專利名稱：法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種采用法蘭盤連接件的外套管裝置，屬于一種抑制壓桿構(gòu)件失穩(wěn)、提高壓桿構(gòu)件穩(wěn)定承載力的穩(wěn)定控制裝置。
背景技術(shù)：
穩(wěn)定控制裝置是通過對受壓構(gòu)件加設(shè)附加裝置來改善受壓構(gòu)件屈曲性能的一種組件。目前已有的穩(wěn)定控制裝置主要有預(yù)應(yīng)力撐桿裝置、限制力裝置、限位螺栓裝置、套管裝置等。預(yù)應(yīng)力撐桿裝置是在鋼壓桿外圍設(shè)置若干撐桿或內(nèi)部設(shè)置橫隔板，然后利用張緊的預(yù)應(yīng)力拉索通過撐桿或橫隔隔板提供給鋼壓桿有效的側(cè)向彈性支撐作用，從而減小鋼壓桿計算長度，提高其穩(wěn)定承載力。限制力裝置是由外套筒、內(nèi)鋼管、四周中部布置的板條組成。在壓力作用下，外套管、內(nèi)鋼管承受壓力，而四周的板條承受拉力，通過設(shè)計使板條首先受拉屈服，屈服荷載小于受壓桿的屈曲荷載，從而受壓桿具有理想彈塑性的軸力-軸向·位移曲線，即在桿件中引入人為的延性變形能力從而改善構(gòu)件脆性破壞性能。限位螺栓裝置是在矩形外套鋼管上沿軸向布設(shè)定位螺栓對內(nèi)核工字形鋼桿提供側(cè)向支撐，使內(nèi)核鋼桿發(fā)生高階失穩(wěn)破壞。套管裝置是由內(nèi)核圓鋼管與外套圓鋼管組成，內(nèi)核管比外鋼管稍長，且兩者之間留有間隙。內(nèi)核管承受軸向壓力，發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，產(chǎn)生側(cè)向彎曲變形與外套管接觸后，外鋼管參與受力，為內(nèi)核桿提供側(cè)向約束。當(dāng)外核管剛度足夠大時，能迫使內(nèi)核桿在高階屈曲模態(tài)下發(fā)生失穩(wěn)破壞，使得整體構(gòu)件承載力得到很大的提高。對預(yù)應(yīng)力撐桿裝置而言，內(nèi)部設(shè)置橫隔板及預(yù)應(yīng)力索方式的穩(wěn)定改善效果不顯著；而外設(shè)撐桿及預(yù)應(yīng)力索形式，使整體桿件外圍不平整，不易設(shè)置維護材料，不適合用于大跨結(jié)構(gòu)。限制力裝置構(gòu)造復(fù)雜，施工難度大，不利于推廣應(yīng)用。限位螺栓裝置構(gòu)造簡單明確，屬主動控制失穩(wěn)形式，但因核心鋼桿為工字形截面，用于大跨結(jié)構(gòu)時節(jié)點處理有難度，外管為矩形鋼管，約束能力也遜于相應(yīng)圓鋼管。套管裝置為了有效提高外套管抗彎剛度，需要內(nèi)外管間隙足夠大，這使得桿件失穩(wěn)破壞時，內(nèi)核管發(fā)生較大的軸向變形，影響結(jié)構(gòu)整體剛度，另外對發(fā)生的桿件屈曲模態(tài)控制也是屬于被動控制。

實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供一種法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置。該穩(wěn)定控制裝置主要加設(shè)在內(nèi)核鋼管上，通過外套管組件的法蘭盤及內(nèi)核鋼管的法蘭盤連接件將內(nèi)核鋼管和外套管連接成整體。外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙，通過內(nèi)核鋼管中部、外套管端部焊接的法蘭盤將各組件連接在一起，從而為內(nèi)核鋼管提供有效的側(cè)向約束，迫使其出現(xiàn)類似高階屈曲模態(tài)的變形形式，提高了組合壓桿的穩(wěn)定承載力。如果采用高強度鋼材的內(nèi)核鋼管，不僅能充分發(fā)揮高強度鋼材強度性能的優(yōu)勢，大幅度提高組合壓桿的穩(wěn)定承載力，還能使得組合構(gòu)件的經(jīng)濟性指(承載力/用鋼量)也得到很大提高。