1.本发明涉及一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，在横撑杆和预应力拉索的作用下可实现降低承压柱的计算长度，使结构合理、强度高、结构断面小、大幅提高结构构件的稳定性作用；钢套管与中心承压钢柱间注入高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料，可实现提高强度、抗冲击性、耐磨性并起到对结构耗能减震作用；中心承压钢管柱注入铅芯填充料可实现耗能减震作用；配有装配式螺栓，可实现绿色批量生产、缩短建造周期等益处，可在大跨度结构、大型工民建、航站楼等建筑结构中等需要高强度、高稳定性要求、高抗震、高抗冲击要求以及短施工周期要求的大型重要建筑结构柱中设计、施工与使用。
背景技术：
2.在建筑结构中，柱的受压稳定问题稳定对结构的稳定性往往起到控制性的作用，对于大长细比杆件，由于稳定性问题对强度问题甚至需要折减七成左右，这严重降低了高强钢在实际工程中的强度利用率。
3.在钢结构上进行预应力的作用，这种组合结构就是预应力钢结构。钢结构在进行预应力合理布置作用下，能大幅度改善结构和构件的稳定性问题，从而提高其极限承载力，使钢材强度最大程度上进行利用。预应力还很大程度上使整体结构受力形式更加合理，在外荷载作用下能起到优化的作用，并改变了结构刚度，在实际工程的运用中很多预应力桥梁结构利用这一原理利用预应力抵消一部分结构自重达到优化结构的作用，这种优化能很大程度上抵挡作用力下产生的变形，从而大幅度提高材料的利用率，充分利用材料的强度，起到节约钢材，保护资源的作用。
4.由于经济的发展和建筑行业的兴起，产生很多新材料、新方法、新技术，他们进一步导致预应力钢结构的大面积运用与推广，并产生许多新型预应力钢结构体系，例如张拉结构体系，其结构形式设计灵活，节省钢材，造型美观灵活，受力合理，是预应力钢结构的最新成果。
5.随着世界经济的发展，科学的进步与发展，预应力拉索结构在世界各地工程技术中的运用越来越广泛，工程技术人员逐渐熟悉和掌握其受力特性和施工要求，并大量运用于世界各建筑结构上去，在商业中心、大跨度结构、大型工民建、航站楼等建筑结构中得以大量运用。但是预应力拉索结构一般抗震耗能性能、抗冲击性较差、施工工艺复杂、施工周期较长。
技术实现要素：
6.本发明的目的是提供一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱及其计算方法，可实现降低承压柱的计算长度，使结构合理、强度高、结构断面小、大幅提高结构构件的稳定性作用、抗冲击性、耐磨性、对结构耗能减震作用并实现绿色批量生产、缩短建造周期，解决了预应力撑杆柱耗能抗震性能和抗冲击性较差、施工工艺复杂、施工周期较长问题，并进一步提高结构强度以及稳定性。
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱及其计算方法，可实现降低承压柱的计算长度，使结构合理、强度高、结构断面小、大幅提高结构构件的稳定性作用、抗冲击性、耐磨性、对结构耗能减震作用并实现绿色批量生产、缩短建造周期等益处。
7.技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
8.一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，所述的包括中心承压钢管柱、钢套管、高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料、铅芯填充料、横撑杆、预应力拉索、装配式连接螺栓。
9.在上述的一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，所述的中心钢管柱起到主要受力作用，承受上部荷载，通过装配式连接螺栓与主结构进行固结。
10.在上述的一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，所述的预应力拉索与中心承压钢管柱采用铰接，与横撑杆采用滑轮连接。
11.在上述的一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，所述的横撑杆与中心承压钢管柱为刚接，且只受轴力作用，横撑杆在预应力作用下对中心承压钢管柱起到约束作用，且滑轮固定在横撑杆上，预应力拉索对中心承压钢管柱的变形起到限制作用，并防止中心承压钢管柱产生屈曲。
12.在上述的一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，在所述的钢套管与中心承压钢管柱间注入高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料，钢套管、中心承压钢管柱与高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料之间加润滑剂充分润滑防止粘结。
13.在上述的一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，在所述的中心承压钢管柱内注入铅芯填充料。
14.在上述的一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，所述的新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱与主结构连接时采用装配式连接螺栓。
15.在上述的一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱计算方法，所述的新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱的计算模型采用中心柱k节间的弹性屈曲平衡方程进行计算，可计算各个节点的侧向位移及转角，抗震性能通过能量法进行计算，可计算新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱在地震或冲击荷载作用下的能量转化以及耗散情况。该新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱的计算模型如下：中心柱k节间的弹性屈曲平衡方程：中心柱在k节点处的侧向位移为：中心柱在k节点处的转角为：其中qk、mk分别为k节点处的水平反力与竖向弯矩；分别为分别为k节点处的水平位移弹簧系数与竖向转角弹簧系数。能量法对构件的耗能减震性能进行计算：e
