CN102296721B - 一种带套管单杆方钢管支撑及其构造方法 - Google Patents
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Abstract
一种带套管单杆方钢管支撑及其制作方法，包括水平轴向对称的条状方钢管支撑，在方钢管支撑两端部分别各自嵌入一块扩口状端板，扩口状端板的大口端在方钢管支撑外部，扩口状端板的小口端的上下表面分别固定有一块加强板，在方钢管支撑外表面还套有与其同轴的套管；本发明解决了普通单杆钢支撑的受压刚度与受压屈曲承载力低、拉压往复作用下断裂变形早的问题，并确保了支撑的变形能力。
Description
技术领域
本发明属于钢支撑技术领域，具体涉及一种带套管单杆方钢管支撑及其构造方法。
背景技术
近年来，单杆钢支撑作为多层或高层建筑特别厂房中的抗侧力结构构件在工程中得到了广泛的应用。但是，普通单杆钢支撑有于易发生受压屈曲现象，受压承载力低，屈曲后抗侧刚度衰减快，屈曲后平面外变形大，导致支撑受拉性能与受压性能差异突出，实际建筑中需要沿每个设计方向均需布设多个受拉支撑，弥补水平荷载反向后原受拉支撑变为受压支撑后的刚度与承载力，导致支撑数量较多。另外，普通单杆支撑受压屈曲后平面外变形大，屈曲部位在往复拉压作用下支撑易发生断裂导致支撑完全退出工作，影响了结构整体的抗震性能发挥。如何提高单杆支撑的受压屈曲承载力，延缓支撑屈曲后的断裂，充分发挥钢支撑的功效，以改善带支撑结构的综合抗震性能特别提高建筑抗地震倒塌能力成为一个关键技术问题。
现有的改善单杆钢支撑的方案中，有增大支撑截面，从而减小单杆支撑的长细比，提高支撑受压时的刚度与承载力。其存在的问题是：增大了支撑截面尺寸，提高了支撑的抗压承载力，但更增加了支撑受拉状态时的刚度与承载力；材料用量增加；支撑长细比小后支撑的塑性变形能力降低，断裂会提早发生。
现有的改善单杆钢支撑的方案中还有一种采用防屈曲钢支撑(或屈曲约束支撑)的技术。其存在问题是：构造复杂，端部需要复杂的连接构造；支撑本身造价高；往复拉压作用下支撑的极限变形能力有限，断裂发生早。
现有的改善普通单杆支撑受压性能的方法有：增加杆件截面但是，面积增加同时提高了支撑承载力，造成结构刚度明显增加、受拉状态时材料的性能不能充分发挥，有抗震设计要求时导致结构吸收更多的地震能量。采用放屈曲支撑，通过加强外围的约束，保证材料拉压性能一致，但是，这种防屈曲支撑的连接构造复杂，造价是普通单杆支撑造价的几倍甚至十几倍，重要建筑使用效益明显，但对普通建筑造价难以接受。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种带套管单杆方钢管支撑及其构造方法，解决了普通单杆钢支撑的受压刚度与受压屈曲承载力低、拉压往复作用下断裂变形早的问题，并确保了支撑的变形能力。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种带套管单杆方钢管支撑，包括水平轴向对称的条状方钢管支撑1，方钢管支撑1两端部分别各自嵌入一块扩口状端板3，扩口状端板3的大口端在方钢管支撑1外部，扩口状端板3的小口端的上下表面分别固定有一块加强板4，在方钢管支撑1外表面还套有与其同轴的套管2。
所述的带套管单杆方钢管支撑的制作方法，其步骤如下：
步骤1：按照设计承载力与变形要求确定方钢管支撑1的长度与截面尺寸；
步骤2：选取其横向跨度要大于方钢管支撑1横向跨度的两块扩口状端板3；
步骤3：选取能套在方钢管支撑1的外表面的套管2，并对套管2两端开槽，然后防锈处理其内外表面；
步骤4：选取四块能嵌入方钢管支撑1内的加强板4；
