胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑的制作方法
【专利摘要】胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，本实用新型的目的是设计支撑约束屈服段的内核芯材采用钢材，截面选取十字型截面或一字型截面，而外部的约束机制选取胶合竹材与冷弯薄壁方钢管的组合方式。在支撑钢内芯与胶合竹材填充材料之间，粘贴聚乙烯材料并外涂硅胶，以保证内核钢芯与胶合竹材填充料之间的无粘结接触。支撑的填充材料由传统的混凝土材料换成胶合竹材，在保证足够填充效果的同时，大大减小了支撑的质量。
【专利说明】
胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种防屈曲耗能支撑，其内填胶合竹材，外包约束为冷弯薄壁方钢管的构件，属于结构工程抗震涉及领域。
【背景技术】
[0002]我国竹类资源丰富，用竹材作结构材料具有绿色、环保的优势，实现可持续发展上的创新。通过将胶合竹材作为支撑试件的填充材料，不仅在保证支撑具备足够强度的同时，也可减小支撑自身的质量，完成环保、轻质的支撑设计。采用多层胶合竹材填充作为支撑钢芯的约束，在力学性能上为支撑提供足够的约束刚度，同时支撑的质量也比较轻;为保证胶合竹材的填充效果，在胶合竹材填充材料的外部用传统的冷弯薄壁方钢管进行包裹，为支撑提供足够的约束刚度。设计的支撑充分利用胶合竹材高强、轻质的性能，实现了胶合竹材与传统材料的组合使用，让支撑具备轻质、高效，便于工业化装配生产的优势。支撑在在重量没有增加的情况下，使整个防屈曲耗能支撑的承载能力、抗震延性能获得一定保障。胶合竹材与冷弯薄壁方钢管形成的多重约束机制，有效地、系统地实现了胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑对减震耗能的需求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是设计支撑约束屈服段的内核芯材采用钢材，截面选取十字型截面(或一字型截面)，而外部的约束机制选取胶合竹材与冷弯薄壁方钢管的组合方式。胶合竹材之间采用胶粘剂PF浸渍型酚醛树脂进行粘结，形成胶合竹材填充块，以获得良好的套箍效果。在支撑钢内芯与胶合竹材填充材料之间，粘贴聚乙烯材料并外涂硅胶(或采用钙基润滑脂加聚乙烯薄膜作为无粘结材料)，以保证内核钢芯与胶合竹材填充料之间的无粘结接触。支撑的填充材料由传统的混凝土材料换成胶合竹材，在保证足够填充效果的同时，大大减小了支撑的质量。在冷弯薄壁方钢管和胶合竹材之间采用胶粘剂PF浸渍型酚醛树脂进行粘结，以保证方钢管和胶合竹材填充材料之间的紧密接触。支撑的外包约束采用冷弯薄壁方钢管，当完成支撑左右对称全部构件的装配组装之后，沿支撑的纵向方向将冷弯薄壁方钢管进行焊接。通过简单的装配式制作，完成高效、轻质的十字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑的设计与制作。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，该支撑包括外包方钢管1、外包方钢管焊缝2、胶合竹材填充料3、外涂硅胶的聚乙烯材料4、十字型内核钢芯5、胶粘剂7;具体而言，外包方钢管I包裹在胶合竹材填充料3的外面，沿外包方钢管I的周向位置处对称设有外包方钢管焊缝2;胶合竹材填充料3、外涂硅胶的聚乙烯材料4组成胶合竹材板块，各板块间采用胶粘剂7进行胶粘，以保证填充料整体的作用效果;在十字型内核钢芯5粘贴外涂硅胶的聚乙烯材料4，以保证十字型内核钢芯5与胶合竹材填充料3之间的无粘结接触;支撑端部采用铰接形式或固接形式的连接方式，以实现防屈曲耗能支撑与框架结构之间的有效连接。在十字型内核钢芯5端部连接过渡段的长度和胶合竹材填充料3的搭接长度，根据需要形成三种不同的构造方式:端部不搭接方式、端部部分搭接方式和完全搭接方式。
[0005]所述外包方钢管焊缝2能布置在方钢管的对角方向上。
[0006]所述外涂硅胶的聚乙烯材料4能用钙基润滑脂加聚乙烯薄膜替代。
[0007]所述十字型内核钢芯5能用一字型内核钢芯8替代。
[0008]所述胶粘剂7能用PF浸渍型酚醛树脂替代。
[0009]所述十字型内核钢芯5或一字型内核钢芯8的周向被各板块的胶合竹材填充料3层层包裹，各层沿环向顺次交错布置。
[0010]所述十字型内核钢芯5或一字型内核钢芯8的两端分别与加强端板6连接，两者连接处设有钢连接加强端9。
【附图说明】
[0011]图1为十字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑俯视图。
[0012]图2为一字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑俯视图。
[0013]图3为十字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑主视图。
[0014]图4为一字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑主视图。
