受压构件及提高受压构件受压承载力的构造方法与流程

本发明涉及受压构件，具体涉及一种受压构件不需要考虑稳定问题的方法，尤其是一种受压构件及提高受压构件受压承载力的构造方法。

背景技术：

目前既有的受压构件的承载力上限为欧拉临界力，要提高受压承载力通常需要加大截面来解决稳定问题，用钢多且外形粗笨。

已公布的各国专利中有使用预应力方法来提高受压承载力，但均没有定量给出施加多少预应力，以及相应的受压承载力提高到多少。

本发明给出了受压承载力计算公式及其对应的最优初始预应力计算公式。

技术实现要素：

为改变当前构件只能通过增大截面来提高受压承载力的现状，本发明提供一种受压构件及提高受压构件受压承载力的构造方法。

根据本发明提供的一种受压构件，包括：

外管；

其特征在于，在所述外管内设有拉杆，所述拉杆的两端与所述外管的两端分别相连，在所述拉杆与所述外管之间存在缝隙。

优选地，所述缝隙小于1厘米。

优选地，所述拉杆与所述外管同轴设置。

优选地，所述拉杆两端的外径大于所述外管的内径。

优选地，所述拉杆为螺纹杆，在所述拉杆的外侧设置有螺纹。

优选地，所述拉杆的两端连接有螺母，所述螺母的外径大于所述外管的内径。

优选地，所述拉杆的横截面为等截面或变截面。

优选地，所述拉杆的横截面为圆形、方形、或多肢组合截面。

优选地，所述拉杆为绳状、杆状或管状。

根据本发明提供的一种提高受压构件受压承载力的构造方法，包括如下步骤：

在外管的内部设置小于外管内壁尺寸的拉杆，同时在所述拉杆与所述外管之间存有缝隙；在所述拉杆的两端上施加反向的预拉力；连接所述拉杆的两端与所述外管。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：用细长构件实现较大的受压承载力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明受压构件原理图；

图2为图1的A-A面剖视图；

图3为图1的B-B面剖视图；

图4为本发明受压构件实施例示意图；

图5为图4的A-A面剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2、图3所示，本发明提高构件受压承载力的构造方法，在外管2的内部设置小于外管2内壁尺寸的拉杆1，外管2与拉杆1两者之间存有缝隙3，避免拉杆1随外管2受压失稳，其中缝隙3的尺寸在满足拉杆1与外管2能相互套装，在拉杆1施加了预力之后，两者之间还能相对滑动、不会抱死，同时拉杆1还能给外管2提供侧向的弹性支撑的情况下尽可能小(一般为0.1毫米～1厘米)。而且两者仅两端相连，通过给拉杆1施加预拉力并给外管2施加等值预压力，两者自应力平衡。在拉杆1失效前，可始终为外管2提供连续的侧向弹性约束，使得外管2的受压承载力仅由强度控制，不需要考虑稳定问题，所以可承受较大的外部压力P。

如图4、图5所示，在本实施例中，带螺纹的圆棒形的拉杆1通过圆柱形螺母4在两端与外管2的两端分别相连。通过给拉杆1施加预拉力并给外管2施加等值预压力，两者自应力平衡。在拉杆1失效前，可始终为外管2提供连续的侧向弹性约束，使得外管1的受压承载力仅由强度控制，不需要考虑稳定问题，所以可承受较大的外部压力P。

根据本发明提供的提高受压构件受压承载力的构造方法，包括如下步骤：

在外管的内部设置小于外管内壁尺寸的拉杆，同时在所述拉杆与所述外管之间存有缝隙；在所述拉杆的两端上施加反向的预拉力；连接所述拉杆的两端与所述外管。

进一步地，在所述拉杆的两端上施加反向的预拉力，使外管和拉杆之间产生初始预应力，其中，最优初始预应力根据如下方式得到：

具体地，发明人经过推导第一次给出了：

外受压力关系式：

以外管和拉杆均不屈服作为控制条件的受压临界承载力：

对应的最优初始预应力：

其中：

Ncr为受压构件的受压临界承载力；

T为受压构件的初始预应力；

θ为拉杆的杆端转角；

Pcr为外管的欧拉临界力；

Ap为外管的截面积；

fy为外管的材料屈服强度；

K为外管与拉杆的线刚度比。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。