步骤5：在方钢管支撑1两端沿轴向其内部嵌入式开槽，槽口大小要大于加强板4大小，将方钢管支撑1每一端用两块加强板4沿其槽口轴向置入方钢管支撑1的内部槽端，并分别在内部槽端将加强板4同方钢管支撑1焊接固定，保持每一端的两块加强板4上下相对留有空隙；
步骤6：对方钢管支撑1的内外表面、加强板4以及两块扩口状端板3进行防锈防腐处理；
步骤7：将一块扩口状端板3分别卡入方钢管支撑1一端槽口并且卡入的端部嵌入对应的两块加强板4上下相对留有空隙中，随后通过焊接方式将方钢管支撑1同该扩口状端板3焊接在一起；
步骤8：从方钢管支撑1的另一端将套管2套在方钢管支撑1外表面，然后将另一块扩口状端板3分别卡入方钢管支撑1另一端槽口并且卡入的端部嵌入对应的两块加强板4上下相对留有空隙中，随后通过焊接方式将方钢管支撑1同该另一块扩口状端板3焊接在一起；
步骤9：对扩口状端板3的端部以及方钢管支撑1的端部除锈后完成防锈防腐处理。
所述的确定方钢管支撑1的长度与截面尺寸，还要遵循方钢管支撑1截面的宽厚比不能超过预定的抗断裂塑性变形能力限制。
所述的选取其横向跨度要大于方钢管支撑1横向跨度的两块扩口状端板3时，还要保证扩口状端板3的承载力以及其与方钢管支撑1之间连接焊缝的承载力不低于方钢管支撑1的极限抗拉承载力，屈服与屈曲限制在方钢管支撑1内，且允许扩口状端板3平面外受弯屈服。
所述的选取四块能嵌入方钢管支撑1内的加强板4时，还要满足加强板4的横截面面积以及与方钢管支撑1之间焊缝的强度要能防止破坏发生在扩口状端板3与方钢管支撑1的交界区。
本发明的带套管单杆方钢管支撑，适用于钢筋混凝土框架结构、钢框架、底框结构等；可以作为结构抗侧元件提高结构的抗侧刚度与抗剪承载力，由于存在外围套管，可以提高支撑的受压屈曲承载力，基本消除普通支撑的受压性能缺陷。当地震力继续增大时，支撑出现屈服和塑性变形，以消耗输入结构的地震能量。由于芯材按照特定变形需求设计，能在到达设计变形之前稳定工作，不会发生断裂，从而约束结构的层间位移，同时，受拉支撑的存在能与周围梁柱形成几何不变体系，防止结构过早形成层屈服机制而发生倒塌。提高结构的抗倒塌能力。
附图说明
图1是本发明的带套管单杆方钢管支撑的主视图。
图2是本发明的带套管单杆方钢管支撑的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更详细的说明。
如图1、图2所示，带套管单杆方钢管支撑，包括水平轴向对称的条状方钢管支撑1，方钢管支撑1两端部分别各自嵌入一块扩口状端板3，扩口状端板3的大口端在方钢管支撑1外部，扩口状端板3的小口端的上下表面分别固定有一块加强板4，在方钢管支撑1外表面还套有与其同轴的套管2。
所述的带套管单杆方钢管支撑的制作方法，其步骤如下：
步骤1：按照设计承载力与变形要求确定方钢管支撑1的长度与截面尺寸；
步骤2：选取其横向跨度要大于方钢管支撑1横向跨度的两块扩口状端板3；
步骤3：选取能套在方钢管支撑1的外表面的套管2，并对套管2两端开槽，然后防锈处理其内外表面；
步骤4：选取四块能嵌入方钢管支撑1内的加强板4；
步骤5：在方钢管支撑1两端沿轴向其内部嵌入式开槽，槽口大小要大于加强板4大小，将方钢管支撑1每一端用两块加强板4沿其槽口轴向置入方钢管支撑1的内部槽端，并分别在内部槽端将加强板4同方钢管支撑1焊接固定，保持每一端的两块加强板4上下相对留有空隙；
步骤6：对方钢管支撑1的内外表面、加强板4以及两块扩口状端板3进行防锈防腐处理；
步骤7：将一块扩口状端板3分别卡入方钢管支撑1一端槽口并且卡入的端部嵌入对应的两块加强板4上下相对留有空隙中，随后通过焊接方式将方钢管支撑1同该扩口状端板3焊接在一起；
步骤8：从方钢管支撑1的另一端将套管2套在方钢管支撑1外表面，然后将另一块扩口状端板3分别卡入方钢管支撑1另一端槽口并且卡入的端部嵌入对应的两块加强板4上下相对留有空隙中，随后通过焊接方式将方钢管支撑1同该另一块扩口状端板3焊接在一起；
