一种大跨空间结构用抗温度应力组件的制作方法

1.本发明涉及大跨空间结构技术领域，具体涉及到了一种大跨空间结构用抗温度应力组件。


背景技术：

2.网架或网壳等大跨空间结构的杆件长度一般在2-4米，通常由截面类型钢构件组成，但网架或网壳等大跨空间结构温度作用效应显著，由于温度作用的不均匀，温度应力在大跨空间结构杆件上的分布也不均匀，温度应力可以引起杆件的塑性损伤，甚至导致屈曲失稳，材料一旦屈服，弹性模量将大大降低，导致杆件的刚度急剧退化，杆件极易失稳，导致结构失效，温度作用同时也会引起杆件内力的增大，会增加连接节点负荷，内力会进一步传给框架柱和结构基础，增加设计的难度，提高工程的造价，由于设计不当，还经常出现温度作用导致结构破坏和失效的事故，因此，亟需本领域技术人员设计出一种新型大跨空间结构用抗温度应力结构。


技术实现要素：

3.本发明要解决的问题是采用抗温度应力组件替换大跨网架和网壳中温度作用显著的杆件，防屈曲内核钢芯支撑件为极低屈服点钢，极低屈服点钢会通过较早和较大的塑性变形有效地吸收温度变形，同时不会产生很大的温度应力，良好的延性也保证构件不易发生断裂破坏，抗温度应力组件的构造形式也避免了钢结构杆件因整体稳定性而发生破坏的现象，外包约束套管件以及抗应力填充层能够有效控制温度应力，能够降低连接节点的负荷，降低框架柱和结构基础的承载需求的大跨空间结构用抗温度应力组件。
4.为了解决上述问题，本发明提供了一种大跨空间结构用抗温度应力组件，包括防屈曲内核钢芯支撑件、外包约束套管件、抗应力填充层、封头座，所述防屈曲内核钢芯支撑件中心部分套设有外包约束套管件，所述防屈曲内核钢芯支撑件与外包约束套管件设有抗应力填充层，所述防屈曲内核钢芯支撑件与抗应力填充层间设有间隙，所述间隙的厚度为3-5mm，所述封头座穿过防屈曲内核钢芯支撑件上下端部并与外包约束套管件的上下两端固定连接，所述外包约束套管件外表面焊接有抗应力加强筋组件。
5.作为优选地，所述防屈曲内核钢芯支撑件、外包约束套管件以及封头座为装配式结构，所述外包约束套管件至少4个型板组成，所述防屈曲内核钢芯支撑件与型板间设有相适配的定位孔并呈螺栓连接，所述型板与封头座间设有呈适配设置的定位孔并呈螺栓连接。
6.作为优选地，所述防屈曲内核钢芯支撑件中心部分设有抗应力波纹凸起组件。
7.作为优选地，所述防屈曲内核钢芯支撑件为极低屈服点钢。
8.作为优选地，所述抗应力填充层为混凝土或橡胶或硅胶层。
9.作为优选地，所述防屈曲内核钢芯支撑件为一字型或十字型或工字型或圆管型或方管型结构。
10.作为优选地，所述外包约束套管件为圆管型或方管型结构。
11.采用上述结构，其有益效果在于：
12.本发明采用抗温度应力组件替换大跨网架和网壳中温度作用显著的杆件，防屈曲内核钢芯支撑件为极低屈服点钢，极低屈服点钢会通过较早和较大的塑性变形有效地吸收温度变形，同时不会产生很大的温度应力，良好的延性也保证构件不易发生断裂破坏，抗温度应力组件的构造形式也避免了钢结构杆件因整体稳定性而发生破坏的现象，外包约束套管件以及抗应力填充层能够有效控制温度应力，能够降低连接节点的负荷，降低框架柱和结构基础的承载需求，解决大跨空间结构设计施工中最棘手的问题，给设计施工带来更大的便利，同时降低工程的造价；防屈曲内核钢芯支撑件与抗应力填充层间设有间隙，间隙的厚度为3-5mm，通过多次有效的试验及设计，上述比例的限制，使得防屈曲内核钢芯在受力产生膨胀时有一定的空间，起到保护防屈曲内核钢芯的作用。
13.本发明外包约束套管件外表面焊接有抗应力加强筋组件，能够有效提升外包约束套管件的整体强度，进一步提升抗温度应力组件的整体的抗应力强度，防屈曲内核钢芯支撑件中心部分设有抗应力波纹凸起组件，能够有效提升防屈曲内核钢芯支撑件的整体强度，再一次提升抗温度应力组件的整体的抗应力强度。
14.本发明防屈曲内核钢芯支撑件、外包约束套管件以及封头座为装配式结构，外包约束套管件至少4个型板组成，防屈曲内核钢芯支撑件与型板间设有相适配的定位孔并呈螺栓连接，型板与封头座间设有呈适配设置的定位孔并呈螺栓连接，能够有效保证防屈曲内核钢芯支撑件、外包约束套管件以及封头座的固定性，同时便于安装和拆卸。
