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加橫向約束的h型鋼構(gòu)件的制作方法

文檔序號:1942585閱讀:182來源:國知局
專利名稱:加橫向約束的h型鋼構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型主要涉及到用于建筑結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件領(lǐng)域,特指一種可用于抗震地區(qū)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件。
背景技術(shù)
鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費(fèi)用省、占用面積小、工業(yè)化程度高、外形美觀等一系列優(yōu)點(diǎn),與混凝土結(jié)構(gòu)相比,采用鋼結(jié)構(gòu)更加環(huán)保且還可再次利用,也是易于產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu)。美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家在工程建設(shè)中廣泛采用鋼結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)建筑要占整個(gè)建筑的40%以上,而目前我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑所占的比重還不到5%,這與過去我國鋼材產(chǎn)量不足有關(guān)。近年來我國鋼產(chǎn)量大幅度提升,轉(zhuǎn)而成為供大于求?!吨袊ㄖ夹g(shù)政策》(1996-2010)的公布,對鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展是一個(gè)有力的推動(dòng),開創(chuàng)了鋼結(jié)構(gòu)在建筑中應(yīng)用的新時(shí)期,使建筑鋼結(jié)構(gòu)得到了迅速發(fā)展?!秶医ㄖ摻Y(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要(草案)》指出十五期間建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展目標(biāo)是爭取達(dá)到每年建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材占全國鋼材產(chǎn)量的3%;2015年建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展目標(biāo)是爭取每年建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量達(dá)到鋼材總產(chǎn)量的6%??梢灶A(yù)見,今后鋼結(jié)構(gòu)將越來越多的應(yīng)用于建筑工程中。
H型鋼是一種截面經(jīng)優(yōu)化而形成的各項(xiàng)性能均優(yōu)于普通工字鋼的型材。H型鋼依據(jù)制造工藝不同可分為熱軋H型鋼和焊接H型鋼。H型鋼可作為各類鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要用材。據(jù)統(tǒng)計(jì),在世界最高的13棟高層鋼結(jié)構(gòu)中基本都是采用H型鋼組成結(jié)構(gòu)受力體系,其H型鋼用鋼量占總用鋼量的40%~80%。上世紀(jì)90年代馬鋼利用國產(chǎn)設(shè)備對650軋機(jī)進(jìn)行改造建成了第一條H型鋼生產(chǎn)線。以后萊鋼、鞍山一軋、江陰興澄等引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)備相繼建成了熱軋H型鋼生產(chǎn)線。據(jù)估計(jì)2005年我國H型鋼產(chǎn)能近400萬噸,并在天津、北京、山東、河北、安徽等地推出了一批鋼結(jié)構(gòu)住宅示范工程。H型鋼應(yīng)用之所以這么廣泛是因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)(1)與工字鋼相比翼緣寬,側(cè)向剛度大;翼緣兩表面相互平行,連接構(gòu)造方便;(2)與混凝土結(jié)構(gòu)相比結(jié)構(gòu)自重輕,施工速度快。另外對于軋制H型鋼,由于沒有焊縫,殘余應(yīng)力小、延性好。
1995年發(fā)生在日本Hyogoken-Nanbu的強(qiáng)烈地震中,鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生的典型破壞主要有局部屈曲、脆性斷裂和低周疲勞破壞。鋼構(gòu)件之所以在彎矩最大截面附近產(chǎn)生局部失穩(wěn)破壞,主要是由于設(shè)計(jì)中對鋼構(gòu)件有重要影響的板件寬厚比的限值不能滿足循環(huán)荷載作用下的塑性變形和耗能要求,特別是在軸向荷載比較大的情況下,情況更加明顯。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題,本實(shí)用新型提供一種能夠有效增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能、提高其延性,且成本較低、施工簡便的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,從而解決了H型鋼構(gòu)件在地震作用下所出現(xiàn)的局部穩(wěn)定問題,提高其穩(wěn)定性。
