專利名稱：裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)一種裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，尤指一種可供承受純軸力作用，且能減低振動及降低地震效果的斜撐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)斜撐構(gòu)材受軸壓力時會產(chǎn)生整體挫屈以及局部挫屈，其滯回曲線呈現(xiàn)出強度漸減及束縮的行為，并在材料未完全發(fā)揮其消能容量之前，即因過度的應(yīng)力及應(yīng)變集中而斷裂。多年來地震工程研究人員即已著手進行傳統(tǒng)斜撐性能的改善研究工作，并有單位陸續(xù)發(fā)表提出可防止屈曲的束制斜撐，來替代并改良傳統(tǒng)斜撐的作用。
屈曲束制斜撐由主受力單元與束制單元組成，斜撐構(gòu)材的軸力(拉力與壓力)由主受力單元承擔(dān)，束制單元則提供主受力單元側(cè)向支撐，防止主受力單元受壓屈曲。若能讓主受力單元在軸壓力下不產(chǎn)生屈曲，則主受力單元的軸向強度及延展性可有效發(fā)展，并充分發(fā)揮鋼材的消能容量。
因此如何明確控制主受力單元的承受軸力行為與如何提高束制效果，便成為研究與改良屈曲束制斜撐的重點。
屈曲束制斜撐常見習(xí)知的束制單元內(nèi)有灌注水泥砂漿與使用純鋼管提供側(cè)撐束制兩類，但不管任一類型，目前所見的前述斜撐其端部與結(jié)構(gòu)構(gòu)材的接合仍采用剛性或半剛性接合，此時將引起斜撐受彎撓曲及產(chǎn)生二次彎矩效應(yīng)，在高軸壓力時易使斜撐的強度急速降低而發(fā)生破壞；另外習(xí)見的屈曲束制斜撐束制單元所采用的多鋼管純鋼型式，因該固定方式將出現(xiàn)內(nèi)外部固定不均衡而有扭轉(zhuǎn)脫離使主受力構(gòu)件局部屈曲的狀況，并無法提供主受力構(gòu)件充分有效的束制效果。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對前述現(xiàn)存屈曲束制斜撐的缺失部份特予改善并發(fā)展出更有效率、可靠且施工容易的耐震消能斜撐元件。
本實用新型的主要目的，在于提供一種裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，主要由主受力單元與束制單元所組成，其特征在于主受力單元是任意形狀開放式或封閉式具有單對稱或雙對稱斷面的鋼構(gòu)件組合體，其端部斷面較中間段斷面為大，并套入束制單元內(nèi)；該束制單元，主要由單一或數(shù)個套管構(gòu)件，搭配內(nèi)灌混凝土、水泥砂漿或加勁式鋼桁或鋼鈑構(gòu)件組裝而成的外框體，用以束制主受力單元，防止其受壓時產(chǎn)生屈曲破壞，使本斜撐在受壓或受拉時都能穩(wěn)定地降伏且其滯回曲線飽滿，大大提高斜撐塑性變形消能能力，達到減低振動與降低地震力的效果。
本實用新型的另一目的，在于配合斜撐端部的可轉(zhuǎn)動式的樞接孔構(gòu)造，使其受力時承受純軸力作用，使斜撐無論于受壓或受拉時，皆能穩(wěn)定的降伏且其滯回曲線飽滿，以提高斜撐塑性變形消能的能力，達到減低振動與降低地震力的效果，改善現(xiàn)有屈曲束制斜撐的缺失，并提供創(chuàng)新的裝配方式，以符合耐震工程與實務(wù)需求。


圖1a為本實用新型第一實施例的主視圖。
圖1b為本實用新型第一實施例的俯視圖。
圖1c為圖1a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖1d為圖1a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖2a為本實用新型第二實施例的主視圖。
圖2b為本實用新型第二實施例的俯視圖。
圖2c為圖2a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖2d為圖2a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖3a為本實用新型第三實施例的主視圖。
圖3b為本實用新型第三實施例的俯視圖。
圖3c為圖3a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖3d為圖3a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖4a為本實用新型第四實施例的主視圖。
圖4b為本實用新型第四實施例的俯視圖。
圖4c為圖4a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖4d為圖4a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖5a為本實用新型第五實施例的主視圖。
圖5b為本實用新型第五實施例的俯視圖。
