专利名称：抗震束制消能斜撑构件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建材构件，尤指一种可提高斜撑塑性变形能力，减低振动及降低地震力效果的抗震束制消能斜撑构件。
背景技术：
传统斜撑构件受轴压力时会产生整体变形以及局部变形，其滞回曲线呈现出强度渐减及束缩的行为，并在材料未完全发挥其消能容量之前，往往因过度的应力及应力集中而断裂。多年来地震工程研究人员已着手进行传统斜撑性能的改善研究工作，并有单位陆续发表可防止变形的束制斜撑，来替代并改良传统斜撑的作用。
参见图1所示，束制斜撑由主受力单元11与束制单元12组成，斜撑构材的轴力(拉力与压力)由主受力单元11承担，束制单元12则提供主受力单元11的侧向支撑，以防止主受力单元11受压变形。若能让主受力单元11在轴压力下不产生变形，则主受力单元11的轴向强度及延展性可有效发挥，并充分发挥钢材的消能容量。
因此如何控制主受力单元11的承受轴力与如何提高束制效果，便成为研究与改良束制斜撑的重点。
一般束制消能斜撑常见的型式为以矩形钢管混凝土为束制单元12，主受力单元11断面为一字形与十字形，由于主受力单元11端部的断面形状与接合螺栓孔配置的影响，使它们大多必须使用螺栓及对接钢钣13与结构构架上的连接钣对接。因此，构架中与斜撑相接的接合钣亦须同为十字形，除了要在接合隅钣14两侧加焊加劲钣与加钻螺栓孔之外，还必须搭配对接钢钣13才可完成对接的工作。
然而，这种对接的接合方式不仅增加大量的接头焊接作业，也使接合部分变得相当复杂拥挤；除此之外，在接合传递等量轴力的前提之下，采用对接接合所需的螺栓数量将为采用搭接接合的两倍。如此一来，在安装此种斜撑时，可能会非常费工耗时，作业效率降低，品质不易控制。
参见图2-4所示，另外有人研究提出插接式的束制消能斜撑，虽然这种插接式消能斜撑减少了螺栓的使用量与对接钢钣的使用，但是这种插接式消能斜撑的断面配置是由两片全长等断面的带状钢钣21以固定的平行间距插通于一钢管与混凝土构成的束制单元22中，在浇置混凝土时束制单元22内两片带状钢钣21间的间距不易定位、也不易控制其精密度，而且此种插接式接合面23的安装具有方向性，若两片带状钢钣21间的间距定位不良，且斜撑的长度若在单斜向设置时常常大于梁跨或柱高，必定使安装的效率降低，甚至无法插接安装。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种针对前述束制斜撑的缺失部份，加以改善，并发展为更具组装效率高、经济且施工容易的抗震束制消能斜撑构件。
本实用新型的目的还在于提供一种可采用多种安装型式，更能符合抗震工程与实务需求的抗震束制消能斜撑构件。
一种抗震束制消能斜撑构件，主要由主受力单元与束制单元组成，其特征在于主受力单元为由任意形状开放或封闭式具有单对称或双对称断面的钢构件组合体，其端部断面较中间段断面大，并套入束制单元内；该束制单元，为由单一或数个钢管的构件，搭配内灌混凝土、水泥砂浆或加劲构件组装而成的外框体，用以束制主受力单元。其中该斜撑构件包括①各自独立构成的一对围束构件；②各自独立构成的一对主受力构件，其具有单对称断面的长条状构件，其端部断面较中间段断面大，各自插通于上述的一对围束构件内，又其与结构主体呈搭接的方式接合；
③系接钣与上述的一对围束构件相连接。
所述一对围束构件为钢管混凝土或钢管水泥砂浆灌制而成。
所述一对围束构件为纯钢造，包括有钢管、连结钢管的钢钣与螺栓。
该斜撑构件包括①单一围束构件或多钢管围束构件；②单对称或双对称的主受力构件，其端部断面较中间段断面大，二端以端钣固定；③端钣连接钣，作为斜撑与结构主体间连结。
所述主受力单元与束制单元的形状、断面、数量相匹配组合。
所述主受力单元构件可为不同断面的分段组合，且中间段的材料强度较端部为低或相等的组合。
所述束制单元中的各组合构件可为金属材料、非金属材料或金属与非金属材料的组合。
该斜撑构件与结构主体间的连接，包括单一或复合构造材料的结构梁、柱、楼板及可采用V型、倒V型或对角型安装的构架组合体。