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型法蘭盤式外套管穩(wěn)定控制裝置以實現(xiàn)的技術(shù)方案是[0006]包括Q460強度等級鋼材的內(nèi)核鋼管以下簡稱內(nèi)核鋼管、Q235強度等級鋼材的外套管以下簡稱外套管、法蘭圓盤、連接螺栓、橡膠圓環(huán)塊和橡膠墊片；外套管的數(shù)量為2-6個；上下端兩個外套管僅在一端焊接法蘭圓盤，中部兩個外套管則在兩端均焊接法蘭圓盤；法蘭圓盤的內(nèi)徑為內(nèi)核鋼管的外徑，套管外側(cè)法蘭盤上沿周邊等間距布設(shè)螺栓孔；內(nèi)核鋼管中部焊接一個法蘭圓盤，其外徑與外套管法蘭盤外徑一致；內(nèi)核鋼管和外套管之間以及外套管之間均通過法蘭圓盤和螺栓連接為整體；各法蘭圓盤之間通過添加橡膠圓墊片起到密封作用；在外套管兩端頭和內(nèi)核鋼管相應(yīng)位置填充橡膠圓環(huán)塊；外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本實用新型法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置通過中部和其他相應(yīng)位置的法蘭盤以及連接螺栓將內(nèi)核鋼管和外套管連接在一起，從而為內(nèi)核鋼管在中部及其相應(yīng)位置提供有效的約束，迫使內(nèi)核鋼管出現(xiàn)高階屈曲模態(tài)，從而提高了構(gòu)件承載力。不僅如此，該類法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置制作工藝簡單，施工安裝方便，僅占有少量的建筑空間，有利于實際工程的推廣和應(yīng)用。如果內(nèi)核鋼管采用高強度鋼材，則能使得鋼材的“高強度”·性能得到了很大的發(fā)揮。通過合理的內(nèi)核鋼管的鋼材強度等級、外套管剛度的選用，則能在提高組合構(gòu)件承載力的同時，還能提高其經(jīng)濟性(承載力/總用鋼量)指標。

圖I是加設(shè)法蘭盤式外套管穩(wěn)定控制裝置的壓桿軸向示意圖圖2是圖I所示A-A剖切位置的剖面圖；圖3是圖I所示B-B剖切位置的剖面圖；附圖代號說明I-內(nèi)核鋼管，2-外套鋼管，3-法蘭圓盤，4-橡膠圓環(huán)塊，5-連接螺栓，6-橡膠墊，7-間隙
具體實施方式
該法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置包括內(nèi)核鋼管、外套鋼管、法蘭圓盤、連接螺栓、橡膠圓環(huán)塊和橡膠墊片。內(nèi)核鋼管為主要受壓構(gòu)件，外套管不參與受壓僅起到約束作用，外套管的數(shù)量一般為4個(如果內(nèi)核鋼管長細比小于80，可減少為2個；如果內(nèi)核鋼管長細比大于150，則可以增加為6個)。上下端兩個外套管僅在一端焊接法蘭圓盤，中部兩個外套管則在兩端均焊接法蘭圓盤；法蘭圓盤的內(nèi)徑為內(nèi)核鋼管的外徑，套管外側(cè)法蘭盤上沿周邊等間距布設(shè)四個螺栓孔。內(nèi)核鋼管為主要抗壓構(gòu)件，其中部焊接一個法蘭圓盤，其外徑與外套管法蘭盤外徑一致。內(nèi)核鋼管和外套管之間以及外套管之間均通過法蘭圓盤和高強螺栓連接為整體。各法蘭圓盤之間通過添加橡膠圓墊片起到密封作用。在外套管兩端頭和內(nèi)核鋼管相應(yīng)位置填充橡膠圓環(huán)塊以起到密封和固定內(nèi)核鋼管的作用。外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙，使得組合構(gòu)件的自重較輕，并且內(nèi)核鋼管可以自由地發(fā)生軸向變形，起到主要抵抗軸向壓力的作用。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明如圖I所示，本實用新型法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置包括內(nèi)核鋼管、外套鋼管、法蘭圓盤、連接螺栓、橡膠圓環(huán)塊和橡膠墊片。其中內(nèi)核鋼管I為主要受力構(gòu)件，其中部焊接一個法蘭圓盤3且兩端頭各伸出外套管50 200mm長度。外套管2不參與受力僅起到約束作用，外套管的數(shù)量一般為4個(如果內(nèi)核鋼管長細比小于80，可減少為2個；如果內(nèi)核鋼管長細比大于150，則可以增加為6個)。上下端兩個外套管僅在一端焊接法蘭圓盤3，中部兩個外套管則在兩端均焊接法蘭圓盤3。