步骤9：对扩口状端板3的端部以及方钢管支撑1的端部除锈后完成防锈防腐处理。
所述的确定方钢管支撑1的长度与截面尺寸，还要遵循方钢管支撑1截面的宽厚比不能超过预定的抗断裂塑性变形能力限制。所述的选取其横向跨度要大于方钢管支撑1横向跨度的两块扩口状端板3时，还要保证扩口状端板3的承载力以及其与方钢管支撑1之间连接焊缝的承载力不低于方钢管支撑1的极限抗拉承载力，屈服与屈曲限制在方钢管支撑1内，且允许扩口状端板3平面外受弯屈服。所述的选取四块能嵌入方钢管支撑1内的加强板4时，还要满足加强板4的横截面面积以及与方钢管支撑1之间焊缝的强度要能防止破坏发生在扩口状端板3与方钢管支撑1的交界区。
Claims (4)
1.一种带套管单杆方钢管支撑的制作方法，所述带套管单杆方钢管支撑包括水平轴向对称的条状方钢管支撑（1），方钢管支撑（1）两端部分别各自嵌入一块扩口状端板（3），扩口状端板（3）的大口端在方钢管支撑（1）外部，扩口状端板（3）的小口端的上下表面分别固定有一块加强板（4），在方钢管支撑（1）外表面还套有与其同轴的套管（2）；
其特征在于，其步骤如下：
步骤1：按照设计承载力与变形要求确定方钢管支撑（1）的长度与截面尺寸；
步骤2：选取其横向跨度要大于方钢管支撑（1）横向跨度的两块扩口状端板（3）；
步骤3：选取能套在方钢管支撑(1)的外表面的套管(2)，并对套管(2)两端开槽，然后防锈处理其内外表面；
步骤4：选取四块能嵌入方钢管支撑(1)内的加强板(4)；
步骤5：在方钢管支撑(1)两端沿轴向在其内部嵌入式开槽，槽口大小要大于加强板(4)大小，用两块加强板(4)沿槽口轴向置入方钢管支撑(1)的内部槽端，并分别在内部槽端将加强板(4)同方钢管支撑(1)焊接固定，保持每一端的两块加强板(4)上下相对留有空隙；
步骤6：对方钢管支撑(1)的内外表面、加强板(4)以及两块扩口状端板(3)进行防锈防腐处理；
步骤7：将一块扩口状端板(3)卡入方钢管支撑(1)一端槽口并且卡入的端部嵌入对应的两块加强板(4)上下相对留有空隙中，随后通过焊接方式将方钢管支撑(1)同该扩口状端板(3)焊接在一起；
步骤8：从方钢管支撑(1)的另一端将套管(2)套在方钢管支撑1外表面，然后将另一块扩口状端板(3)卡入方钢管支撑(1)另一端槽口并且卡入的端部嵌入对应的两块加强板(4)上下相对留有空隙中，随后通过焊接方式将方钢管支撑(1)同该另一块扩口状端板(3)焊接在一起；
步骤9：对扩口状端板(3)的端部以及方钢管支撑(1)的端部除锈后完成防锈防腐处理。
2.根据权利要求1所述的带套管单杆方钢管支撑的制作方法，其特征在于，所述的确定方钢管支撑（1）的长度与截面尺寸，还要遵循方钢管支撑（1）截面的宽厚比不能超过预定的抗断裂塑性变形能力限制。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的带套管单杆方钢管支撑的制作方法，其特征在于，所述的选取其横向跨度要大于方钢管支撑（1）横向跨度的两块扩口状端板（3）时，还要保证扩口状端板（3）的承载力以及其与方钢管支撑（1）之间连接焊缝的承载力不低于方钢管支撑（1）的极限抗拉承载力，屈服与屈曲限制在方钢管支撑（1）内，且允许扩口状端板（3）平面外受弯屈服。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的带套管单杆方钢管支撑的制作方法，其特征在于，所述的选取四块能嵌入方钢管支撑（1）内的加强板（4）时，还要满足加强板（4）的横截面面积以及与方钢管支撑（1）之间焊缝的强度要能防止破坏发生在扩口状端板（3）与方钢管支撑（1）的交界区。
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