[0015]图5十字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑A-A截面细部尺寸。
[0016]图6—字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑A-A截面细部尺寸。
[0017]图7—字型钢芯胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管防屈曲耗能支撑B-B截面细部尺寸。
[0018]图中:1-外包方钢管；2-外包方钢管焊缝;3-胶合竹材填充料;4-外涂硅胶的聚乙烯材料;5-十字型内核钢芯;6-加强端板;7-胶粘剂;8-—字型内核钢芯;9-钢连接加强端。
【具体实施方式】
[0019]胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑制作的质量要求:型钢内芯进行制作时，必须保证钢板连接的焊接质量，减少焊接残余应力的影响，提高内芯截面的低周疲劳性能。内核钢芯表面的机械加工，须按设计要求控制表面的光洁度，钢材直度和截面扭曲度的误差应不能超过0.001/m,0.5/m的数值;胶合竹材表面的打磨，可采用平砂轮将胶合竹材表面打出光泽，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与构件受力的方向垂直，以保证胶合竹材之间的粘结质量;为给钢芯材料的多波屈曲变形创造条件，在内核钢芯粘贴2-3mm聚乙烯材料并涂抹硅胶(或采用钙基润滑脂加聚乙烯薄膜作为无粘结材料)，保证内核钢芯与胶合竹材填充料之间的无粘结接触;支撑构件按照左右半对称完成装配式拼装，对接完成后对外包左右半冷弯薄壁方钢管进行焊接制作，并保证焊接的高质量要求。
[0020]胶合竹材加工和胶合竹材之间的粘结工艺
[0021]I胶合竹材的厚度可根据设计进行选取，采用材料万能切割机进行外形切割，并保证切割工艺的质量。
[0022]2胶合竹材表面处理:用砂轮机磨胶合竹材的表面，除去表面杂质，然后吹掉胶合竹材表面的碎肩，再用酒精对胶合竹材进行擦拭。待胶合竹材表面的酒精干燥以后，用配合好的环氧树脂胶涂胶合竹材表面。
[0023]3粘贴胶合竹材板:粘贴工艺需保证足够的强度，使胶合竹材之间充分接触，可采用重物法进行加压，压紧使其达到设计的粘结强度，加压时间原则上不能低于3天。
【主权项】
1.胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，其特征在于:该支撑包括外包方钢管(I)、外包方钢管焊缝(2)、胶合竹材填充料(3)、外涂硅胶的聚乙烯材料(4)、十字型内核钢芯(5)、胶粘剂(7);具体而言，外包方钢管(I)包裹在胶合竹材填充料(3)的外面，沿外包方钢管(I)的周向位置处对称设有外包方钢管焊缝(2);胶合竹材填充料(3)、外涂硅胶的聚乙烯材料(4)组成胶合竹材板块，各胶合竹材板块间采用胶粘剂(7)进行胶粘，以保证填充料整体的作用效果;在十字型内核钢芯(5)粘贴外涂硅胶的聚乙烯材料(4)，以保证十字型内核钢芯(5)与胶合竹材填充料(3)之间的无粘结接触;支撑端部采用铰接形式或固接形式连接，以实现防屈曲耗能支撑与框架结构之间的有效连接;在十字型内核钢芯(5)端部连接过渡段的长度和胶合竹材填充料(3)的搭接长度，根据需要形成三种不同的构造方式:端部不搭接方式、端部部分搭接方式和完全搭接方式。2.根据权利要求1所述的胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述外包方钢管焊缝(2)布置在外包方钢管(I)的对角方向上。3.根据权利要求1所述的胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述外涂硅胶的聚乙烯材料(4)能用钙基润滑脂加聚乙烯薄膜替代。4.根据权利要求1所述的胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述胶粘剂(7)能用PF浸渍型酚醛树脂替代。5.根据权利要求1所述的胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述十字型内核钢芯(5)能用一字型内核钢芯(8)替代。6.根据权利要求1或5所述的胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述十字型内核钢芯(5)或一字型内核钢芯(8)的周向被各板块的胶合竹材填充料(3)层层包裹，各层沿环向顺次交错布置。7.根据权利要求1或5所述的胶合竹材填充冷弯薄壁方钢管约束钢芯防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述十字型内核钢芯(5)或一字型内核钢芯(8)的两端分别与加强端板(6)连接，两者连接处设有钢连接加强端(9)。
【文档编号】E04B1/98GK205637210SQ201620257523
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】郭玉荣, 黄民元
【申请人】湖南大学