附图说明
15.图1为本发明大跨空间结构用抗温度应力组件的结构示意图。
16.图2为防屈曲内核钢芯支撑件的结构示意图。
17.图3为外包约束套管件的结构示意图。
18.图4为防屈曲内核钢芯支撑件与外包约束套管件为装配式结构的示意图。
19.图5为防屈曲内核钢芯支撑件与外包约束套管件的装配图。
20.图6为抗温度应力组件安装于大跨空间结构的结构示意图。
21.图7为大跨空间结构用抗温度应力组件应力滞回曲线示意图。
22.图中：1-防屈曲内核钢芯支撑件，2-外包约束套管件，201-型板，3-抗应力填充层，4-封头座，5-抗应力加强筋组件，6-抗应力波纹凸起组件，7-定位孔，8-抗温度应力组件。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的解释说明。
24.实施例一：如图1所示，一种大跨空间结构用抗温度应力组件，包括防屈曲内核钢芯支撑件1、外包约束套管件2、抗应力填充层3、封头座4，所述防屈曲内核钢芯支撑件1中心部分套设有外包约束套管件2，所述防屈曲内核钢芯支撑件1为一字型或十字型或工字型或圆管型或方管型结构，所述防屈曲内核钢芯支撑件1为极低屈服点钢，所述外包约束套管件2为圆管型或方管型结构，所述防屈曲内核钢芯支撑件1与外包约束套管件2设有抗应力填充层3，所述抗应力填充层3为混凝土或橡胶或硅胶层，极低屈服点钢会通过较早和较大的
塑性变形有效地吸收温度变形，同时不会产生很大的温度应力，良好的延性也保证构件不易发生断裂破坏，抗温度应力组件的构造形式也避免了钢结构杆件因整体稳定性而发生破坏的现象，外包约束套管件2以及抗应力填充层3能够有效控制温度应力，能够降低连接节点的负荷，降低框架柱和结构基础的承载需求，解决大跨空间结构设计施工中最棘手的问题，给设计施工带来更大的便利，同时降低工程的造价；所述防屈曲内核钢芯支撑件1与抗应力填充层3间设有间隙，所述间隙的厚度为3-5mm，通过多次有效的试验及设计，上述比例的限制，使得防屈曲内核钢芯在受力产生膨胀时有一定的空间，起到保护防屈曲内核钢芯的作用，所述封头座4穿过防屈曲内核钢芯支撑件1上下端部并与外包约束套管件2的上下两端固定连接，
25.实施例二：如图2所示，防屈曲内核钢芯支撑件1中心部分设有抗应力波纹凸起组件6，能够有效提升防屈曲内核钢芯支撑件1的整体强度，再一次提升抗温度应力组件的整体的抗应力强度，其余技术方案与实施例一相同。
26.实施例三：如图3所示，外包约束套管件2外表面焊接有抗应力加强筋组件5，能够有效提升外包约束套管件的整体强度，进一步提升抗温度应力组件的整体的抗应力强度，其余技术方案与实施例一至二相同。
27.实施例四：如图4、图5所示，防屈曲内核钢芯支撑件1、外包约束套管件2以及封头座4为装配式结构，所述外包约束套管件2至少4个型板201组成，所述防屈曲内核钢芯支撑件1与型板201间设有相适配的定位孔7并呈螺栓连接，所述型板201与封头座4间设有呈适配设置的定位孔7并呈螺栓连接，能够有效保证防屈曲内核钢芯支撑件1、外包约束套管2件以及封头座4的固定性，同时便于安装和拆卸，其余技术方案与实施例一至三相同。
28.防屈曲内核钢芯支撑件采用极低屈服点钢，极低屈服点钢的屈服点在100mpa以下，屈服强度在一个狭小的范围内(ys
±
20mpa)，没有明显的屈服点，并且延性滞回性能很好(伸长率超过50％)的材料，并且可以产生明显的塑性应变，极限强度仅仅在250mpa左右，它具有屈服强度低，强度稳定，变形能力强的特点，采用极低屈服点钢的内核钢芯屈服后，外包钢管混凝土始终保持弹性，因此构件的总体刚度依然很高，不会发生屈曲。抗温度应力组件的受力机制是外包约束构件不参与轴向受力，而是提供弯曲刚度防止构件整体屈曲，对内核钢芯紧密的约束也限制其局部屈曲，防屈曲支撑的滞回性能如图3所示，滞回曲线稳定饱满，拉压承载力基本一致，往复荷载作用下拉压承载没有发生退化，构件延性好，耗能能力强。
29.上述内容为本发明的示例及说明，但不意味着本发明可取得的优点受此限制，凡是本发明实践过程中可能对结构的简单变换、和/或一些实施方式中实现的优点的其中一个或多个均在本技术的保护范围内。