預應力屈曲約束支撐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種屈曲約束支撐外包約束混凝土單元配有預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿的構件，屬于結構工程抗震涉及領域。
【背景技術】
[0002]最近幾年屈曲約束支撐結構已經成為當下十分流行的抗震結構體系。為有效的控制結構剛度，目前許多設計采用“延性結構體系”，目標在于提高結構的變形能力，并利用結構的延性耗能，代價則是以部分結構損壞的來抵抗消散地震作用。考慮延性的影響，框架結構開始被更多的重視應用，但純框架抗側能力較弱，因而引入支撐構件。但普通支撐在地震往返作用的拉壓下存在著屈曲變形的問題。屈曲約束支撐則通過對其外部施加約束構件，限制支撐在受力過程中的屈曲變形，以達到全截面屈服的效果。
[0003]屈曲約束支撐在小震時，耗能體系的剛度高于傳統抗彎剛框架，很容易達到規范要求。其連接方式多為鉸接或螺栓，可避免現場焊接并減少檢測難度，安裝環保又經濟。不僅如此，屈曲約束支撐構件可靈活的對結構的剛度和強度進行調整，并且在地震作用損壞后容易更換，相比更長時間的保護了整體結構。為進一步達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目標，更多工程采用屈曲約束支撐構件。
[0004]防屈曲耗能支撐主要組成有內部核心鋼材(鋼芯)、無粘結材料(或間隙)和外部約束構件(如鋼管混凝土等。)對于鋼芯，既是支撐的約束屈服段，要求其延性好，屈服強度值穩定。鋼芯是保證構件可靠性的重要組成。為保證支撐兩端始終處于彈性階段工作，需要增加構件截面尺寸或焊接加勁肋。當然在加寬的非屈服段前，需設置內部預留空間，避免鋼材和水泥砂漿的直接接觸。而無粘結層需為膨脹材料，以減少在泊松效應下，鋼芯約束屈服段膨脹時與水泥砂漿之間的剪力。在地震作用中，防屈曲耗能支撐的工作原理是:由核心屈服鋼芯全部承擔軸向壓力和拉力，以達到耗能的作用，而外部約束單元限制核心單元彎曲，達到防止鋼芯屈曲的目的。這種結構形式的應用，改善了傳統支撐結構體系的整體剛度不足的問題，并有效提高了結構滯回性能。
[0005]目前，屈曲約束支撐外部約束單元外套多為鋼管與混凝土組合，當遇到大跨高承載力設計需求時，需要足夠大的截面才可以滿足對核心鋼材的約束，而預應力屈曲約束支撐，是相當于對原有的混凝土單元預壓，更有效發揮混凝土的約束作用并減少開裂，相對減少截面尺寸即減少外包約束用材，保證結構性能且滿足設計外觀需求、減少占有空間。其次預應力筋、預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿可以起到一定抗彎作用。適用于大跨高承載力建筑的抗震加固。預應力屈曲約束支撐可采用先張法和后張法兩種方法張拉，先張法主要在預制廠使用，用于預制構件的生產可工廠批量張拉，適合工廠化批量生產；后張法則在施工現場使用，加工方式靈活，預應力度高。
【實用新型內容】
[0006]專利旨在相對減少大跨高承載力支撐截面尺寸，提供一種預應力預壓混凝土的屈曲約束支撐，其應用預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿對原有的混凝土單元預壓，既有效發揮混凝土的約束作用，減少混凝土開裂，相對減少截面尺寸即減少外包約束用材，又保證結構良好的滯回性能且滿足設計外觀需求。
[0007]一種預應力屈曲約束支撐，設有核心鋼材作為主要屈服構件，還有支撐外圍的外部約束構件，以及外部約束構件和鋼芯支撐構件之間的所設置的無粘結材料層，其特征在于:外部約束混凝土單元配有預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿，且對混凝土預壓；對于外包約束為鋼套管屈曲約束支撐，優先采用先張法張拉和矩形截面，可多個支撐同時加工張拉，便于工廠化生產；對于外包約束為螺旋箍筋屈曲約束支撐(作者曾提出【專利號:ZL201320740602.1】)，優先采用后張法張拉和圓形截面，加工方式靈活，預應力度高且減少端部混凝土脫落；預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿由設計承載力與支撐長度配置計笪并ο
[0008]專利的有益效果在于，本專利能夠實現對大跨高承載力支撐截面縮減即減少外包約束用材，且采用先張法時便于工廠化批量加工，又可以采用后張法靈活運用。并且剛度大、強度高，很容易達到規范要求。其連接方式多為鉸接或螺栓，現場安裝環保且經濟。這種支撐形式不僅靈活度高，容易調整結構剛度和強度，在地震作用損壞后可更換，又可以大大縮減工期并減少用鋼量，且更持久的保證構件性能，可靠度高，以達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目標。