in
＝ee+ec+ek+eh+ed式中：e
in-在地震荷载作用下输入结构或构件的总能量。e
e-在地震荷载作用下结构或构件发生的弹性应变能。e
c-在地震荷载作用下结构或构件体系中的阻尼耗能。e
k-在地震荷载作用下结构或构件的动能。e
h-在地震荷载作用下结构或构件的滞回耗能。e
h-在地震荷载作用下结构或构件的阻尼装置耗能。
16.本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：能实现降低承压柱的计算长度，使结构受力合理、强度高、结构断面小、大幅提高结构构件的稳定性，钢套管与中心承压钢柱间注入高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料，高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料发挥材料的强度高、抗冲击性强、耗能性强并且耐磨的特性可实现提高构件的强度、稳定性、抗冲击性、耐久性并起到对结构耗能减震作用等益处。
17.所述中心承压钢管柱注入铅芯填充料可在地震荷载或冲击荷载来临时吸收大量的能量实现耗能减震作用。
18.所述装配式建筑结构构件具有绿色、环保、周期短等诸多优点，为响应国家的号召，该构件配有装配式螺栓，可进行装配式建造，具有绿色批量生产、缩短建造周期等益处。
附图说明
19.图1为新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱的主视图。
20.图2为新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱的俯视图。
21.图3为中心柱的细部构造图。
22.图4为装配式连接螺栓位置分布图。
23.图中1为中心承压钢管柱、2为钢套管、3为高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料、4为铅芯填充料、5为横撑杆、6为预应力拉索、7为装配式连接螺栓。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对发明进行具体详细说明。
25.一种新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱，参照图1-4，包括钢套管(2)外套于中心承压钢管柱(1)，并在两者中间浇筑高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料(3)，中心承压钢管柱(1)内部填充铅芯填充料(4)，横撑杆(5)固结在钢套管上，预应力拉索(6)铰接于两端中心承压钢管柱(1)上并保证在横撑杆(5)上保持滑动、装配式连接螺栓(7)可将新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱与主体结构进行装配式连接。所述的高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料(3)浇筑前应在钢套管(2)和中心承压钢管柱(1)表面涂润滑剂，保证高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料(3)凝固后能在钢套管(2)和中心承压钢管柱(1)表面自由滑动；横撑杆(5)可采用焊接固结在钢套管(2)上，横撑杆(5)外端开孔并安装滑轮，保证预应力钢筋正常滑动，使结构受力更合理、强度高、结构断面小、大幅提高结构构件的稳定性作用；填充铅芯填充料(4)直接浇筑于中心承压钢管柱(1)内部的简单施工方式；两端焊接两个连接盘并进行开孔，开孔处可应用装配式连接螺栓(7)对新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱构件对主结构进行批量生产后的装配式安装。
26.所述横撑杆(5)与中心承压钢管柱(1)为刚接，且只受轴力作用，横撑杆(5)在预应
力作用下对中心承压钢管柱(1)起到约束作用，且滑轮固定在横撑杆(5)上，预应力拉索(6)对中心承压钢管柱(1)的变形起到限制作用，并防止中心承压钢管柱(1)产生屈曲。横撑杆(5)焊接于中心承压钢管柱(1)上并保证垂直，滑轮位于横撑杆(5)开孔内侧，起到保证预应力拉索(6)滑动，使得结构受力更加合理；预应力的张拉采用对称同步张拉，防止构件在预应力作用下产生初始缺陷。
27.钢套管(2)与中心承压钢柱(1)间注入高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料(3)，高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料(3)发挥材料的强度高、抗冲击性强、耗能性强并且耐磨的特性可实现提高构件的强度、抗冲击性、耐久性并起到对结构耗能减震作用；高强度新型环氧树脂混凝土灌浆料(3)采用水性环氧树脂、固化剂、粗集料、细集料、高强水泥和减水剂拌和而成。
28.所述的中心承压钢管柱内注入铅芯填充料；填充铅芯填充料(4)直接浇筑于中心承压钢管柱(1)内部的简单施工方式，中心承压钢管柱注入铅芯填充料可在地震荷载或冲击荷载来临时吸收大量的能量实现耗能减震作用。
29.所述的新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱与主结构连接时采用装配式连接螺栓(7)；构件两端焊接两个连接盘并进行开孔，装配式螺栓固定在开孔处，装配式螺栓的尺寸和数量可进行实际受力计算。
30.可根据实际工程需要，对新型装配式耗能钢套管预应力撑杆柱的尺寸、细部构造以及撑杆数量及位置进行具体设计，凡在本发明的精神和原则下进行的任何改进和替换，均在本发明的保护范围之内。