抗屈曲的钢结构组件的制作方法

本发明属于钢材结构技术领域，具体涉及一种抗屈曲的钢结构组件。

背景技术：

屈曲失稳破坏是钢结构构件破坏的一种主要形式，通常出现较突然，会造成较严重的损失。在世界各国的工程史上，因压杆失稳破坏而造成的事故屡见不鲜。近年来，我国钢结构的发展很快，由于经验不足或过高追求经济性，出现了许多稳定承载力安全储备较低的结构，甚至有一些发生了失稳破坏；还有一些结构因使用荷载提高、腐蚀破坏、施工失误等原因也造成了结构稳定承载力不足。

随着我国钢结构建设规模的逐年增大，对这类钢结构进行加固的需求将越来越强烈。国内大量的输电钢塔亟待进行加固，但多数钢塔在野外，交通不便，缺少适合的加固方法，因此迫切需要研发施工简单、用材轻便、效果显著的钢结构加固技术，以提高重要工程结构的可靠性。

目前，实际工程中对钢结构进行加固的主要方法有构件替换、减轻荷载、改变结构体系、加大构件截面和连接强度、预应力拉索等，这些方法都有其适用条件和范围，有些很难满足施工和使用的要求，如不能拆卸、不能明火等；有些会给结构带来新的问题，如局部损伤、残余应力等。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种抗屈曲的钢结构组件，该抗屈曲的钢结构组件的抗屈曲能力强，且生产制造简单、成本低。

根据本发明实施例的抗屈曲的钢结构组件，包括：钢构件；中空织物层，所述中空织物层设于所述钢构件的外表面，所述中空织物层通过砂浆或胶黏剂与所述钢构件连接形成一体,向所述中空织物层浇灌树脂使其瞬间吸收树脂，并使得所述中空织物层的厚度方向纤维在毛细作用效果下形成中空夹层结构，从而在所述钢构件的外表面形成中空的外支撑体系。

根据本发明实施例的抗屈曲的钢结构组件，通过在钢构件的外表面设中空织物层，有效提高了钢结构组件的抗屈曲能力。

另外，根据本发明实施例的抗屈曲的钢结构组件，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述抗屈曲的钢结构组件还包括：纤维增强复合材料层，所述纤维增强复合材料层设于所述中空织物层的外表面。

根据本发明的一个实施例，所述钢构件的截面为闭口截面，所述闭口截面为圆形截面或方形截面，所述中空织物层绕设于所述钢构件的外周面。

根据本发明的一个实施例，所述钢构件的截面为开口截面，所述开口截面为工字型截面、槽型或十字型。

根据本发明的一个实施例，所述抗屈曲的钢结构组件还包括：砂浆层，所述砂浆层设于所述中空织物层或所述纤维增强复合材料层的外表面。

根据本发明的一个实施例，所述中空织物层为玻璃纤维层、连续玄武岩纤维层、碳纤维层、混杂纤维层或芳纶纤维层。

根据本发明的一个实施例，所述钢结构组件的加工方法包括如下步骤：对所述钢构件表面进行喷砂处理；t小时之后对所述钢构件表面进行清洗；将所述中空织物粘贴于所述钢构件的表面；对所述中空织物灌胶成型；对所述中空织物灌注砂浆；对于闭口截面，可将所述纤维增强复合材料设于所述中空织物层的表面，并对所述纤维增强复合材料层喷涂砂浆,以提高抗火性能；对于开口截面，可对所述中空织物层外表面喷涂砂浆,以提高抗火性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的钢构件组件的立体图；

图2是根据本发明一个实施例的钢构件组件的剖视图；

图3是根据本发明另一个实施例的钢构件组件的剖视图；

图4是根据本发明另一个实施例的钢构件组件的剖视图；

图5是根据本发明另一个实施例的钢构件组件的剖视图。

附图标记：

钢结构组件100；

钢构件10；

中空织物层20；砂浆21；

纤维增强复合材料层30；

砂浆层40。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照图1-图5描述根据本发明实施例的抗屈曲的钢结构组件100。

