专利名称：组合钢管混凝土式防屈曲支撑构件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种防屈曲支撑构件，具体涉及一种主要用于建筑结构工程领域 中的抗侧力构件(也是一种耗能减震装置)。
背景技术：
现有的以现浇钢管混凝土作为侧向约束的防屈曲支撑构件存在以下不足之处 (参见图4和图5)，首先，为了让一字形支撑内芯能够在钢管混凝土内部自由拉压伸缩变 形，需在一字形支撑内芯1加劲肋板2的端部粘贴松软材料板3以预留轴向压缩空间，同时 为了隔离一字形支撑内芯表面与混凝土之间的粘结力，还需在支撑内芯表面涂刷无粘结材 料板4 ；然后，把一字形支撑内芯1插入外包钢管5中并定位于其中间位置；最后，把钢管5 与一字形支撑内芯1之间的其余空隙用砂浆或混凝土现浇填充并振捣密实使一字形支撑 内芯1、钢管5及混凝土成为一体。这种传统制作方式会造成以下问题一、一字形支撑内 芯的加工缺陷传统防屈曲支撑中的一字形支撑内芯大多数采用如图1-图3所示的制作 流程。一般为了保证支撑端部弹性以及考虑连接等因素，需要把一字形支撑内芯1的端部 截面放大，而传统的方法是采用数控火焰切割技术沿支撑板件长度方向进行切割成为一字 形支撑内芯1的形状，这种加工方式一般需要较高的生产成本，且会造成板材的过度浪费， 同时火焰切割后在焰切板边缘会存留残余拉应力，若处理不当会对一字形支撑内芯1的低 周疲劳性能产生不利影响。二、支撑构件的成品质量问题砂浆或混凝土的现浇和振捣施 工过程容易造成特殊松软材料板3移位和无粘结材料板4的局部损坏，因此对施工制作水 平提出了较高的要求，不便于实际生产。此外，由于浇注完毕后内芯和钢管混凝土已成为一 体，因此工程人员很难检查内部的松软材料板3和无粘结材料板4是否发生移位或损坏，而 且即使检查出来也很难做出相应的补救方法，因此很难确保成品的质量。三、支撑构件的生 产周期缺陷一般在浇注完砂浆或混凝土后，至少需等大约7天的时间对混凝土进行养护 以待其凝结和强度提升，然后才能够吊装到工程现场进行安装，而混凝土的养护过程会明 显延长支撑构件的生产周期并拖慢工程进度。
实用新型内容本实用新型为了解决现有防屈曲支撑构件中一字形支撑内芯加工成本高、无法确 保其具有可靠的低周疲劳性能、砂浆或混凝土的现浇和振捣施工过程容易造成特殊松软材 料板移位和无粘结材料板的局部损坏及生产周期长的问题，进而提供了一种组合钢管混凝 土式防屈曲支撑构件。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是方案一所述防屈曲支撑构件 包括一字形支撑内芯和外包约束构件，所述外包约束构件由两根矩形钢管和四个槽钢、两 个第一垫板和两个第二垫板构成，每根矩形钢管的两端面上位于长边的管壁上沿该矩形钢 管的高度方向上各开有一个矩形豁口，两个矩形豁口相对设置，每个槽钢的一侧端面为斜 面，每个槽钢固装在矩形豁口内，槽钢的最大高度与矩形豁口的高度相同，每个槽钢的开口
4朝向矩形钢管的外面，矩形钢管和两个槽钢之间形成的空隙内灌注砂浆或混凝土形成砂浆 或混凝土块，所述一字形支撑内芯由一块支撑芯板、四块变截面加劲肋板和两块变截面端 部连接板构成，所述支撑芯板的两端各与一块变截面端部连接板的一端对接并制成一体， 每个变截面端部连接板的两个端面的中心各设有一块变截面加劲肋板，且两块变截面加劲 肋板与支撑芯板和变截面端部连接板固接形成十字型截面，两个第一垫板分别位于支撑芯 板的两侧面处，一字形支撑内芯与两个第一垫板被夹在两根装有砂浆或混凝土块的矩形钢 管之间，且每块变截面加劲肋板设在与其对应的槽钢内，每个第一垫板分别与两根矩形钢 