢端板(3 )与翼缘端部连接板之间，数量由计算确定，弹簧(2)套在支撑柱(8)上，加设在弹簧挤压板(10)与槽钢端板(3)之间；支撑柱(8)以及弹簧的数量由计算确定；翼缘上下连接板之间焊接一块板，即翼缘端部连接板，其与槽钢端板一起用来固定支撑柱；将弹簧(2)套在支撑柱(8)上，内芯的对应位置处，各焊接一块带孔的板，即弹簧挤压板(10)，其上孔径大小与支撑柱(8)相同，以使支撑柱(8)能穿过弹簧挤压板(10)，弹簧(2)设在弹簧挤压板(10)与槽钢端板(3)之间； 内部耗能内芯(9)为一字型双片钢板，两片钢板平行放置，中间留有一定距离，此距离即为工字型腹板的厚度；为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形；耗能内芯(9 ) 一端为两块与之垂直的连接板:内部耗能内芯上连接板(11 )、内部耗能内芯下连接板(12)，与耗能内芯垂直焊接连接；支撑构件端部的连接板带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起；内部耗能内芯上连接板(11)、下连接板(12)由短加劲肋焊接连接在一起；短加劲肋与两板均垂直；弹簧挤压板(10)用来约束支撑柱(8)，并随耗能内芯的抽动来压缩弹簧(2);两个内芯板中间即为工字型腹板(14)； 外围槽钢约束构件(6)为两个相对的槽钢，槽钢开口向外，中间为工字型腹板(14)，两个槽钢与工字型腹板(14)留有一定距离，形成两个空隙，两个耗能内芯分别插入两个空隙中，此距离即为耗能内芯的厚度，以便耗能内芯从两槽钢与工字型腹板(14)中间穿入，槽钢上下各焊接一块翼缘板，固定槽钢，并一起作为支撑构件的外围约束构件，上下翼缘板两端比槽钢长； 结构自复位预应力支撑构件的预应力构件中，预应力索(15)对称布置在耗能内芯(9)的两侧；穿过外部框架约束构件槽钢中间的横向加劲肋(4)，其两端分别与内部耗能内芯粱端的上连接板(11)相连，连接点位于两相邻短加劲肋(13)区格的中心。
【文档编号】E04B1/98GK104005486SQ201410149369
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月12日 优先权日:2014年4月12日
【发明者】刘学春, 林娜, 张爱林, 叶全喜, 封晓龙, 孙勇 申请人:北京工业大学