CN103967154A - 十字形角钢装配式钢结构自复位-预应力防屈曲支撑 - Google Patents
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Abstract
十字形角钢装配式钢结构自复位-预应力防屈曲支撑，属建筑施工技术领域。其包括内部十字型耗能内芯、外围钢管约束构件、预应力索三部分。所述内部十字型耗能内芯板为十字型双片钢板。将两片一字型钢板垂直相交焊接在一起，构成十字形双片角钢；削弱芯片板中部，呈圆弧形。耗能内芯一端为两块与之垂直的连接板：上连接板、下连接板与耗能内芯垂直焊接连接。支撑构件端部最外连接板带有螺栓孔，将高强螺栓与框架连接在一起。上连接板、下连接板由短加劲肋焊接连接在一起。当水平力作用于结构时，所述十字型角钢装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的支撑结构形式，特别是建筑领域应用的一种十字型角钢装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑。
背景技术
传统支撑因其刚度大，在强震作用下拉应力通常超过弹性极限而屈服，产生不可恢复的残余变形；受压时则容易受发生压屈曲。在地震反复作用下，其耗能效果不大，也难以较好的保护主体结构不受破坏。
防屈曲支撑构件作为应用于多、高层结构中的抗侧力耗能装置，在中震或大震作用下，防屈曲支撑构件在拉、压时均能实现全截面充分屈服而不出现支撑构件的整体或局部屈曲破坏，使原来通过主体结构梁端塑性铰的耗能方式转变为只在防屈曲支撑部件上集中耗能，从而较好地保护了主体结构。但是传统防屈曲支撑在强震作用下产生的残余变形仍不可恢复，并且传统防屈曲支撑还具有混凝土外围约束构件所导致的加工精度控制困难、湿作业工作量大等诸多问题。
最近几年，国内外学者对装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑的研究还很少，并未真正实现钢结构自复位预应力防屈曲支撑的工业化快速、集成生产，体现钢结构的优势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有上述缺陷，提供一种新型十字型角钢装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑，该发明能够实现主体钢结构和支撑构件的快速、合理安装。并且在小震下具有很强的承载力、通过提高其初始受拉承载力，减小甚至消除其在大震下的残余变形，具有很强的耗能能力。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
十字型角钢装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑包括内部十字型耗能内芯、外围钢管约束构件、预应力索三部分。
其特征在于：所述内部十字型耗能内芯板为十字型双片钢板。将两片一字型钢板垂直相交焊接在一起，构成十字形双片角钢；为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形。耗能内芯一端为两块与之垂直的连接板：上连接板、下连接板与耗能内芯垂直焊接连接。支撑构件端部最外连接板带有螺栓孔，将高强螺栓与框架连接在一起。上连接板、下连接板由短加劲肋焊接连接在一起。短加劲肋与两板均垂直，预应力索对称布置在耗能内芯的两侧；穿过外部框架约束构件角钢中间的横向加劲肋，其两端分别与内部耗能内芯粱端的上连接板相连。
所述外围角钢约束构件为四个角钢，四个角钢排成十字形，两两相对的肢背用螺栓连接，相对的肢间用螺栓连接。每个螺栓套有套管，套管长度与耗能内芯厚度相同。套筒位于螺栓连接的两肢背间。每个角钢的双肢间均连有横向加劲肋。角钢两端各套入一段方钢管，方钢管一端加设两块固定板，以固定支撑柱，将弹簧套在支撑柱上，十字型内部耗能内芯插入外围角钢约束构件的中间空隙中。
在工厂将所述内部十字型耗能内芯、外围钢管约束构件两部分组装连接在一起。在现场将所述工字型装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑用高强螺栓与框架相连接。当水平力作用于结构时，所述十字型角钢装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力，使结构的层间位移为较小值，满足规范的要求。
本发明可以获得如下有益效果：
本发明采用施工阶段能够实现快速装配式并能够有效抵抗水平侧移的高层钢结构自复位预应力支撑体系。这种结构形式不仅能够有效地实现钢结构构件加工的工业化而且能够极大地提高施工速度并大幅度降低用钢量。
附图说明
图1本发明自复位支撑构件构造图
图2本发明支撑构件构造分解图
图3本发明自复位支撑构件内部耗能内芯图
图4本发明自复位支撑构件外部约束构件图