综上所述，不论采用搭接式或改良插接的束制消能斜撑不仅保有习用消能斜撑的优良力学性质，同时兼具安装容易、成本低、接合构造简单与制作品质容易控制等优点。
图1、为习见典型十字形对接束制消能斜撑构架立面图。
图2-3、为传统插接式束制消能斜撑的主、俯视图。
图4、为传统插接式束制消能斜撑构架立面图及局部视图。
图5、为本实用新型搭接组合式束制消能斜撑构架立面图。
图6、为本实用新型第一实施例的主视图。
图7、为本实用新型第一实施例的仰视图。
图8、为图6沿A-A的剖视图。
图9、为图6沿B-B的剖视图。
图10、为本实用新型的第二实施例的主视图。
图11、为本实用新型的第二实施例的仰视图。
图12、为图10沿A-A的剖视图。
图13、为图10沿B-B的剖视图。
图14、为本实用新型的第三实施例的主视图。
图15、为本实用新型的第三实施例的仰视图。
图16、为图14沿A-A的剖视图。
图17、为图14沿B-B的剖视图。
图18、为本实用新型改良型插接束制消能斜撑构架立面图。
图19、为本实用新型的第四实施例的主视图。
图20、为本实用新型的第四实施例的仰视图。
图21、为图19沿A-A的剖视图。
图22、为图19沿B-B的剖视图。
图23、为本实用新型的第五实施例的主视图。
图24、为本实用新型的第五实施例的仰视图。
图25、为图23沿A-A的剖视图。
图26、为图23沿B-B的剖视图。
图27、为本实用新型第六实施例的主视图。
图28、为本实用新型第六实施例的仰视图。
图29、为图27沿A-A的剖视图。
图30、为图27沿B-B的剖视图。
图31、为本实用新型第七实施例的主视图。
图32、为本实用新型第七实施例的仰视图。
图33、为图31沿A-A的剖视图。
图34、为图31沿B-B的剖视图。
图35、为本实用新型第八实施例的主视图。
图36、为本实用新型第八实施例的仰视图。
图37、为图35沿A-A的剖视图。
图38、为图35沿B-B的剖视图。
具体实施方式
本实用新型通过两种组合方式，予以说明，其中图5-17为搭接组合式的束制消能斜撑构件；而图18-38为改良型插接束制消能斜撑构件；其两组结构、内容基本相同，故在一起阐述，(凡文中有3开头的序号见图5-17所示，凡文中有4开头的序号见图8-38所示)，现结合图示及实施例具体说明如下参见图5-17所示，一种搭接组合式的束制消能斜撑，包括有各自独立形成的一对主受力构件311、411，及一对围束构件3211、4211，其中主受力单元31、41的构件可为T形、C形或一字型等至少具有单对称断面性质的构件，且主受力构件311、411的端部断面较中间段断面大，并插通于束制单元32、42的围束构件3211、4211内，在制作时两组由主受力构件与围束构件构成的组件分开制作，在工地与结构主体的隅钣34、46接合时采用搭接方式，即两组斜撑组件分别先在隅钣34、46的两侧吊装并以螺栓搭接组合，之后再焊上系接钣322、422(见图31)连结两围束构件3211、4211完成组装，并在围束构件3211、4211与主受力构件311、411的端部形成有压缩空间5。
因此不会有不易定位、安装困难的问题存在。束制单元32、42可为纯钢造的侧撑构件或常用的钢管混凝上或钢管水泥砂浆构制的围束构件等，用以防止整体轴力构件在受压力时发生变形。
参见图8、9、12、13所示，上述束制单元32、42中的围束构件3211、4211也可采用单一钢管搭配内填充混凝土或水泥砂浆3212、4212或纯钢3213、4213的型态来达成需求(见图14)，为配合主受力单元31、41及束制单元32、42的断面及构成型式的变化常将端部采用端钣43加以固定(如图18)，同时为利于其与结构体作连接及施工考虑，本实用新型将以前传统的插接接合方式予以改善，即以一独立且具有端钣43的插接连接钣33、44先行与结构构架的接合隅钣34、46锁紧，再利用其本身的端钣43与斜撑的其一端钣紧靠并以螺栓固定，即完成该侧的安装，另一侧安装方式相同。采用此型式的束制消能斜撑由于中间核心段断面变小，使斜撑消能集中于中间段，更能符合消能斜撑的功能需求；另外，也可改用端钣34、46收边固定，如此斜撑束制单元32、42与主受力单元31、41断面形状即可依设计强度或材料使用的需要作弹性选择，无须受限于传统型端部接合的限制，得以大大提高断面使用的适用范围与配置方式。