圖5c為圖5a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖5d為圖5a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖6a為本實用新型第六實施例的主視圖。
圖6b為本實用新型第六實施例的俯視圖。
圖6c為圖6a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖6d為圖6a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖7a為本實用新型第七實施例的主視圖。
圖7b為本實用新型第七實施例的俯視圖。
圖7c為圖7a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖7d為圖7a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖8a為本實用新型第八實施例的主視圖。
圖8b為本實用新型第八實施例的俯視圖。
圖8c為圖8a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖8d為圖8a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖9a為本實用新型第九實施例的主視圖。
圖9b為本實用新型第九實施例的俯視圖。
圖10a為本實用新型第十實施例的主視圖。
圖10b為本實用新型第十實施例的俯視圖。
圖11a為本實用新型第十一實施例的主視圖。
圖11b為本實用新型第十一實施例的俯視圖。
圖11c為圖11a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖11d為圖11a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖12a為本實用新型第十二實施例的主視圖。
圖12b為本實用新型第十二實施例的俯視圖。
圖12c為圖12a中沿A-A向的剖面放大圖。
圖12d為圖12a中沿B-B向的剖面放大圖。
圖13為本實用新型不同型式實施例的統(tǒng)觀示意圖。
元件符號說明1.........本實用新型的主受力單元11 ......雙一字型主受力構(gòu)件111 ......雙一字型主受力構(gòu)件的加勁鈑112 ......雙一字型主受力構(gòu)件的間隔鈑12 ......單一字型主受力構(gòu)件121 ......單一字型主受力構(gòu)件的加勁鈑13 ......雙T字型主受力構(gòu)件131 ......雙T字型主受力構(gòu)件的擴大鈑132 ......雙T字型主受力構(gòu)件的間隔鈑14 ......十字型主受力構(gòu)件141 ......十字型主受力構(gòu)件的擴大鈑2.........本實用新型的束制單元
21 ......束制單元的側(cè)撐構(gòu)件211 ......方形外套管束制構(gòu)件212 ......圓形外套管束制構(gòu)件213 ......內(nèi)部加勁鋼桁束制構(gòu)件214 ......內(nèi)部加勁鋼鈑束制構(gòu)件215 ......內(nèi)部型鋼束制構(gòu)件216 ......填充混凝土束制構(gòu)件22 ......束制單元的封鈑3.........本實用新型的接合鈑31 ......接合鈑的樞接孔32 ......三向軸承33 ......接合加勁鈑4.........端鈑5.........滑動端蓋鈑6.........壓縮空間預(yù)留層7.........隔離層具體實施方式
請參閱圖1～13所示，為本實用新型的十二個實施例。本實用新型主要包含主受力單元1、束制單元2以構(gòu)成斜撐結(jié)構(gòu)，其二例的端部分別設(shè)有樞接孔31及可轉(zhuǎn)式三向軸承32，通過該樞接孔31與三向軸承32接頭的接合構(gòu)造，使其與結(jié)構(gòu)梁柱連接時，得以消除彎矩的影響，而構(gòu)成一純軸力斜撐結(jié)構(gòu)，避免因彎曲及形成二次彎矩導(dǎo)致斜撐屈曲強度的急速降低造成斜撐提早屈伏或破壞。
如圖11、12所示，本實用新型可供填充水泥砂漿，可設(shè)成填充混凝土束制構(gòu)件216，同樣可達到前述的效果，故而于學(xué)理分析或試驗佐證的條件皆能符合一致性，且對于實務(wù)工程上的斜撐受力后傳機械及消能作用更能獲得明確的可靠性。
該束制單元2，設(shè)有封鈑22，并于樞接孔31側(cè)邊各設(shè)有一端鈑4，用以將主受力單元1(如圖標(biāo)中的雙一字型主受力構(gòu)件11、111，單一字型主受力構(gòu)件12、121，雙T型主受力構(gòu)件13、131、間隔鈑132及十字型主受力構(gòu)件14、141)固定，并于其端部與接合鈑3連結(jié)，且接合鈑3兩側(cè)設(shè)有接合加勁鈑33，以成為一可發(fā)揮整體性效果的斜撐，其中，主受力單元1的各構(gòu)件之間，于全長范圍內(nèi)設(shè)置間隔鈑112，將主受力構(gòu)件焊接固定為一體，再搭配預(yù)先組合完成的鋼桁束制構(gòu)件213、鋼鈑束制構(gòu)件214及內(nèi)部型鋼束制構(gòu)件215分別與主受力構(gòu)件鄰接面焊接為牢固整體組件，再將組件套入束制單元2的外套管211、212與端鈑4及端部接合鈑3固定，完成裝配式的屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，而該束制單元中的側(cè)撐鋼桁或鋼鈑可提供束制側(cè)撐的功能外，更可因桁架213、214、215或隔鈑111、112的加勁作用，避免主受力構(gòu)件與束制外管211、212的局部屈曲，提高斜撐整體性的抗壓強度及耐震性能。