管相对的外壁固接，所述外包约束构件的两个侧壁上各固接有一个第二垫板；方案二所述防屈曲支撑构件包括一字形支撑内芯和外包约束构件，所述外包约 束构件由两根矩形钢管、四个槽钢、两块第三垫板、多对螺栓座和多个螺栓构成，每根矩形 钢管的两端面上位于长边的管壁上沿该矩形钢管的高度方向上各开有一个矩形豁口，两个 矩形豁口相对设置，每个槽钢的一侧端面为斜面，每个槽钢固装在矩形豁口内，槽钢的最大 高度与矩形豁口的高度相同，每个槽钢的开口朝向矩形钢管的外面，矩形钢管和两个槽钢 之间形成的空隙内灌注砂浆或混凝土形成砂浆或混凝土块，所述一字形支撑内芯由一块支 撑芯板、四块变截面加劲肋板和两块变截面端部连接板构成，所述支撑芯板的两端各与一 块变截面端部连接板的一端对接并制成一体，每个变截面端部连接板的两个端面的中心各 设有一块变截面加劲肋板，且两块变截面加劲肋板与支撑芯板和变截面端部连接板固接形 成十字型截面，两个第三垫板分别位于支撑芯板的两侧面处，一字形支撑内芯与第三垫板 被夹在两根装有砂浆或混凝土块的矩形钢管之间，且每块变截面加劲肋板设在与其对应的 槽钢内，外包约束构件的侧壁上沿其高度方向上分别固装有多对螺栓座，所述第三垫板位 于每对螺栓座之间，且第三垫板通过多个螺栓与多对螺栓座连接。本实用新型具有以下有益效果本实用新型具有生产施工简便、生产成本相对较 低、生产周期短、成品质量容易控制的优点。本实用新型的优点具体表现在以下几个方面 1、由于一字形支撑内芯的支撑芯板先由火焰切割后通过刨边加工完成，而无需采用数控火 焰切割的制作方式，既避免了数控火焰切割后可能造成的焰切板边缘的残余拉应力，也减 少了由于钢板截面变化所造成的钢板板材的浪费；2、本实用新型中的外包约束构件由两根 矩形钢管和四个槽钢构成并在二者之间灌注砂浆和混凝土，避免传统形式中的一字形支撑 内芯与钢管混凝土的一体化浇注，因此一字形支撑内芯表面无需再进行无粘结处理，也无 需在支撑内芯上粘贴松软材料来预留轴向压缩空间，能够很好地解决传统形式在浇注混凝 土时无粘结材料局部破损和松软材料移位的问题，降低了生产施工的难度，同时也确保了 成品的质量；3、由于避免了一字形支撑内芯和钢管混凝土的一体化浇注，因此支撑内芯的 制作与钢管混凝土的制作可以分开且同时进行，即在等待钢管中的混凝土初凝的同时，可 以进行支撑内芯的生产加工，缩短了成品的生产周期。
图1是现有传统一字形支撑内芯的制作流程示意图，图2是图1的A-A剖视图，图 3是图1的B-B剖视图；图4是传统钢管混凝土约束一字形内芯的防屈曲支撑构件的制作 流程示意图，图5是图4的C-C剖视图；图6是本实用新型的一字形支撑内芯的制作流程示 意图，图7是图6的D-D剖视图，图8是图6的A部放大图；图9是本实用新型的外包约束构件的制作流程示意图，图10是图9的E-E剖视图，图11是图9的F-F剖视图，图12是图 9的G-G剖视图，图13是图9的H-H剖视图；图14是本实用新型方案一中的组合钢管混凝 土式防屈曲支撑的组装示意图，图15是图14的I-I剖视图，图16是图14的J-J剖视图； 图17是本实用新型方案二中的组合钢管混凝土式防屈曲支撑的组装示意图，图18图17的 K-K剖视图，图19是图17的L-L剖视图；图20是本实用新型的实际工程应用实例，图21是 图20的M-M剖视图。
具体实施方式
具体实施方式
