专利名称：预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑结构中的新型防屈曲支撑结构，更具体地说，涉及一种建筑
结构中的一种由中心支撑构件、耳板、斜向预应力拉索和环向预应力拉索组成的预应力双 曲抛物面防屈曲支撑结构。
背景技术：
框架结构现在已经普遍应用于高层建筑及大跨度建筑结构中，而支撑可使框架结 构具备更高的抗侧移刚度，是框架结构在抗震设计中的主要构件。传统的带支撑框架有中 心支撑框架和偏心支撑框架，可是，中震和强震时传统的中心支撑框架中的支撑会受压屈 曲和受拉屈服，而受压屈曲不利于耗能减震。目前已有的解决受压屈曲的方法是外支撑中 心的芯材外置一个钢套管，然后通过一些建筑填充，这样防屈曲支撑存在以下一个方面不 足 (1)外置钢管使结构总体的用钢量增加；使结构外观看起来比较笨重，影响钢结 构整体的外观造型； (2)外置钢管，中间填充建筑材料的施工工序复杂，施工便捷性差； (3)在强震作用过程中，如果产生不当的变形，外置钢管有可能对支撑结构进行加
强，无法耗能，使地震荷载直接破坏主体框架结构。因此这种外置钢管的防屈曲支撑具有一
定的安全隐患。 (4)外置钢管的防屈曲支撑阻尼比在设计施工中较难控制，不当的阻尼比将对结 构造成一定的安全隐患。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种预应力双曲抛物面防屈曲支撑结
构，它通过预制的带耳板的中心支撑构件、斜向预应力拉索和环向预应力拉索在现场拼装
组成，施工工序明确，工艺简单，避免现场焊接，降低了施工周期，节约了施工成本；通过预
应力技术的应用，实现了钢结构轻盈美观的建筑艺术效果；同时，该结构受力清晰，耗能机
理明确，通过拉索预应力的大小调节结构的阻尼比，使得该结构设计依据充分，避免了一些
安全隐患，能够满足防屈曲支撑设置的各种要求。 本发明的技术方案如下 —种预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构，包括中心支撑构件、耳板、斜向预应力拉 索、环向预应力拉索，其特征是所述的耳板固定连接在中心支撑构件两端，所述的耳板共 有十六块，每端八块，均匀地焊接在中心支撑构件的端部，相邻两块耳板夹角为45° ;斜向 预应力拉索与中心支撑构件两端不共面的耳板相连。 所述的斜向预应力拉索与中心支撑构件两端相连的两块耳板所在平面夹角为 135° 。 所述的斜向预应力拉索预制有锚固节点，通过螺栓与耳板连接。
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所述的斜向预应力拉索和环向预应力拉索设有预制花蓝螺栓，通过花篮螺栓对拉索施加预应力。 —种预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构的制作方法，其特征是在工厂焊接预制中心支撑构件和耳板，然后将斜向预应力拉索与耳板通过螺栓连接，对斜向预应力拉索通过自身的花蓝螺栓施加第一步预应力，最后将环向预应力拉索绕缠在斜向预应力拉索组成的空间双曲抛物面中间位置，通过环向预应力拉索自身的花蓝螺栓对环向预应力拉索施加预应力，同时也对斜向预应力拉索施加第二步预应力。 本发明的有益效果是解决现有防屈曲支撑结构用钢量大和美观度差的问题，消除了防屈曲支撑结构在使用过程中的安全隐患。结构单元可实现工厂化生产，简化了施工工序，縮短了施工周期，降低了施工成本。适用于各种框架结构的支撑结构，尤其是裸露在室外的大跨度斜向支撑结构，实现建筑美观和结构合理的完美统一。
图1为本发明的三维结构示意图； 图2为本发明预制的带耳板的中间支撑构件三维结构示意 图3为本发明预制的耳板与中间支撑构件连接详 图4为本发明预制的斜向预应力拉索；
图5为本发明预制的环向预应力拉索； 图6-7为本发明的中间支撑构件与斜向预应力拉索连接示意 图8为本发明的中间支撑构件与斜向预应力拉索连接详 图9为本发明的环向预应力拉索安装示意 图10为本发明的安装成型后的示意图； 图中，l :中心支撑构件，2 :耳板，3 :斜向预应力拉索，4 :环向预应力拉索，5 :焊缝，6 :锚固节点，7 :螺栓，8 :花蓝螺栓。
具体实施例方式
如图1所示，预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构包括中心支撑构件1，耳板2，斜向预应力拉索3，环向预应力拉索4。如图2和图3所示中心支撑构件1和耳板2可在工厂焊接预制；如图4和图5所示，斜向预应力拉索3在工厂预制成带有锚固节点6和花蓝螺栓8，环向预应力拉索4在工厂预制成带有花蓝螺栓8。运至现场后，如图6和图7所示，先将斜向预应力拉索3和中心支撑构件1上的面夹角为135°的两端的两块耳板2用螺栓7连接，连接节点处如图8所示。通过斜向预应力拉索自身的花篮螺栓对其施加第一步预应力，如图4所示。最后将环向预应力拉索绕缠在斜向预应力拉索组成的空间双曲抛物面中间部位，如图9所示，再通过环向预应力拉索自身的花篮螺栓对环向预应力拉索施加预应力，如图5所示，同时对斜向预应力拉索施加第二步预应力。最后形成预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构，如图io所示。
权利要求
一种预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构，包括中心支撑构件、耳板、斜向预应力拉索、环向预应力拉索，其特征是所述的耳板固定连接在中心支撑构件两端，所述的耳板共有十六块，每端八块，均匀地焊接在中心支撑构件的端部，相邻两块耳板夹角为45°；斜向预应力拉索与中心支撑构件两端不共面的耳板相连。
2. 根据权利要求1所述的预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构，其特征是所述的斜向 预应力拉索与中心支撑构件两端相连的两块耳板所在平面夹角为135° 。
3. 根据权利要求1所述的预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构，其特征是所述的斜向 预应力拉索预制有锚固节点，通过螺栓与耳板连接。
4. 根据权利要求1所述的预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构，其特征是所述的斜向 预应力拉索和环向预应力拉索设有预制花篮螺栓，通过花篮螺栓对拉索施加预应力。
5. —种预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构的制作方法，其特征是在工厂焊接预制中 心支撑构件和耳板，然后将斜向预应力拉索与耳板通过螺栓连接，对斜向预应力拉索通过 自身的花篮螺栓施加第一步预应力，最后将环向预应力拉索绕缠在斜向预应力拉索组成的 空间双曲抛物面中间位置，通过环向预应力拉索自身的花篮螺栓对环向预应力拉索施加预 应力，同时也对斜向预应力拉索施加第二步预应力。
全文摘要
本发明涉及一种预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构。其包括中心支撑构件、耳板、斜向预应力拉索、环向预应力拉索。支撑构件的上下端部焊接耳板，斜向预应力拉索通过锚固节点连接到支撑杆件上下端不共面的耳板，形成空间双曲抛物面，在其中部构造设置环向预应力拉索，从而形成预应力双曲抛物面防屈曲支撑结构。本发明的有益效果是，充分利用拉索的高强受拉性能，形成空间约束，增强了结构吸收和耗散能量的能力；具有良好的建筑艺术效果；施工过程中避免现场焊接，缩短施工周期和施工成本；可适用于各种框架结构的支撑构件，尤其是裸露在室外的大跨度斜向支撑结构，实现建筑美观和结构合理的完美统一。
文档编号E04B1/98GK101709593SQ20091007095
公开日2010年5月19日 申请日期2009年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者孙国军, 王小盾, 陈志华 申请人:天津大学