專利名稱：自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種防屈曲支撐構(gòu)件。
背景技術(shù)：
地震災(zāi)害對人們的生命安全造成了極大的影響，其主要是由于在地震過程中建筑 結(jié)構(gòu)發(fā)生了過大的損壞或倒塌所引起的。被動控制系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)振動控制系統(tǒng)中的一種，且 目前被認(rèn)為是減少主體結(jié)構(gòu)損傷的最有效可行的方法。根據(jù)不同的阻尼機理，被動控制裝 置可以分為金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器以及粘彈性阻尼器等。在這些控制裝備中，防屈曲支撐構(gòu)件(BRB)得到了最廣泛的應(yīng)用。這是近年來應(yīng) 用于多高層建筑抗側(cè)力體系中的一種實用新型的支撐形式，同時也是一種高效的耗能減震 裝置(阻尼器)，它主要由鋼支撐內(nèi)芯、約束構(gòu)件以及在上述兩者之間所設(shè)置的無粘結(jié)材料 或間隙三部分組成。在中震或大震作用下，防屈曲支撐構(gòu)件無論受拉還是受壓均能實現(xiàn)全 截面充分屈服耗散地震能量而不出現(xiàn)支撐構(gòu)件的整體屈曲或局部屈曲破壞，因此這種支撐 構(gòu)件不僅解決了普通支撐構(gòu)件在大震下受壓屈曲的問題，同時還起到損傷控制的作用，使 原來通過主體結(jié)構(gòu)梁端形成塑性鉸的耗能方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹辉诜狼尾考霞泻哪?，?主體結(jié)構(gòu)大部分保持彈性，從而能夠較好地保護(hù)主體結(jié)構(gòu)(梁、柱)使其在大震當(dāng)中免受嚴(yán) 重?fù)p傷，給震后修復(fù)帶來了方便。然而，由于防屈曲支撐構(gòu)件的耗能形式為金屬的滯回耗裝，這必然使其在經(jīng)歷中 震或者大震后會產(chǎn)生很大的殘余變形。根據(jù)無數(shù)次震害經(jīng)驗知道強烈地震使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的 過大側(cè)向變形及殘余變形是結(jié)構(gòu)破壞倒塌的直接原因。而現(xiàn)行的抗震規(guī)范只是要求結(jié)構(gòu)在 震時不倒塌以保證生命安全，但是很多情況下震后需要大量的維修成本或者拆除重建，這 無疑會產(chǎn)生相應(yīng)的社會及經(jīng)濟(jì)問題。現(xiàn)有自復(fù)位支撐構(gòu)件，其耗能形式為摩擦耗能，主要有兩個方面的局限性首先， 摩擦力取決于螺栓的預(yù)緊力，當(dāng)螺栓松動預(yù)緊力下降則對摩擦力產(chǎn)生影響，不能正常耗散 地震能量。另外，摩擦面的老化也是一個非常突出的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決目前安裝傳統(tǒng)防屈曲支撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)在大震或者 中震后出現(xiàn)過量殘余變形從而大大增大震后維護(hù)、重建成本及現(xiàn)有摩擦型自復(fù)位支撐構(gòu)件 因摩擦板連接螺栓松動及摩擦面易老化而不能正常耗散地震能量的問題，提出了一種自復(fù) 位防屈曲支撐構(gòu)件。