一如图6 16所示，本实施方式的防屈曲支撑构件包括一字形支 撑内芯6和外包约束构件7，所述外包约束构件7由两根矩形钢管7-1、四个槽钢7-2、两个 第一垫板8和两个第二垫板9构成，每根矩形钢管7-1的两端面上位于长边的管壁上沿该 矩形钢管7-1的高度方向上各开有一个矩形豁口 7-4，两个矩形豁口 7-4相对设置，每个槽 钢7-2的一侧端面为斜面，每个槽钢7-2通过局部点焊固装在矩形豁口 7-4内，槽钢7-2的 最大高度与矩形豁口 7-4的高度相同，每个槽钢7-2的开口朝向矩形钢管7-1的外面，矩形 钢管7-1和两个槽钢7-2之间形成的空隙内灌注砂浆或混凝土形成砂浆或混凝土块7-3，所 述一字形支撑内芯6由一块支撑芯板6-1、四块变截面加劲肋板6-2和两块变截面端部连接 板6-3构成，所述支撑芯板6-1的两端各与一块变截面端部连接板6-3的一端对接并制成 一体，每个变截面端部连接板6-3的两个端面的中心各设有一块变截面加劲肋板6-2，且两 块变截面加劲肋板6-2与支撑芯板6-1和变截面端部连接板6-3固接形成十字型截面，两 个第一垫板8分别位于支撑芯板6-1的两侧面处，一字形支撑内芯6与两个第一垫板8被 夹在两根装有砂浆或混凝土块7-3的矩形钢管7-1之间，且每块变截面加劲肋板6-2设在 与其对应的槽钢7-2内，每个第一垫板8分别与两根矩形钢管7-1相对的外壁固接，所述外 包约束构件7的两个侧壁上各固接有一个第二垫板9。上述支撑芯板6-1先由火焰切割后通过刨边加工完成，把一字形支撑内芯6定位 于外包约束构件7中间，并在一字形支撑内芯6两侧对称放置第一垫板8，使得一字形支撑 内芯6与第一垫板8以及外包约束构件7之间存在一定的安装间隙，每侧的间隙约为1 2mm ；在确定好第一垫板8的位置后，通过角焊缝把其与两个矩形钢管7_1连接成为一体； 在外包约束构件7的两侧各添加一个第二垫板9并通过角焊缝与外包约束构件7连接成为 一体。
具体实施方式
二 如图6所示，本实施方式的每个变截面加劲肋板6-2依次由第一 支撑板6-2-1、过渡板6-2-2和连接板6-2-3构成且制成一体，所述连接板6_2_3的宽度和 厚度与槽钢7-2的槽深和槽宽相匹配，所述连接板6-2-3的横截面面积小于过渡板6-2-2 的横截面面积，过渡板6-2-2的横截面面积小于第一支撑板6-2-1的横截面面积，所述过渡 板6-2-2的外侧面为斜面，一字形支撑内芯6表面无需再进行无粘结处理，也无需在支撑内 芯上粘贴松软材料来预留轴向压缩空间。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三如图6-图13、图17 19所示，本实施方式的防屈曲支撑构件 包括一字形支撑内芯6和外包约束构件7，所述外包约束构件7由两根矩形钢管7-1、四个 槽钢7-2、两块第三垫板10、多对螺栓座11和多个螺栓12构成，每根矩形钢管7-1的两端 面上位于长边的管壁上沿该矩形钢管7-1的高度方向上各开有一个矩形豁口 7-4，两个矩形豁口 7-4相对设置，每个槽钢7-2的一侧端面为斜面，每个槽钢7-2通过局部点焊固装在 矩形豁口 7-4内，槽钢7-2的最大高度与矩形豁口 7-4的高度相同，每个槽钢7-2的开口朝 向矩形钢管7-1的外面，矩形钢管7-1和两个槽钢7-2之间形成的空隙内灌注砂浆或混凝 土形成砂浆或混凝土块7-3，所述一字形支撑内芯6由一块支撑芯板6-1、四块变截面加劲 肋板6-2和两块变截面端部连接板6-3构成，所述支撑芯板6-1的两端各与一块变截面端 部连接板6-3的一端对接并制成一体，每个变截面端部连接板6-3的两个端面的中心各设 有一块变截面加劲肋板6-2，且两块变截面加劲肋板6-2与支撑芯板6-1和变截面端部连接 板6-3固接形成十字型截面，两个第三垫板10分别位于支撑芯板6-1的两侧面处，一字形 支撑内芯6与第三垫板10被夹在两根装有砂浆或混凝土块7-3的矩形钢管7-1之间，且每 块变截面加劲肋板6-2设在与其对应的槽钢7-2内，外包约束构件7的侧壁上沿其高度方 向上分别固装有多对螺栓座11，所述第三垫板10位于每对螺栓座11之间，且第三垫板10 通过多个螺栓12与多对螺栓座11连接。