為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型提出的解決方案為一種加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該H型鋼構(gòu)件為鋼梁或鋼柱,其特征在于所述鋼梁或鋼柱上靠近端部或底部處設(shè)有橫向約束并在橫向約束和鋼梁或鋼柱的端部或底部之間設(shè)有柔性隔墊,該橫向約束包括包裹于H型鋼構(gòu)件周邊的外包物以及設(shè)于H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間空腔內(nèi)的填充物;所述外包物與H型鋼構(gòu)件的外輪廓之間設(shè)有第一間隙,所述填充物與H型鋼構(gòu)件表面之間設(shè)有第二間隙。
所述外包物為包裹于H型鋼構(gòu)件外輪廓的纖維增強(qiáng)塑料布、或鋼環(huán)、或鋼板、或鋼筋混凝土、或鋼絲網(wǎng)砂漿外包殼。
所述填充物為混凝土。
所述外包物與H型鋼構(gòu)件外輪廓之間的第一間隙以及填充物與H型鋼構(gòu)件表面之間的第二間隙中填充有柔性材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)就在于1、本實(shí)用新型加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該鋼構(gòu)件主要為鋼梁或鋼柱,對鋼梁或鋼柱上靠近端部或底部處加橫向約束后,能夠有效地限制H型鋼構(gòu)件在地震或其他作用下可能產(chǎn)生的局部失穩(wěn)破壞,但是它并不改變H型鋼構(gòu)件在彈性階段的受力性能;2、本實(shí)用新型加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該橫向約束能有效地防止或延遲H型鋼構(gòu)件在塑性鉸區(qū)域可能產(chǎn)生的局部屈曲的發(fā)展以及低周疲勞破壞,減緩鋼構(gòu)件在達(dá)到極限承載力之后承載能力的迅速下降,從而提高H型鋼構(gòu)件的延性,改善結(jié)構(gòu)的抗震性能;3、本實(shí)用新型加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,僅對鋼梁或鋼柱的端部或底部加橫向約束,即僅對可能出現(xiàn)塑性鉸的部位施加橫向約束,這樣的話,不會(huì)改變傳統(tǒng)鋼框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)、施工,且本實(shí)用新型的橫向約束結(jié)構(gòu)簡單、施工工藝簡便,可以方便的推廣到許多現(xiàn)有的抗震區(qū)鋼框架結(jié)構(gòu)中;
4、本實(shí)用新型加橫向約束的H型鋼構(gòu)件也可以同時(shí)對現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行改造,只需對現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)建筑中H型鋼構(gòu)件的端部或底部加橫向約束,從而完成對現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)建筑的加固、修復(fù)或改善工作。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1中H型鋼柱的主視結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1中H型鋼柱的截面示意圖;圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2中H型鋼梁的主視結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2中H型鋼梁的截面示意圖;圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例3中H型鋼柱的主視結(jié)構(gòu)示意圖;圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例3中H型鋼柱的截面示意圖。
圖例說明1、鋼梁 2、鋼柱3、端部 4、底部5、外包物 6、填充物7、第一間隙 8、第二間隙10、柔性隔墊 11、橫向約束具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1如圖1和圖2所示,本實(shí)用新型加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該H型鋼構(gòu)件可以為鋼梁1或鋼柱2,其結(jié)構(gòu)體系仍與普通H型鋼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系一致,在本實(shí)施例中以鋼柱2為例,在鋼柱2上層樓板澆筑完成以后在鋼柱2上制作橫向約束11,該橫向約束11包括包裹于H型鋼構(gòu)件周邊的外包物5以及設(shè)于H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間空腔內(nèi)的填充物6;外包物5與H型鋼構(gòu)件的外輪廓之間設(shè)有第一間隙7,填充物6與H型鋼構(gòu)件表面之間設(shè)有第二間隙8。