根据本发明实施例的抗屈曲的钢结构组件100大体可以包括：钢构件10和中空织物层20。钢构件10的类型可以为：受压钢构件、受弯钢构件、压弯钢构件、受扭钢构件、网加或网壳的钢杆构件、受剪钢构件和薄壁钢构件等。

具体地，中空织物层20设于钢构件10的外表面，中空织物层20通过砂浆21或胶黏剂与钢构件10连接形成一体。

中空织物是一种新型的夹层结构材料，为三维机织复合材料，其预成型件由纤维(作为芯材)在其厚度方向(如图1和图2的径向方向上)将上下两层面板连接起来，面板和芯层一次整体成型而成。向中空织物层20浇灌树脂使其瞬间吸收树脂，并使得中空织物层20的厚度方向纤维在毛细作用效果下形成中空夹层结构，从而在钢构件10的外表面形成中空的外支撑体系。

其中，中空织物层20可以为玻璃纤维层、连续玄武岩纤维层、碳纤维层、混杂纤维层或芳纶纤维层的至少之一。

中空织物具有如下优点：物质轻、抗分层性能好；相比于普通的纤维增强复合材料，中空织物横向强度和模量高，抗剪强度和模量高，对于薄壁钢构件局部屈曲的提高效果更好。

由此，根据本发明实施例的抗屈曲的钢结构组件100，通过在钢构件10的外表面设中空织物层20，有效提高了钢结构组件100的抗屈曲能力。

在本发明的一些实施例中，钢结构组件100还包括：纤维增强复合材料层30(frp)。frp是由玻璃纤维或碳纤维等高性能纤维与树脂基体混合,经过一定的加工工艺复合而成的非金属材料。frp具有轻质、高强、施工成型方便、耐腐蚀、抗弯承载力、抗弯刚度和抗剪承载力等显著优点。由此，可以进一步增强钢结构组件100的抗屈曲能力。

可选实施例中，钢构件10的截面闭口截面，闭口截面可以为圆形截面或方形截面，中空织物层20绕设于钢构件10的外周面。如图1-图3所示，钢构件10的表面由内向外依次设有中空织物层20和纤维增强复合材料层30。当然，可以理解的是，上述仅是示意性的，并不是对本发明保护范围的限制，纤维增强复合材料层30的外表面可以设有砂浆层40，由此，可以增强钢结构组件100的刚度和承载能力。

可选地示例中，在对钢构件10设置纤维增强复合材料层30之前，可以对中空织物层20进行灌胶处理，在灌胶处理之后可以对中空织物层20进灌注砂浆21，由此，可以有效提高钢构件10的刚度和承载能力。

另一些可选实施例中，钢构件10的截面为开口截面，开口截面可以为工字型、槽型或十字型。如图4所示，在工字型钢构件10的上梁和下梁由内到外依次设有中空织物层20和砂浆层40。由此，可以有效提高钢构件10的耐腐蚀性和防火性。如图5所示，在工字型钢构件10的中梁由内到外依次设有中空织物层20和砂浆层40。

其中，在喷砂浆层40之前可以对中空织物层20进行灌胶处理，在灌胶处理之后可以对中空织物层20进灌注砂浆21，由此，可以有效提高钢构件10的刚度和承载能力。

根据本发明一个实施例的钢结构组件的加工方法包括如下步骤：对钢构件表面进行喷砂处理；t小时之后对钢构件表面进行清洗；将中空织物粘贴于钢构件的表面；对所述中空织物灌胶成型；对所述中空织物灌注砂浆；对于闭口截面，可将所述纤维增强复合材料设于所述中空织物层的表面，并对所述纤维增强复合材料层喷涂砂浆,以提高抗火性能；对于开口截面，可对所述中空织物层外表面喷涂砂浆,以提高抗火性能。

对于钢构件的清洗可以采用丙酮溶液，由此，可以对喷砂过后的钢构件表面进行有效地清洁，去除钢构件表面锈等杂质。

可选地，在喷砂处理24小时之后，对钢构件表面进行清洗。由此，可以有效去除钢构件表面锈等杂质。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“、底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。