一种波浪腹板连接的四分肢预应力防屈曲构件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型的波浪腹板连接的四分肢预应力防屈曲构件，属于结构工程技术领域。
【背景技术】
[0002]防屈曲构件一般由内核构件与外围约束构件两部分组成，是一种具有卓越消能减震效果的新型抗侧力构件。在小震作用下，防屈曲构件内核保持弹性，为主体结构提供足够的抗侧刚度；在中震和大震作用下，外围构件对内核构件提供足够的约束，使内核在拉压反复荷载作用下全截面进入屈服，其滞回曲线饱满，能够消耗地震输入的能量，广泛应用于新建结构与已有结构的加固中。
[0003]传统式防屈曲构件一般采用整体截面形式，内核构件一般采用低屈服点高延性钢材，设计成“一”字形板件或者“十”字形组合截面形式；外围约束构件采用圆钢管或者方钢管内灌混凝土形成的组合截面；内核构件与外围约束构件之间留有一定间隙，表面涂装特制无粘结材料，使其相互分离又能相对滑移，防止内核构件受压屈服时引起的横向膨胀而被塞死。但是传统式防屈曲构件在轴向受压时，外围约束构件受弯矩作用会导致混凝土开裂，从而降低外围约束构件的抗弯刚度，降低防屈曲构件在中震和大震作用下的耗能能力。因此，本申请人在此之前发明了在混凝土体内施加预应力拉索形成“一种预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件”，解决了外围约束钢管混凝土构件因受弯而导致的混凝土材料提前开裂的问题，使其外围约束构件的刚度不因混凝土开裂而退化，提高了防屈曲构件在中震和大震作用下的承载能力。
[0004]然而随着高层结构的发展，对防屈曲构件需求不再仅仅是布置在一个单层框架内，而是需要发展成为跨越多个楼层的超大吨位及超长尺寸的支撑耗能构件。显然传统式防屈曲构件以及单根的预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件不能满足这种需求。而分离式防屈曲构件的提出，将两个防屈曲分肢通过平腹板或波浪腹板或缀板相连，使得外围约束构件的截面得以展开，提高了外围约束构件的刚度以及构件的整体承载力，但两个分肢形成的分离式防屈曲构件，其截面有强轴和弱轴之分，构件绕弱轴的承载力远小于构件绕强轴的承载力，截面展开的优势没有得到发挥且浪费材料。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提出了波浪腹板连接的四分肢预应力防屈曲构件。这种用波浪腹板连接的四分肢预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件由四个完全相同的十字形内核预应力钢管混凝土约束型防屈曲支撑分肢、四块波浪腹板、端部加强钢管及两块端板组成。每个十字形内核预应力钢管混凝土约束型防屈曲支撑分肢均由十字形内核耗能构件、无粘结材料、外围矩形约束钢管、预应力索和混凝土共同组成。四个分肢沿轴线方向平行布置，依次通过四块波浪腹板焊接连接形成正方形截面的格构式防屈曲构件，四个分肢作为整体共同工作。每个分肢的十字形内核截面在端部进行放大，从而形成抗弯刚度较大的外伸段并与端板焊接。在端板上开螺栓孔，且通过高强度螺栓实现与框架构件的铰接或刚接连接。同时在每个分肢的外围约束钢管端部焊接加强方钢管，加强各分肢的外围约束构件在端部的协同作用。此外，波浪腹板具有面外弯曲刚度大、受剪屈曲荷载大，用作联系多个分肢的腹板可以做的高而薄，与平腹板比较具有较高的经济效益。
[0006]本发明提出的一种波浪腹板连接的多分肢预应力防屈曲构件，其特征在于，该防屈曲构件包括四个十字形内核预应力钢管混凝土约束型防屈曲支撑分肢，四块波浪腹板6、两块端部盖板7和八根端部加强方钢管9 ;所述构件中的四个十字形内核预应力钢管混凝土约束型防屈曲支撑分肢均含有十字形内核耗能构件1、无粘结材料2、外围约束方钢管3、预应力索4和混凝土 5 ;所述四个分肢沿轴线方向平行布置，依次通过四块波浪腹板焊接连接形成正方形截面的格构式防屈曲构件，四个分肢作为整体共同工作。
[0007]在上述防屈曲构件中，所述十字形内核预应力钢管混凝土约束型防屈曲支撑分肢共四个，其截面尺寸相同。
[0008]在上述防屈曲构件中，所述每个分肢的十字形内核耗能构件的截面在端部进行放大，形成抗弯刚度较大的外伸段，然后焊接到端板上；在所述端板上开螺栓孔，通过高强度螺栓实现与框架构件的铰接或刚接连接；在所述每个分肢的外围约束的钢管端部，焊接端部加强方钢管，加强各分肢的外围约束构件在端部的联系。
[0009]本发明的优点主要有:(I)格构式截面增大了防屈曲构件整体截面的惯性矩及整体抗弯刚度，且由于波浪腹板具有较大的平面外刚度可做得高而薄，最大效率地提高了支撑的承载效率并节约了材料，适用于大吨位超长防屈曲构件的设计；(2)正方形截面使得构件平面内和平面外的长细比基本保持一致，不会出现弱轴先于强轴失稳的问题；(3)在腹板焊接后给各个分肢再施加预应力，连接分肢的波浪腹板不会分担预应力，因此预应力的施加时间灵活，在腹板焊接前后均可；(4)波浪腹板为各个防屈曲支撑分肢提供连续的侧向支撑，防止分肢失稳先于整体失稳发生；(5)各分肢采用预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件，可以充分利用混凝土的抗压强度，使得混凝土不会提前受拉开裂，使各分肢的承载力得到有效利用；(6)支撑端部由十字形内核耗能构件截面扩大后与端板焊接形成，通过高强螺栓可方便地与框架构件连接；(7)补充了大吨位超长防屈曲构件的种类以及连接方式，为结构设计与加固提供了更大的选择范围。
【附图说明】
[0010]图1为本发明波浪腹板连接的多分肢预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件的截面图；
[0011]图2为本发明波浪腹板连接的多分肢预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件的侧视图；
[0012]图3为本发明波浪腹板连接的多分肢预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件的三维图；
[0013]图4为本发明波浪腹板连接的多分肢预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件的三维分解图；
[0014]图5为本发明波浪腹板连接的多分肢预应力钢管混凝土约束型防屈曲构件中防屈曲支撑分肢的三维分解图。
【具体实施方式】