上述支撑芯板6-1先由火焰切割后通过刨边加工完成，把一字形支撑内芯6定位 于外包约束构件7中间，并在一字形支撑内芯6两侧对称放置一块带螺栓孔的第三垫板10， 使得一字形支撑内芯6与第三垫板10以及外包约束构件7存在一定的安装间隙，每侧的间 隙约为1 2mm，多对螺栓座11通过螺栓12与第三垫板10初步拧紧，并把多对螺栓座11 与外包约束构件7的外侧壁通过角焊缝围焊连接成为一体，最后再把多对螺栓座11与第三 垫板10通过螺栓校紧。
具体实施方式
四如图6所示，本实施方式的每个变截面加劲肋板6-2依次由第一 支撑板6-2-1、过渡板6-2-2和连接板6-2-3构成且制成一体，所述连接板6_2_3的宽度和 厚度与槽钢7-2的槽深和槽宽相匹配，所述连接板6-2-3的横截面面积小于过渡板6-2-2 的横截面面积，过渡板6-2-2的横截面面积小于第一支撑板6-2-1的横截面面积，所述过渡 板6-2-2的外侧面为斜面。一字形支撑内芯6表面无需再进行无粘结处理，也无需在支撑 内芯上粘贴松软材料来预留轴向压缩空间。其它组成及连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五如图20和图21所示，本实施方式是将本实用新型安装在实际工 程中的一个实施例支撑内芯6两端的支撑节点板上钻孔后，再通过拼接板件15、高强螺栓 13，把支撑端部与框架节点板14进行连接，完成安装。
权利要求一种组合钢管混凝土式防屈曲支撑构件，所述防屈曲支撑构件包括一字形支撑内芯(6)和外包约束构件(7)，其特征在于所述外包约束构件(7)由两根矩形钢管(7-1)、四个槽钢(7-2)、两个第一垫板(8)和两个第二垫板(9)构成，每根矩形钢管(7-1)的两端面上位于长边的管壁上沿该矩形钢管(7-1)的高度方向上各开有一个矩形豁口(7-4)，两个矩形豁口(7-4)相对设置，每个槽钢(7-2)的一侧端面为斜面，每个槽钢(7-2)固装在矩形豁口(7-4)内，槽钢(7-2)的最大高度与矩形豁口(7-4)的高度相同，每个槽钢(7-2)的开口朝向矩形钢管(7-1)的外面，矩形钢管(7-1)和两个槽钢(7-2)之间形成的空隙内灌注砂浆或混凝土形成砂浆或混凝土块(7-3)，所述一字形支撑内芯(6)由一块支撑芯板(6-1)、四块变截面加劲肋板(6-2)和两块变截面端部连接板(6-3)构成，所述支撑芯板(6-1)的两端各与一块变截面端部连接板(6-3)的一端对接并制成一体，每个变截面端部连接板(6-3)的两个端面的中心各设有一块变截面加劲肋板(6-2)，且两块变截面加劲肋板(6-2)与支撑芯板(6-1)和变截面端部连接板(6-3)固接形成十字型截面，两个第一垫板(8)分别位于支撑芯板(6-1)的两侧面处，一字形支撑内芯(6)与两个第一垫板(8)被夹在两根装有砂浆或混凝土块(7-3)的矩形钢管(7-1)之间，且每块变截面加劲肋板(6-2)设在与其对应的槽钢(7-2)内，每个第一垫板(8)分别与两根矩形钢管(7-1)相对的外壁固接，所述外包约束构件(7)的两个侧壁上各固接有一个第二垫板(9)。