施工時(shí),橫向約束11的制作在鋼柱2和鋼梁1安裝完成,樓板混凝土澆注之后進(jìn)行,然后制作橫向約束11并使橫向約束11與鋼柱2上的相應(yīng)位置處預(yù)留間隙;作為填充物6的材料可以現(xiàn)場澆注,也可以預(yù)制后安裝。具體步驟,如圖所示的本實(shí)施例,在鋼梁1和鋼柱2連接后,在鋼梁1與鋼柱2連接的靠近端部3處以及靠近鋼柱2的底部4處分別設(shè)置有橫向約束11,橫向約束11與鋼梁1的端部3及鋼柱2的底部4之間預(yù)留間隙并設(shè)有柔性隔墊10以避免傳遞縱向應(yīng)力。在H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間的空腔內(nèi)放置有填充物6,該填充物6可以采用預(yù)制的混凝土塊等填充材料(也可現(xiàn)場澆灌);填充物6與H型鋼柱2表面之間設(shè)有第二間隙8,該第二間隙8中可以填充泡沫等柔性材料;最后在H型鋼柱2的周邊加外包物5,本實(shí)施例中該外包物5采用鋼環(huán)或鋼板,鋼環(huán)或鋼板與H型鋼柱2的外輪廓間設(shè)有第一間隙7,第一間隙7中可以填充泡沫等柔性材料,利用第一間隙7可以推遲作為外包物5的鋼環(huán)或鋼板參與工作的時(shí)間,從而避免或減少不必要的承載力提高。該橫向約束11能有效地防止或延遲H型鋼構(gòu)件在塑性鉸區(qū)域可能產(chǎn)生的局部屈曲的發(fā)展以及低周疲勞破壞,減緩鋼構(gòu)件在達(dá)到極限承載力之后承載能力的迅速下降,從而提高H型鋼構(gòu)件的延性,改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。
實(shí)施例2如圖3和圖4所示,本實(shí)用新型的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該H型鋼構(gòu)件可以為鋼梁1或鋼柱2,其結(jié)構(gòu)體系仍與普通H型鋼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系一致,在本實(shí)施例中以鋼梁1為例,H型鋼梁1中橫向約束11的制作與鋼柱2有所不同,其上部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。該橫向約束11包括包裹于H型鋼構(gòu)件周邊的外包物5以及設(shè)于H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間空腔內(nèi)的填充物6;外包物5與H型鋼構(gòu)件的外輪廓之間設(shè)有第一間隙7,填充物6與H型鋼構(gòu)件表面之間設(shè)有第二間隙8。施工時(shí),橫向約束11的制作在鋼柱2和鋼梁1安裝完成,樓板混凝土澆注之后進(jìn)行,然后制作橫向約束11并使橫向約束11與鋼柱2上的相應(yīng)位置處預(yù)留間隙;作為填充物6的材料可以現(xiàn)場澆注,也可以預(yù)制后安裝。具體步驟,如圖所示的本實(shí)施例,在鋼梁1和鋼柱2連接時(shí),在鋼梁1上靠近端部3處設(shè)置有橫向約束11,橫向約束11與鋼梁1的端部3之間預(yù)留間隙并設(shè)有柔性隔墊10以避免傳遞縱向應(yīng)力。在H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間的空腔內(nèi)放置有填充物6,該填充物6可以采用預(yù)制的混凝土塊等填充材料(也可現(xiàn)場澆灌);填充物6與H型鋼梁1表面之間設(shè)有第二間隙8,該第二間隙8中可以填充泡沫等柔性材料;最后在H型鋼梁1的周邊加外包物5,本實(shí)施例中該外包物5采用纖維增強(qiáng)塑料層(FRP布),F(xiàn)RP布與鋼筋混凝土樓板底部要留有一定的搭接長度L,F(xiàn)RP布與H型鋼梁1的外輪廓間設(shè)有第一間隙7,第一間隙7中可以填充泡沫等柔性材料,利用第一間隙7可以推遲作為外包物5的FRP布參與工作的時(shí)間,從而避免或減少不必要的承載力提高。該橫向約束11能有效地防止或延遲H型鋼構(gòu)件在塑性鉸區(qū)域可能產(chǎn)生的局部屈曲的發(fā)展以及低周疲勞破壞,減緩鋼構(gòu)件在達(dá)到極限承載力之后承載能力的迅速下降,從而提高H型鋼構(gòu)件的延性,改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。
實(shí)施例3如圖5和圖6所示,本實(shí)用新型的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該H型鋼構(gòu)件可以為鋼梁1或鋼柱2,其結(jié)構(gòu)體系仍與普通H型鋼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系一致,在本實(shí)施例中以鋼柱2為例,在鋼柱2上層樓板澆筑完成以后制作層間柱橫向約束11,該橫向約束11包括包裹于H型鋼構(gòu)件周邊的外包物5以及設(shè)于H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間空腔內(nèi)的填充物6;外包物5與H型鋼構(gòu)件的外輪廓之間設(shè)有第一間隙7,填充物6與H型鋼構(gòu)件表面之間設(shè)有第二間隙8。