图5本发明支撑构件预应力索图
其中，1-支撑柱；2-弹簧；3-方钢管；4-内部耗能内芯；5-上连接板；6-下连接板；7-上下连接板加劲肋；8-外部约束构件角钢；9-套管；10-角钢加劲肋；11-方钢管端板；12-弹簧挤压板；13-角钢端板；14-预应力索。
具体实现方式
下面结合附图具体说明所述结构体系的实现方式。
如图1-2所示，结构自复位支撑构件，所述为一种角钢装配式钢结构自复位预应力防屈曲支撑，该支撑由内部耗能内芯4、外围角钢约束构件8、弹簧2三部分构成；内部耗能内芯4插入外围角钢约束构件8的中间空隙中。支撑柱1穿过内芯连接板12对称布置角钢端部，支撑柱固定在角钢端板13与方钢管端板11之间；弹簧2套在支撑柱1上，加设在内芯连接板12与角钢端板13之间。弹簧2只在内芯连接板12挤压时起作用；为使内部耗能内芯4轴向变形耗能，使得内部耗能内芯4比外围角钢约束构件8长；
如图2所示：所述角钢两端各套入一段方钢管3，方钢管3与角钢端板13焊接连接，方钢管3一端加设两块固定板，即方钢管端板11，另一端与角钢端板13焊接相连，以固定支撑柱1；将弹簧2套在支撑柱1上，内芯的对应位置处，上下各焊接一块带孔的板，即内芯连接板12，内芯连接板上所带孔的孔径大小与支撑柱直径相等，以使支撑柱1能穿过此板；弹簧2设在内芯连接板12与角钢端板13之间，在内芯连接板移动时挤压弹簧起防屈曲作用；
如图3所示：所述内部耗能内芯4为十字型双片钢板。将两片一字型钢板垂直相交焊接在一起，构成十字形双片角钢；为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形。耗能内芯一端为两块与之垂直的连接板：上连接板5、下连接板6与耗能内芯垂直焊接连接。支撑构件端部最外连接板带有螺栓孔，将高强螺栓与框架连接在一起。上连接板5、下连接板6由短加劲肋焊接连接在一起。短加劲肋与两板均垂直。内芯连接板12用来约束支撑柱1，并随内芯板的抽动来压缩弹簧2；
如图4所示：所述外围角钢约束构件8为四个角钢，四个角钢排成十字形，两两相对的肢背用螺栓连接，相对的肢间用螺栓连接。每个螺栓套有套管9，套管9长度与耗能内芯厚度相同。套筒9位于螺栓连接的两肢背间。每个角钢的双肢间均连有横向加劲肋。
如图5所示：结构自复位预应力支撑构件的预应力构件中，预应力索14对称布置在耗能内芯9的两侧；穿过外部框架约束构件角钢中间的横向加劲肋4，其两端分别与内部耗能内芯粱端的上连接板11相连，连接点位于两相邻短加劲肋13区格的中心。
Claims (1)
1.十字形角钢装配式钢结构自复位-预应力防屈曲支撑，其特征在于：
该支撑主要由内部耗能内芯（4）、外围角钢约束构件（8）、弹簧（2）三部分构成；内部耗能内芯（4）插入外围角钢约束构件（8）的中间空隙中；支撑柱（1）穿过内芯连接板（12）对称布置角钢端部，支撑柱固定在角钢端板（13）与方钢管端板（11）之间；弹簧（2）套在支撑柱（1）上，加设在内芯连接板（12）与角钢端板（13）之间；弹簧（2）只在内芯连接板（12）挤压时起作用；为使内部耗能内芯（4）轴向变形耗能，使得内部耗能内芯（4）比外围角钢约束构件（8）长；
所述角钢两端各套入一段方钢管（3），方钢管（3）与角钢端板（13）焊接连接，方钢管（3）一端加设两块固定板，即方钢管端板（11），另一端与角钢端板（13）焊接相连，以固定支撑柱（1）；将弹簧（2）套在支撑柱（1）上，内芯的对应位置处，上下各焊接一块带孔的板，即内芯连接板（12），内芯连接板上所带孔的孔径大小与支撑柱直径（相等，以使支撑柱（1）能穿过此板；弹簧（2）设在内芯连接板（12）与角钢端板（13）之间，在内芯连接板移动时挤压弹簧起防屈曲作用；
所述内部耗能内芯（4）为十字型双片钢板；将两片一字型钢板垂直相交焊接在一起，构成十字形双片角钢；为使耗能内芯易于进入塑性耗能，削弱芯片板中部，呈圆弧形；耗能内芯一端为两块与之垂直的连接板：上连接板（5）、下连接板（6）与耗能内芯垂直焊接连接；支撑构件端部最外连接板带有螺栓孔，将高强螺栓与框架连接在一起；上连接板（5）、下连接板（6）由短加劲肋焊接连接在一起；短加劲肋与两板均垂直；内芯连接板（12）用来约束支撑柱（1），并随内芯板的抽动来压缩弹簧（2）；
所述外围角钢约束构件（8）为四个角钢，四个角钢排成十字形，两两相对的肢背用螺栓连接，相对的肢间用螺栓连接；每个螺栓套有套管（9），套管（9）长度与耗能内芯厚度相同；套筒（9）位于螺栓连接的两肢背间；每个角钢的双肢间均连有横向加劲肋；
结构自复位预应力支撑构件的预应力构件中，预应力索（14）对称布置在耗能内芯（9）的两侧；穿过外部框架约束构件角钢中间的横向加劲肋（4），其两端分别与内部耗能内芯粱端的上连接板（11）相连，连接点位于两相邻短加劲肋（13）区格的中心。
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