其中法蘭圓盤3的內(nèi)徑為內(nèi)核鋼管的外徑，并布設(shè)沿周邊等間距的有四個螺栓孔。內(nèi)核鋼管和外套管之間以及外套管之間均通過法蘭圓盤和高強螺栓連接為整體。外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙，使得組合構(gòu)件的自重較輕，并且內(nèi)核鋼管可以自由地發(fā)生軸向變形。各法蘭圓盤之間添加橡膠圓墊片起到密封作用。在外套管兩端頭和內(nèi)核鋼管相應(yīng)位置填充橡膠圓墊片以起到密封和固定內(nèi)核鋼管的作用。本實用新型法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置實施順序為在內(nèi)核鋼管I中部焊接一個法蘭圓盤3，然后將兩端部均焊有法蘭圓盤3的外套鋼管2從上、下分別套入，在法蘭圓盤之間加入橡膠墊片并用高強螺栓進行連接，接著將僅一端焊有法蘭盤的兩個外套鋼管從上、下分別套入，在法蘭圓盤之間加入橡膠墊片并用高強螺栓進行連接，最后在外套管兩端頭和內(nèi)核鋼管相應(yīng)位置填充橡膠圓環(huán)塊4以起到密封和固定內(nèi)核鋼管的作用。盡管上面結(jié)合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的。對于長細比較小的內(nèi)·核鋼管構(gòu)件，僅用兩個法蘭盤式外套管約束裝置即可，而對于大長細比或超大長細比內(nèi)核鋼管構(gòu)件，可以采用多個法蘭盤式外套管裝置。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求1.法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置，其特征在于 該法蘭盤式內(nèi)核-套管組合壓桿包括Q460強度等級鋼材的內(nèi)核鋼管以下簡稱內(nèi)核鋼管、Q235強度等級鋼材的外套管以下簡稱外套管、法蘭圓盤、連接螺栓、橡膠圓環(huán)塊和橡膠墊片；外套管的數(shù)量為2-6個；上下端兩個外套管僅在一端焊接法蘭圓盤，中部兩個外套管則在兩端均焊接法蘭圓盤；法蘭圓盤的內(nèi)徑為內(nèi)核鋼管的外徑，套管外側(cè)法蘭盤上沿周邊等間距布設(shè)螺栓孔；內(nèi)核鋼管中部焊接一個法蘭圓盤，其外徑與外套管法蘭盤外徑一致；內(nèi)核鋼管和外套管之間以及外套管之間均通過法蘭圓盤和螺栓連接為整體；各法蘭圓盤之間通過添加橡膠圓墊片起到密封作用；在外套管兩端頭和內(nèi)核鋼管相應(yīng)位置填充橡膠圓環(huán)塊；外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙。
專利摘要法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置屬于建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。該裝置包括內(nèi)核鋼管、外套管、法蘭圓盤、連接螺栓、橡膠圓環(huán)塊和橡膠墊片；外套管的數(shù)量為2-6個；上下端兩個外套管僅在一端焊接法蘭圓盤，中部兩個外套管則在兩端均焊接法蘭圓盤；法蘭圓盤的內(nèi)徑為內(nèi)核鋼管的外徑，套管外側(cè)法蘭盤上沿周邊等間距布設(shè)螺栓孔；內(nèi)核鋼管中部焊接一個法蘭圓盤，其外徑與外套管法蘭盤外徑一致；內(nèi)核鋼管和外套管之間以及外套管之間均通過法蘭圓盤和螺栓連接為整體；各法蘭圓盤之間通過添加橡膠圓墊片起到密封作用；在外套管兩端頭和內(nèi)核鋼管相應(yīng)位置填充橡膠圓環(huán)塊；外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙。本實用新型能抑制壓桿構(gòu)件失穩(wěn)、提高壓桿構(gòu)件穩(wěn)定承載力。
文檔編號E04B1/30GK202755453SQ20122036195
公開日2013年2月27日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者白正仙, 陳鳴飛, 侯西明, 司波, 劉育民 申請人:北京工業(yè)大學(xué)