自復(fù)位防屈曲支撐裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種新型的建筑結(jié)構(gòu)耗能減震裝置，尤其涉及一種自復(fù)位防屈曲支撐裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的鋼支撐可以提高建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力。然而，在強(qiáng)震的作用下，支撐容易發(fā)生整體或局部受壓屈曲，顯著降低結(jié)構(gòu)的抗震性能。
[0003]防屈曲支撐是在傳統(tǒng)鋼支撐的基礎(chǔ)上，采用外包約束單元約束內(nèi)芯彎曲變形，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)芯的耗能段的全截面屈服耗能，同時(shí)不發(fā)生整體屈曲。防屈曲支撐兼顧了傳統(tǒng)支撐和金屬阻尼器雙重功能，可以有效地減少結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。然而，防屈曲支撐基于鋼材的屈服特性來耗能，造成地震作用下支撐殘余變形的產(chǎn)生。過大的殘余變形，不僅影響結(jié)構(gòu)的正常使用，還會(huì)增加結(jié)構(gòu)的修復(fù)成本。
[0004]為了解決防屈曲支撐存在的殘余變形問題，國內(nèi)、外學(xué)者在傳統(tǒng)防屈曲支撐上加裝自復(fù)位系統(tǒng)，以此減小防屈曲支撐的殘余變形。專利號(hào)為CN101824922的專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘云胀ㄤ摻g線作為復(fù)位系統(tǒng)的防屈曲支撐結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固在內(nèi)、外套筒兩端的端板上，在內(nèi)、外套筒在發(fā)生相對(duì)位移之后，由鋼絞線將套筒及內(nèi)芯拉回原位。該支撐可以消除傳統(tǒng)防屈曲支撐的殘余變形，但是，初始預(yù)應(yīng)力的有效施加是保證該支撐復(fù)位的關(guān)鍵，且初始值應(yīng)大于內(nèi)芯屈服力1.3倍以上。也有學(xué)者提出用形狀記憶合金制作復(fù)位裝置，但是，形狀記憶合金存在材料價(jià)格昂貴、制作困難等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用彈簧構(gòu)件的自復(fù)位防屈曲支撐裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中防屈曲支撐裝置需要施加預(yù)應(yīng)力以及成本高的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]所述自復(fù)位防屈曲支撐裝置，包括外部約束單元、內(nèi)芯及復(fù)位裝置，所述復(fù)位裝置為復(fù)位彈簧構(gòu)件，所述外部約束單元用于約束內(nèi)芯彎曲變形，所述復(fù)位彈簧構(gòu)件用于恢復(fù)內(nèi)芯的拉伸或壓縮變形。
[0008]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用復(fù)位彈簧構(gòu)件利用彈簧受力變形后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反作用力進(jìn)行復(fù)位，無需施加預(yù)應(yīng)力，且彈簧構(gòu)件價(jià)格低廉，降低了整個(gè)防屈曲支撐裝置的成本。
[0009]優(yōu)選的，所述內(nèi)芯包括內(nèi)芯板，所述內(nèi)芯板兩側(cè)設(shè)置有連接外部建筑結(jié)構(gòu)的連接
目.ο
[0010]優(yōu)選的，所述外部約束單元包括位于上部的上約束單元和位于下部的下約束單元，所述上約束單元和下約束單元之間留有間隙，所述內(nèi)芯板設(shè)置于所述間隙中；所述外部約束單元具有兩個(gè)端部，其中一端通過第一連接板固定在內(nèi)芯板上，另一端通過第二連接板與復(fù)位彈簧構(gòu)件相連。
[0011]優(yōu)選的，所述復(fù)位彈簧構(gòu)件包括第三連接板、隔板和若干導(dǎo)向桿，所述第二連接板、第三連接板和隔板均包括上板和下板，所述第三連接板上板和第三連接板下板分別固定于內(nèi)芯板同一位置的上、下表面，所述隔板上板和隔板下板分別固定于內(nèi)芯板同一位置的上、下表面，所述第二連接板上板固定在上約束單元的一端，所述第二連接板下板對(duì)應(yīng)的固定在下約束單元的一端，所述第二連接板上板和第二連接板下板之間留有間隙，所述內(nèi)芯板穿過所述間隙，所述隔板上設(shè)置有若干開孔，所述若干導(dǎo)向桿穿過所述開孔，兩端分別固定在第三連接板和第二連接板上，所述導(dǎo)向桿上位于第二連接板與隔板之間以及隔板與第三連接板之間的部分均套有彈簧，所述彈簧在初始狀態(tài)處于無外力的自由狀態(tài)。
[0012]優(yōu)選的，所述內(nèi)芯板左、右兩側(cè)各設(shè)置有若干墊塊，所述墊塊固定在上約束單元或下約束單元上。
[0013]優(yōu)選的，所述內(nèi)芯板包括上連接段、下連接段、上加強(qiáng)段和下加強(qiáng)段以及屈服段，從所述上連接段到上加強(qiáng)段到屈服段，橫截面面積逐漸變小，從所述下連接段到下加強(qiáng)段到屈服段，橫截面面積逐漸變小。
[0014]優(yōu)選的，所述外部約束單元包括四根方鋼管，所述上約束單元和下約束單元均由左、右并列放置的方鋼管組成，所述四根方鋼管的每兩根鋼管之間固定連接。
[0015]優(yōu)選的，所述第三連接板和隔板固定在內(nèi)芯板的上連接段或者下連接段內(nèi)。
[0016]優(yōu)選的，所述導(dǎo)向桿有四個(gè)，隔板上板和隔板下板上各設(shè)置有兩個(gè)開孔，兩根導(dǎo)向桿穿過隔板上板的開孔一端固定在第三連接板上板上，另一端固定在第二連接板上板上，另兩根導(dǎo)向桿穿過隔板下板的開孔一端固定在第三連接板下板上，另一端固定在第二連接板下板上。
