外套管約束折疊鋼板耗能支撐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)耗能支撐領(lǐng)域，涉及一種外套管約束折疊鋼板耗能支撐。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，威脅著人類生命財(cái)產(chǎn)的安全。對(duì)于建筑物，由于建 筑物地震反應(yīng)過大，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)失去其使用功能、嚴(yán)重破壞甚至倒塌的現(xiàn)象。為減少地 震帶來的災(zāi)害，耗能減震技術(shù)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。其中，屈曲約束支撐的開發(fā)與應(yīng)用 就是具有代表性的一項(xiàng)技術(shù)。
[0003] 屈曲約束支撐主要由芯板、外套管、無粘結(jié)材料等部分構(gòu)成。該技術(shù)中芯板為主要 受力單元，在地震作用下芯板發(fā)生變形而消耗地震所輸入的能量，從而達(dá)到保護(hù)主體框架 的目的。外套管通過對(duì)芯板的約束，防止芯板產(chǎn)生側(cè)向屈曲影響其耗能效果。
[0004] 然而目前的屈曲約束耗能支撐塑性鉸出現(xiàn)較少，并不能發(fā)揮整塊芯板的耗能能 力，無法控制芯板的屈服點(diǎn)位置，無法控制塑性鉸出現(xiàn)的數(shù)量，這就使得整個(gè)支撐的耗能性 能并不能實(shí)現(xiàn)精確控制，從而達(dá)到預(yù)期的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種利用折疊鋼板形成的芯筒代替芯板作為主要受力構(gòu) 件，利用其良好的屈服后耗能能力減少建筑物的地震響應(yīng)，制作簡(jiǎn)單，便于安裝，能夠應(yīng)用 到結(jié)構(gòu)抗震方面，有效地減輕地震災(zāi)害的外套管約束折疊鋼板耗能支撐。
[0006] 技術(shù)方案:本發(fā)明的外套管約束折疊鋼板耗能支撐包括外套管、設(shè)置在所述外套 管內(nèi)的芯筒、設(shè)置在所述芯筒兩側(cè)筒口的端頭承壓板、設(shè)置在外套管兩側(cè)端部的外套管封 板，所述端頭承壓板上連接有穿過外套管封板的十字節(jié)點(diǎn)板，所述芯筒由多個(gè)耗能單元依 次連接而成，所述耗能單元包括4η個(gè)異面三角形，其中2η個(gè)為第一類三角形，2η個(gè)為第二類 三角形，每?jī)蓚€(gè)第一類三角形頂角連接設(shè)置，構(gòu)成一個(gè)分組，每?jī)蓚€(gè)第二類三角形底邊連接 設(shè)置，構(gòu)成一個(gè)分組，第一類三角形分組與第二類三角形分組相鄰連接，拼接成一個(gè)筒狀構(gòu) 件，η為耗能單元端面多邊邊形邊數(shù)，且η 2 3。
[0007] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述外套管封板上設(shè)置有與十字節(jié)點(diǎn)板對(duì)應(yīng)的"十"字型縫。
[0008] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述端頭承壓板的尺寸與芯筒的筒口尺寸相同。
[0009] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述外套管內(nèi)壁與芯筒之間有間隙，其中填充有無粘結(jié)材 料。
[0010] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述十字節(jié)點(diǎn)板上焊接有豎向的加勁肋。
[0011] 折疊鋼板耗能支撐對(duì)鋼板采用沖壓的方式使其出現(xiàn)折痕，相當(dāng)于在鋼板之中引入 了初始缺陷，進(jìn)而可以控制出現(xiàn)塑性鉸的位置，使塑性鉸出現(xiàn)在折痕附近，還可以通過控制 折痕的數(shù)量來控制塑性鉸的數(shù)量。然后將沖壓之后的鋼板焊接成為筒狀，同時(shí)增加了穩(wěn)定 性，不易發(fā)生面外屈曲。