2.根据权利要求1所述组合钢管混凝土式防屈曲支撑构件，其特征在于每个变截面加 劲肋板(6-2)依次由第一支撑板(6-2-1)、过渡板(6-2-2)和连接板(6_2_3)构成且制成 一体，所述连接板(6-2-3)的宽度和厚度与槽钢(7-2)的槽深和槽宽相匹配，所述连接板 (6-2-3)的横截面面积小于过渡板(6-2-2)的横截面面积，过渡板(6-2-2)的横截面面积小 于第一支撑板(6-2-1)的横截面面积，所述过渡板(6-2-2)的外侧面为斜面。
3.一种组合钢管混凝土式防屈曲支撑构件，所述防屈曲支撑构件包括一字形支撑内 芯(6)和外包约束构件(7)，其特征在于所述外包约束构件(7)由两根矩形钢管(7-1)、四 个槽钢(7-2)、两块第三垫板(10)、多对螺栓座(11)和多个螺栓(12)构成，每根矩形钢管 (7-1)的两端面上位于长边的管壁上沿该矩形钢管(7-1)的高度方向上各开有一个矩形 豁口(7-4)，两个矩形豁口(7-4)相对设置，每个槽钢(7-2)的一侧端面为斜面，每个槽钢 (7-2)固装在矩形豁口(7-4)内，槽钢(7-2)的最大高度与矩形豁口(7-4)的高度相同，每 个槽钢(7-2)的开口朝向矩形钢管(7-1)的外面，矩形钢管(7-1)和两个槽钢(7-2)之间 形成的空隙内灌注砂浆或混凝土形成砂浆或混凝土块(7-3)，所述一字形支撑内芯(6)由 一块支撑芯板(6-1)、四块变截面加劲肋板(6-2)和两块变截面端部连接板(6-3)构成，所 述支撑芯板(6-1)的两端各与一块变截面端部连接板(6-3)的一端对接并制成一体，每个 变截面端部连接板(6-3)的两个端面的中心各设有一块变截面加劲肋板(6-2)，且两块变 截面加劲肋板(6-2)与支撑芯板(6-1)和变截面端部连接板(6-3)固接形成十字型截面， 两个第三垫板(10)分别位于支撑芯板(6-1)的两侧面处，一字形支撑内芯(6)与第三垫板 (10)被夹在两根装有砂浆或混凝土块(7-3)的矩形钢管(7-1)之间，且每块变截面加劲肋 板(6-2)设在与其对应的槽钢(7-2)内，外包约束构件(7)的侧壁上沿其高度方向上分别 固装有多对螺栓座(11)，所述第三垫板(10)位于每对螺栓座(11)之间，且第三垫板(10) 通过多个螺栓(12)与多对螺栓座(11)连接。
4.根据权利要求3所述组合钢管混凝土式防屈曲支撑构件，其特征在于每个变截面加劲肋板(6-2)依次由第一支撑板(6-2-1)、过渡板(6-2-2)和连接板(6_2_3)构成且制成 一体，所述连接板(6-2-3)的宽度和厚度与槽钢(7-2)的槽深和槽宽相匹配，所述连接板 (6-2-3)的横截面面积小于过渡板(6-2-2)的横截面面积，过渡板(6-2-2)的横截面面积小 于第一支撑板(6-2-1)的横截面面积，所述过渡板(6-2-2)的外侧面为斜面。
专利摘要组合钢管混凝土式防屈曲支撑构件，它涉及一种防屈曲支撑构件。本实用新型解决了现有防屈曲支撑构件中一字形支撑内芯加工成本高、无法确保其具有可靠的低周疲劳性能、砂浆或混凝土的现浇和振捣施工过程容易造成特殊松软材料板移位和无粘结材料板的局部损坏及生产周期长的问题。方案一一字形支撑内芯与两个第一垫板被夹在两根装有砂浆或混凝土块的矩形钢管之间侧，每个第一垫板分别与两根矩形钢管相对的外壁固接，每个垫板与外包约束构件固接；方案二一字形支撑内芯与第三垫板被夹在装有砂浆或混凝土块的两根矩形钢管之间，第三垫板通过多个螺栓与多对螺栓座连接。本实用新型用于建筑结构工程领域中的抗侧力构件中。
文档编号E04G25/02GK201627381SQ20102017003
公开日2010年11月10日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者吴斌, 梅洋, 赵俊贤 申请人:哈尔滨工业大学