彈簧式自復(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，尤其涉及一種彈簧式自復(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(guó)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)件的彈簧式自復(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]所述裝置包括內(nèi)芯板、用于約束內(nèi)芯板彎曲變形的外部約束單元和用于恢復(fù)內(nèi)芯板的拉伸或壓縮變形的復(fù)位彈簧構(gòu)件，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；
[0008]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；
[0009]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)處于無外力的狀態(tài)。
[0010]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。
[0011]優(yōu)選的，所述第二連接板與隔板之間的彈簧兩端分別固定在第二連接板和隔板上，所述隔板與第三連接板之間的彈簧兩端分別固定在隔板和第三連接板上。
[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?jī)筛摴苤g固定連接。
[0015]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。
[0016]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)。
[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(jiǎn)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(jiǎn)化的力學(xué)模型圖；
[0023]圖5是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化的力學(xué)模型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]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。
[0025]在本實(shí)用新型提供的彈簧式自復(fù)位防屈曲支撐裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置包括內(nèi)芯板、用于約束內(nèi)芯板彎曲變形的外部約束單元和用于恢復(fù)內(nèi)芯板的拉伸或壓縮變形的復(fù)位彈簧構(gòu)件，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；
[0026]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；
[0027]所述復(fù)位彈簧構(gòu)件的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述復(fù)位彈簧構(gòu)件包括第三連接板5、隔板2和若干導(dǎo)向桿10，所述第二連接板7、第三連接板5和隔板2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3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3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3穿過所述間隙，所述隔板2上設(shè)置有若干開孔，所述若干導(dǎo)向桿10穿過所述開孔，兩端分別固定在第三連接板5和第二連接板7上，所述導(dǎo)向桿10上位于第二連接板7與隔板2之間以及隔板2與第三連接板5之間的部分均套有彈簧6，所述彈簧6在初始狀態(tài)處于無外力的狀態(tài)。
[0028]在初始狀態(tài)下，內(nèi)芯板3不受力，彈簧6處于不受力的自由狀態(tài)。在外力作用下，內(nèi)芯板3將產(chǎn)生拉、壓變形，與內(nèi)芯板3固定的隔板2與外部約束單元間便會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，從而迫使隔板2及第二連接板7和第三連接板5之間的彈簧6發(fā)生變形，由彈簧6變形產(chǎn)生的反作用力將內(nèi)芯板3變形推回，使支撐復(fù)位。
[0029]當(dāng)內(nèi)芯板3處于受壓狀態(tài)時(shí)，隔板2與及第二連接板7間的四根彈簧6產(chǎn)生受壓變形，隔板2與第三連接板5間的四根彈簧不受力，此階段的力學(xué)模型如圖4 (a)所示，受力彈簧6與外部約束單元串聯(lián)。當(dāng)內(nèi)芯板3處于受拉狀態(tài)時(shí)，隔板2與第三連接板5間的四根彈簧6產(chǎn)生受壓變形，隔板2與第二連接板7間的四根彈簧6不受力，受力彈簧6與外部約束單元串聯(lián)，此階段的力學(xué)模型如圖4(b)。
[0030]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。
[0031]進(jìn)一步的，在本實(shí)用新型的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第二連接板與隔板之間的彈簧兩端分別固定在第二連接板和隔板上，所述隔板與第三連接板之間的彈簧兩端分別固定在隔板和第三連接板上。
[0032]在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)芯板3處于受壓狀態(tài)時(shí)，隔板2與及第二連接板7間的四根彈簧6產(chǎn)生受壓變形，隔板2與第三連接板5間的四根彈簧6受拉變形，此階段隔板兩側(cè)的受力彈簧6并聯(lián)，受力彈簧6與外部約束單元串聯(lián)，此階段的力學(xué)模型如圖5(a)所示。當(dāng)內(nèi)芯板3處于受拉狀態(tài)時(shí)，隔板2與第三連接板5間的四根彈簧6產(chǎn)生受壓變形，隔板2與第二連接板7間的四根彈簧6產(chǎn)生受拉變形，此階段隔板2兩側(cè)的受力彈簧6并聯(lián)，受力彈簧6與外部約束單元串聯(lián)，此階段的力學(xué)模型如圖5(b)所示。
[0033]相較于彈簧6不與第二連接板7、隔板2和第三連接板5固定的方案，上述優(yōu)選的實(shí)施例在復(fù)位彈簧機(jī)構(gòu)工作時(shí)，隔板2兩側(cè)的彈簧6將變?yōu)椴⒙?lián)受力，比單