[0017]優(yōu)選的，所述彈簧為受壓彈簧。
[0018]本實(shí)用新型能夠在保證防屈曲支撐具有良好的耗能能力的基礎(chǔ)上減小其在大震下的殘余變形，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的復(fù)位效果。與預(yù)應(yīng)力式自復(fù)位防屈曲支撐相比，可以更方便地實(shí)現(xiàn)支撐拉、壓時(shí)的復(fù)位功能。且本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、加工制作方便，便于工程推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是圖2的1-1剖視圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的簡化的力學(xué)模型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型方法作進(jìn)一步說明。
[0024]在本實(shí)用新型提供的自復(fù)位防屈曲支撐裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述自復(fù)位防屈曲支撐裝置包括外部約束單元、內(nèi)芯及復(fù)位裝置，所述復(fù)位裝置為復(fù)位彈簧構(gòu)件，所述外部約束單元用于約束內(nèi)芯彎曲變形，所述復(fù)位彈簧構(gòu)件用于使被拉長或縮短后的內(nèi)芯回復(fù)到起始位置。
[0025]本實(shí)用新型采用復(fù)位彈簧構(gòu)件利用彈簧受力變形后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反作用力進(jìn)行復(fù)位，無需施加預(yù)應(yīng)力，且彈簧構(gòu)件價(jià)格低廉，降低了整個(gè)防屈曲支撐裝置的成本。
[0026]在自復(fù)位防屈曲裝置的某些優(yōu)選的實(shí)施例中所述內(nèi)芯包括內(nèi)芯板，所述內(nèi)芯板兩側(cè)設(shè)置有連接外部建筑結(jié)構(gòu)的連接裝置。
[0027]進(jìn)一步的，所述內(nèi)芯可以采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)，其中，內(nèi)芯板3包括上連接段304、下連接段305、上加強(qiáng)段303和下加強(qiáng)段302以及屈服段301，從所述上連接段304到上加強(qiáng)段303到屈服段，橫截面面積逐漸變小，從所述下連接段305到下加強(qiáng)段302到屈服段，橫截面面積逐漸減小。
[0028]在該優(yōu)選的實(shí)施例中，所述內(nèi)芯板3采用一字型變截面的結(jié)構(gòu)，為了保證非約束段不會(huì)發(fā)生屈曲，在其他實(shí)施例中，上連接段304、下連接段305、上加強(qiáng)段303和下加強(qiáng)段302也可以采用十字型截面內(nèi)芯板。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，采用一字型三梯度變截面的結(jié)構(gòu)，可以整體上減小內(nèi)芯的截面，從而降低內(nèi)芯的屈服強(qiáng)度，適應(yīng)目前彈簧構(gòu)件剛度不大的情況。另外，這種結(jié)構(gòu)可以保證上連接段304、下連接段305的尺寸相對(duì)變大，可以在此處設(shè)置多個(gè)彈簧以構(gòu)成復(fù)位彈簧構(gòu)件。此外，漸變的截面還可以防止內(nèi)芯板3發(fā)生脆斷。
[0029]其中，內(nèi)芯板3可以采用圖1所示的連接板I與外部建筑結(jié)構(gòu)相連接，所述連接板I上設(shè)有多個(gè)螺孔，以方便實(shí)現(xiàn)與外部建筑框架結(jié)構(gòu)連接。連接板也可根據(jù)實(shí)際需要選擇T型板等型式。
[0030]可選的，內(nèi)芯板3采用低屈服點(diǎn)鋼板。
[0031]在本實(shí)用新型的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述外部約束單元包括位于上部的上約束單元和位于下部的下約束單元，所述上約束單元和下約束單元之間留有間隙，所述內(nèi)芯板設(shè)置于所述間隙中；所述外部約束單元具有兩個(gè)端部，其中一端通過第一連接板固定在內(nèi)芯板上，另一端通過第二連接板與復(fù)位彈簧構(gòu)件相連。
[0032]在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，外部約束單元也可以兩側(cè)都連接復(fù)位彈簧構(gòu)件，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，只在一側(cè)設(shè)置復(fù)位彈簧構(gòu)件不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且與兩端設(shè)置復(fù)位彈簧構(gòu)件相比可以增大復(fù)位系統(tǒng)的剛度，復(fù)位效果更好。因?yàn)樵诩s束單元兩端均設(shè)置復(fù)位彈簧構(gòu)件實(shí)質(zhì)上兩組復(fù)位彈簧就變成了串聯(lián)，剛度反而會(huì)比一組復(fù)位彈簧的剛度還要小。
[0033]進(jìn)一步的，在某些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述內(nèi)芯板左、右兩側(cè)各設(shè)置有若干墊塊，所述若干墊塊固定在上約束單元或下約束單元上。優(yōu)選的，所述墊塊之間的間距為10cm，這樣墊塊既可以控制上約束單元和下約束單元之間的間隙又可以有效約束內(nèi)芯板的橫向變形。
[0034]在本實(shí)用新型的外部約束單