施工時(shí),橫向約束11的制作在鋼柱2和鋼梁1安裝完成,樓板混凝土澆注之后進(jìn)行,然后制作橫向約束11并使橫向約束11與鋼柱2上的相應(yīng)位置處預(yù)留間隙;填充物6材料可以現(xiàn)場澆注,也可以預(yù)制后安裝。具體步驟,如圖所示的本實(shí)施例,在鋼梁1和鋼柱2連接后,在鋼梁1與鋼柱2連接的靠近端部3處以及靠近鋼柱2的底部4處分別設(shè)置的橫向約束11,橫向約束11與鋼梁1的端部3及鋼柱2的底部4之間預(yù)留間隙并設(shè)有柔性隔墊10以避免傳遞縱向應(yīng)力。在H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間的空腔內(nèi)放置有填充物6,該填充物6可以采用預(yù)制的混凝土塊等填充材料(也可現(xiàn)場澆灌);填充物6與H型鋼柱2表面之間設(shè)有第二間隙8,該第二間隙8中可以填充泡沫等柔性材料;最后在H型鋼柱2的周邊加外包物5,本實(shí)施例中該外包物5采用鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)砂漿外包殼,鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)砂漿外包殼與H型鋼柱2的外輪廓間設(shè)有第一間隙7,第一間隙7中可以填充泡沫等柔性材料,利用第一間隙7可以推遲作為外包物5的鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)砂漿外包殼參與工作的時(shí)間,從而避免或減少不必要的承載力提高,同時(shí)使得H型鋼構(gòu)件表面與外包物5脫離以使其只對H型鋼構(gòu)件起橫向約束11作用,該外包物5同時(shí)兼做耐火外覆,從而與傳統(tǒng)的勁性鋼筋混凝土或鋼骨混凝土不同。該橫向約束11能有效地防止或延遲H型鋼構(gòu)件在塑性鉸區(qū)域可能產(chǎn)生的局部屈曲的發(fā)展以及低周疲勞破壞,減緩鋼構(gòu)件在達(dá)到極限承載力之后承載能力的迅速下降,從而提高H型鋼構(gòu)件的延性,改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。
權(quán)利要求1.一種加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該H型鋼構(gòu)件為鋼梁(1)或鋼柱(2),其特征在于所述鋼梁(1)或鋼柱(2)上靠近端部(3)或底部(4)處設(shè)有橫向約束(11)并在橫向約束(11)和鋼梁(1)或鋼柱(2)的端部(3)或底部(4)之間設(shè)有柔性隔墊(10),該橫向約束(11)包括包裹于H型鋼構(gòu)件周邊的外包物(5)以及設(shè)于H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間空腔內(nèi)的填充物(6);所述外包物(5)與H型鋼構(gòu)件的外輪廓之間設(shè)有第一間隙(7),所述填充物(6)與H型鋼構(gòu)件表面之間設(shè)有第二間隙(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,其特征在于所述外包物(5)為包裹于H型鋼構(gòu)件外輪廓的纖維增強(qiáng)塑料布、或鋼環(huán)、或鋼板、或鋼筋混凝土、或鋼絲網(wǎng)砂漿外包殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,其特征在于所述填充物(6)為混凝土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,其特征在于所述外包物(5)與H型鋼構(gòu)件外輪廓之間的第一間隙(7)以及填充物(6)與H型鋼構(gòu)件表面之間的第二間隙(8)中填充有柔性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,其特征在于所述外包物(5)與H型鋼構(gòu)件外輪廓之間的第一間隙(7)以及填充物(6)與H型鋼構(gòu)件表面之間的第二間隙(8)中填充有柔性材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,該H型鋼構(gòu)件為鋼梁或鋼柱,所述鋼梁或鋼柱上靠近端部或底部處設(shè)有橫向約束并在橫向約束和鋼梁或鋼柱的端部或底部之間設(shè)有柔性隔墊,該橫向約束包括包裹于H型鋼構(gòu)件周邊的外包物以及設(shè)于H型鋼構(gòu)件翼緣和腹板之間空腔內(nèi)的填充物;所述外包物與H型鋼構(gòu)件的外輪廓之間設(shè)有第一間隙,所述填充物與H型鋼構(gòu)件表面之間設(shè)有第二間隙。本實(shí)用新型是一種能夠有效增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能、提高其延性,且成本較低、施工簡便的加橫向約束的H型鋼構(gòu)件,從而解決了H型鋼構(gòu)件在地震作用下所出現(xiàn)的局部穩(wěn)定問題,提高了其穩(wěn)定性。
文檔編號E04B1/18GK2915982SQ20062005136
公開日2007年6月27日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者肖巖, 周濤, 李賢 , 張國偉 申請人:湖南大學(xué)
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