本實用新型由于以端鈑4收邊固定，因此，束制單元2與主受力單元可依設(shè)計強度或材料使用的需要彈性選擇，不受傳統(tǒng)型端部接合的限制，進而提高斷面使用的適用范圍及配置方式。
本實用新型在一端鈑4里側(cè)設(shè)有滑動端蓋鈑5。如圖11、12所示的實施例中，另設(shè)有壓縮空間預(yù)留層6及隔離層7。
綜上所述，本實用新型相較于習(xí)見的屈曲束制斜撐，至少具備以下優(yōu)點(1)本結(jié)構(gòu)類型屬于純軸力消能斜撐，動作原理與消能機制明確可靠。
(2)束制單元內(nèi)部具有一體性，可大幅省卻各部材間的界面處理工作，有效杜絕因界面處理不確實可能引發(fā)的問題，更可確保最大出力的穩(wěn)定品質(zhì)。
(3)以純鋼型制作的型式，其更有以下的特點a.重量輕且所用材料長期使用無質(zhì)變或劣化的情況。
b.制造標(biāo)準(zhǔn)化，品質(zhì)可以精確控制，而且在一般鋼構(gòu)廠即可獨立完成制作。
c.平時毋須保養(yǎng)，若有必要時可拆卸檢查內(nèi)部后再裝上固定，十分輕便。
(4)端部接合不但構(gòu)造簡單，且可減少螺栓數(shù)及鋼鈑用量，使得安裝施工相當(dāng)容易。
(5)無外露材，外型優(yōu)美，為一種新型整體裝配式的高延展性耐震消能構(gòu)件。
權(quán)利要求1.一種裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，主要由主受力單元與束制單元所組成，其特征在于主受力單元是任意形狀開放式或封閉式具有單對稱或雙對稱斷面的鋼構(gòu)件組合體，其端部斷面較中間段斷面為大，并套入束制單元內(nèi)；該束制單元，主要由單一或數(shù)個套管構(gòu)件，搭配內(nèi)灌混凝土、水泥砂漿或加勁式鋼桁或鋼鈑構(gòu)件組裝而成的外框體，并束制主受力單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，其特征在于該斜撐端部采用可轉(zhuǎn)動式的樞接孔構(gòu)造，包括插栓及孔、墊鈑、隔鈑及三向軸承接頭而與結(jié)構(gòu)梁柱接合連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，其特征在于主受力單元為不同斷面積的分段組合，且中間段的材料強度較端部為低或相等的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，其特征在于束制單元中的構(gòu)件為金屬材料、非金屬材料或金屬與非金屬材料的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，其特征在于主受力單元的構(gòu)件斷面為單一字型、雙一字型、十字型或雙T字型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，其特征在于束制單元的套管構(gòu)件為方形外套管或圓形外套管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，其特征在于主受力單元由單一或數(shù)個鋼構(gòu)件組成。
專利摘要一種裝配式純軸力屈曲束制消能斜撐結(jié)構(gòu)，主要由主受力單元與束制單元所組成；其中主受力單元是任意形狀及數(shù)量依據(jù)不同受力需要而決定斷面尺寸的鋼構(gòu)件組合體，其端部斷面較中間段斷面為大，套入束制單元內(nèi)；束制單元，主要由單一或數(shù)個套管構(gòu)件，搭配內(nèi)灌混凝土、砂漿或加勁式鋼桁或鋼鈑構(gòu)件組裝而成的外框體，用以束制主受力單元，防止其受壓時產(chǎn)生屈曲破壞，同時配合斜撐端部的可轉(zhuǎn)動式的樞接孔構(gòu)造，令其受力時承受純軸力作用，使斜撐結(jié)構(gòu)無論在受壓或受拉時都能穩(wěn)定地降伏且其滯回曲線飽滿，大大提高斜撐結(jié)構(gòu)塑性變形消能能力，達到減低振動與降低地震力的效果。該主受力單元與束制單元構(gòu)件為金屬材料、非金屬材料或金屬與非金屬材料的組合。
文檔編號E04B1/98GK2743444SQ20042007314
公開日2005年11月30日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月9日
發(fā)明者任招佑, 王亞勇, 莊壁堯, 黃午靖 申請人:任招佑, 任德威