该斜撑构件与结构主体间的连接，包括单一或复合构造材料的结构梁、柱、楼板及可采用V型、倒V型或对角型安装的构架组合体。
权利要求1.一种抗震束制消能斜撑构件，主要由主受力单元与束制单元组成，其特征在于主受力单元为由任意形状开放或封闭式具有单对称或双对称断面的钢构件组合体，其端部断面较中间段断面大，并套入束制单元内；该束制单元，为由单一或数个钢管的构件，搭配内灌混凝土、水泥砂浆或加劲构件组装而成的外框体，用以束制主受力单元。
2.根据权利要求1所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于该斜撑构件包括①各自独立构成的一对围束构件；②各自独立构成的一对主受力构件，其具有单对称断面的长条状构件，其端部断面较中间段断面大，各自插通于上述的一对围束构件内，又其与结构主体呈搭接的方式接合；③系接钣，与上述的一对围束构件相连接。
3.根据权利要求2所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于所述一对围束构件为钢管混凝土或钢管水泥砂浆灌制而成。
4.根据权利要求2所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于所述一对围束构件为纯钢造，包括有钢管、连结钢管的钢钣与螺栓。
5.根据权利要求1所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于该斜撑构件包括①单一围束构件或多钢管围束构件；②单对称或双对称的主受力构件，其端部断面较中间段断面大，二端以端钣固定；③端钣连接钣，作为斜撑与结构主体间连结。
6.根据权利要求5所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于所述围束构件为钢管混凝土或钢管水泥砂浆灌制而成。
7.根据权利要求5所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于所述围束构件为纯钢造，包括有钢管、连结钢管的钢钣与螺栓。
8.根据权利要求5所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于所述主受力单元与束制单元的形状、断面、数量相匹配组合。
9.根据权利要求1所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于所述主受力单元构件可为不同断面的分段组合，且中间段的材料强度较端部为低或相等的组合。
10.根据权利要求1所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于所述束制单元中的各组合构件可为金属材料、非金属材料或金属与非金属材料的组合。
11.根据权利要求2或5所述抗震束制消能斜撑构件，其特征在于该斜撑构件与结构主体间的连接，包括单一或复合构造材料的结构梁、柱、楼板及可采用V型、倒V型或对角型安装的构架组合体。
专利摘要一种抗震束制消能斜撑构件，主要由主受力单元与束制单元组成，其中主受力单元为由任意形状开放或封闭式具有单对称或双对称断面的钢构件组合体，其端部断面较中间段断面大，并套入束制单元内；该束制单元，为由单一或数个钢管的构件，搭配内灌混凝土、水泥砂浆或加劲构件组装而成的外框体，用以束制主受力单元；同时配合斜撑端部的搭接或插接方式与结构体连接，使斜撑无论在受压或受拉时都能稳定地、并可大大提高斜撑抗塑性变形能力，达到减低振动与降低地震力的效果。
文档编号E04B1/98GK2764840SQ20042011237
公开日2006年3月15日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者任谅恭, 王亚勇, 任德威 申请人:任德威, 任招佑, 任谅恭, 刘熙