【附圖說明】
[0009]圖1是本專利構件的鋼芯；
[0010]圖2是本專利構件鋼芯透視圖；
[0011]圖3是本專利先張法十字形構件矩形截面圖；
[0012]圖4是本專利先張法構件外包約束和預應力筋透視圖；
[0013]圖5是本專利后張法十字形構件圓形截面圖；
[0014]圖6是本專利后張法構件外包約束和預應力筋透視圖。
[0015]1-十字形內核鋼芯；
[0016]2-無粘結材料；
[0017]3-柔軟材料；
[0018]4-外包約束；
[0019]5-鋼管套筒；
[0020]6-預應力筋；
[0021]7-混凝土；
[0022]8-被切割十字形內核鋼芯；
[0023]9-外包紙筒；
[0024]10-螺旋雜筋；
[0025]11-鋼筋；
[0026]12-錨具。
【具體實施方式】
[0027]以下將結合附圖詳細的說明本專利的技術方案。
[0028]如圖4、圖6、所示，本專利構件為預應力屈曲約束支撐，其由內部十字形(或一字形，工字形等)核心鋼芯、無粘結材料、混凝土、外包約束(鋼套管或螺旋箍筋)和預應力筋(預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿)幾部分組成。鋼芯截面尺寸由軸心承載力設計決定。混凝土為圓形截面，采用砂漿或輕骨混凝土，且骨料最大粒徑小于鋼芯外緣到外包混凝土間距，混凝土截面尺寸由構件抗彎要求等計算確定。
[0029]如圖3、圖4所示，采用先張法張拉預應力筋，主要在預制廠使用，用于預制構件的生產，在澆筑混凝土前張拉預應力筋，并將張拉的預應力筋臨時錨固在臺座或鋼模上，然后澆筑混凝土，待混凝土強度達到不低于混凝土設計強度值的75%，保證預應力筋與混凝土有足夠的粘結時，放松預應力筋，借助于混凝土與預應力筋的粘結，對混凝土施加預壓力。可工廠批量張拉，適合工廠化批量生產。
[0030]如圖5、圖6所示，采用后張法張拉預應力筋，后張法則在施工現場使用，先制作構件(澆筑混凝土)，并在構件體內按預應力筋的位置留出相應的孔道，待構件的混凝土強度達到規定的強度(一般不低于設計強度標準值的75% )后，在預留孔道中穿入做了防腐處理的預應力筋進行張拉，并利用錨具把張拉后的預應力筋錨固在構件的端部，依靠構件端部的錨具將預應力筋的預張拉力傳給混凝土，使其產生預壓應力；最后在孔道中灌入水泥漿，使預應力筋與混凝土構件形成整體。適合施工現場靈活加工改裝。
【主權項】
1.一種預應力屈曲約束支撐，設有核心鋼材作為主要屈服構件，還有支撐外圍的外部約束構件，以及外部約束構件和鋼芯支撐構件之間的所設置的無粘結材料層，其特征在于:外部約束混凝土單元配有預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿，且對混凝土預壓。
2.根據權利要求1所述一種預應力屈曲約束支撐，其特征在于:對于外包約束為鋼套管屈曲約束支撐，優先采用先張法張拉，可多個支撐同時加工張拉，便于工廠化生產。
3.根據權利要求1所述一種預應力屈曲約束支撐，其特征在于:對于外包約束為螺旋箍筋屈曲約束支撐，優先采用后張法張拉，加工方式靈活，預應力度高且減少端部混凝土脫落。
4.根據權利要求2或3所述一種預應力屈曲約束支撐，其特征在于:預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿由設計承載力與支撐長度配置計算。
【專利摘要】本實用新型公開了一種預應力屈曲約束支撐，其特征在于，由以下部件組成：一字形或十字形截面鋼芯(1)，混凝土(2)，矩形截面或圓形截面外包單元(3)，預應力筋、預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿(4)。一種應力屈曲約束支撐，在傳統屈曲約束支撐構造前提下，對原有的混凝土單元預壓，更有效發揮混凝土的約束作用并減少開裂，尤其應用到大跨高承載力支撐，相對減少截面尺寸即減少外包約束用材，保證結構性能且滿足設計外觀需求、減少占有空間。其次預應力筋、預應力索、預應力鋼絞線或預應力螺桿可以起到抗彎作用。適用于大跨高承載力建筑的抗震加固。
【IPC分類】E04B1-98
【公開號】CN204385941
【申請號】CN201420747930
【發明人】張國偉, 吳徽, 吳昆侖, 肖偉, 陳鵬, 張品
【申請人】北京建筑大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月4日