[0012] 折疊鋼板耗能支撐由芯筒、外套管、端頭承壓板、外套管封板、十字節(jié)點(diǎn)板、無粘結(jié) 材料、加勁肋構(gòu)成;其中芯筒是是由普通鋼板經(jīng)過沖壓焊接成為筒狀，其折疊段是由幾何尺 寸相同的耗能單元組成。且耗能單元體四面均采用相同的折痕，其構(gòu)造形式相對(duì)簡(jiǎn)單，制作 方便;端頭承壓板與芯筒、十字節(jié)點(diǎn)板相連，將荷載均勻的傳遞給芯筒。外套管限制耗能段 折痕處出現(xiàn)過大的變形而影響整個(gè)支撐的耗能性能。外套管封板限定外套管的位置，十字 節(jié)點(diǎn)板從其中穿過，將芯筒與框架連接在一起，十字節(jié)點(diǎn)板上焊接有加勁肋，防止十字節(jié)點(diǎn) 板受壓屈曲。
[0013] 本發(fā)明的外套管約束折疊鋼板耗能支撐，由七部分構(gòu)成，分別為外套管、端頭承壓 板、芯筒、十字節(jié)點(diǎn)板、外套管封板、無粘結(jié)材料、加勁肋。
[0014] 其核心為芯筒，芯筒集中體現(xiàn)了發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，且以n = 4時(shí)為例進(jìn)行說明。
[0015] 所述芯筒，如圖1中4所示，是鋼板經(jīng)過沖壓焊接而成，經(jīng)過沖壓可以形成由一種或 多種簡(jiǎn)單幾何圖形所構(gòu)成的耗能單元，再經(jīng)過焊接形成筒狀，如圖6所示，為保證良好的耗 能能力，便與加工，所用鋼材優(yōu)先采用軟鋼、Q235或高性能鋼材，所用鋼板厚度不宜大于 50mm 〇
[0016] 所述外套管，如圖1中1所示，優(yōu)先采用鋼材制成，可以是圓鋼管、方鋼管，優(yōu)先使用 市場(chǎng)上已有的鋼管規(guī)格。
[0017] 所述外套管封板采用與外套管相同的材料，板厚約為1.5-2.0倍外套管厚度，焊接 于外套管兩端，如圖1中2所示，直徑與外套管外徑相同。
[0018] 所述無粘結(jié)材料在芯筒與外套管之間設(shè)置，如圖1中6所示，無粘結(jié)材料為2mm厚的 硅膠層，用來減弱外套管與芯筒之間的摩擦。
[0019] 所述端頭承壓板設(shè)置于芯筒兩端部，如圖1中3所示，是將高強(qiáng)鋼板切割成與耗能 單元側(cè)面吻合的六面體，焊接于芯筒兩端。
[0020] 所述十字節(jié)點(diǎn)板，如圖1中5所示，采用與端頭承壓板相同的鋼材，焊接于端頭承壓 板上。
[0021] 所述加勁肋，如圖1中7所示，共有四道，每道都是由四片相同的三角形鋼板組成， 焊接于十字節(jié)點(diǎn)板上。
[0022] 有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 現(xiàn)有屈曲約束支撐采用外套管來限制其芯板的屈曲，無法控制芯板出現(xiàn)塑性鉸的 位置和數(shù)量，使得現(xiàn)有屈曲約束支撐的耗能能力達(dá)不到理想的效果。在本發(fā)明中創(chuàng)造性的 引入了芯筒，并在芯筒外設(shè)置外套管，使得芯筒與外套管協(xié)同工作，當(dāng)芯筒承受荷載與外套 管接觸時(shí)，利用外套管與芯筒的相互接觸，增加芯筒的剛度，提高其極限承載力，同時(shí)還可 以改善芯筒的滯回耗能性能，從而在地震時(shí)更好地消耗地震對(duì)建筑物輸入的能量。
[0024] 該芯筒的側(cè)面均采用三角形折痕，折痕形式簡(jiǎn)潔，便于進(jìn)行沖壓制作，在承受地震 作用時(shí)，主要受到建筑物框架傳來的軸向荷載，該軸向荷載可以為拉力，也可以為壓力，在 其受到荷載作用時(shí)，可以發(fā)生拉伸或者壓縮變形，使得該芯筒在外套管中滑動(dòng)，外套管對(duì)芯 筒產(chǎn)生約束作用，防止芯筒發(fā)生面外屈曲，使其只能在其長度方向發(fā)生拉伸或壓縮，以確保 其耗能性能。
[0025] 本發(fā)明中，外套管約束折疊鋼板耗能支撐將現(xiàn)有的屈曲約束支撐中的芯板更換為 由折疊鋼板形成的芯筒，優(yōu)化其耗能機(jī)理，增加其在低周往復(fù)荷載