本實用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是所述防屈曲支撐構(gòu)件由方 形外套管、方形內(nèi)套管、第一端板、第二端板、第一凸形連接板、第二凸形連接板、兩個耗能 內(nèi)芯板、多根復(fù)位筋、兩個連接板和兩對角鋼構(gòu)成，所述第一凸形連接板設(shè)置在兩個耗能內(nèi) 芯板之間，且所述第一凸形連接板的上側(cè)壁和下側(cè)壁各與一個耗能內(nèi)芯板固接，每個連接 板設(shè)置在相對應(yīng)的耗能內(nèi)芯板外部且二者固接；所述方形外套管外部的一對表面各設(shè)有一對角鋼，一對角鋼的一端與方形外套管固接，且每對角鋼與方形外套管形成凹槽，所述方 形內(nèi)套管設(shè)置在兩個耗能內(nèi)芯板之間，且所述方形內(nèi)套管與第一凸形連接板插接，兩個耗 能內(nèi)芯板各與方形內(nèi)套管位于插接端的上側(cè)壁和下側(cè)壁焊接，且焊接的距離沿長度方向為 10 20cm ；方形內(nèi)套管、兩個耗能內(nèi)芯板和第一凸形連接板設(shè)置在方形外套管內(nèi)，且每個方 形內(nèi)芯板的兩個側(cè)壁各與方形外套管相對應(yīng)的側(cè)壁接觸，每個連接板設(shè)置在凹槽內(nèi)，且每 個連接板與一對角鋼固接，所述方形內(nèi)套管內(nèi)設(shè)有多根復(fù)位筋，每根復(fù)位筋的一端與第一 端板連接，每根復(fù)位筋的另一端與第二端板連接，所述第一端板上設(shè)有與第一凸形連接板 小直徑端形狀相匹配的通孔，所述第一凸形連接板穿過第一端板的通孔設(shè)置在第一端板的 外部，所述方形外套管的兩側(cè)端面分別與第一端板和第二端板接觸，所述第二凸形連接板 的大直徑端的固裝在兩對角鋼內(nèi)。本實用新型具有以下有益效果本實用新型同傳統(tǒng)的防屈曲支撐構(gòu)件相比，在結(jié) 構(gòu)大震或者中震后擁有復(fù)位功能，大大減少了殘余變形(理論上為零)；與現(xiàn)有的自復(fù)位支 撐構(gòu)件相比，本實用新型通過防屈曲支撐構(gòu)件的內(nèi)芯板屈服耗能取代摩擦耗能，因此避免 了螺栓松動和摩擦面老化、失效及腐蝕等問題。

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實用新型安裝的示意圖，圖3是圖 2的A-A剖視圖，圖4是圖2的B-B剖視圖，圖5是圖2的C-C剖視圖，圖6是圖2的D-D剖 視圖，圖7是本實用新型工作過程初始受力階段示意圖，圖8是本實用新型工作過程方形外 套管相對方形內(nèi)套管向右運動階段示意圖，圖9是本實用新型工作過程復(fù)位階段示意圖， 圖10是本實用新型工作過程方形外套管相對方形內(nèi)套管向左運動階段示意圖，圖11是本 實用新型的實際工程應(yīng)用實例。
具體實施方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的防屈曲支撐構(gòu)件由方 形外套管1、方形內(nèi)套管2、第一端板5、第二端板6、第一凸形連接板10、第二凸形連接板 11、兩個耗能內(nèi)芯板3、多根復(fù)位筋4、兩個連接板7和兩對角鋼8構(gòu)成，所述第一凸形連接 板10設(shè)置在兩個耗能內(nèi)芯板3之間，且所述第一凸形連接板10的上側(cè)壁和下側(cè)壁各與一 個耗能內(nèi)芯板3固接，每個連接板7設(shè)置在相對應(yīng)的耗能內(nèi)芯板3外部且二者固接；所述 方形外套管1外部的一對表面各設(shè)有一對角鋼8，一對角鋼8的一端與方形外套管1固接， 且每對角鋼8與方形外套管1形成凹槽8-1，所述方形內(nèi)套管2設(shè)置在兩個耗能內(nèi)芯板3之 間，且所述方形內(nèi)套管2與第一凸形連接板10插接，兩個耗能內(nèi)芯板3各與方形內(nèi)套管2 位于插接端的上側(cè)壁和下側(cè)壁焊接，且焊接的距離沿長度方向為10 20cm ；方形內(nèi)套管2、兩個耗能內(nèi)芯板3和第一凸形連接板10設(shè)置在方形外套管1內(nèi)，且 每個方形內(nèi)芯板3的兩個側(cè)壁各與方形外套管1相對應(yīng)的側(cè)壁接觸，每個連接板7設(shè)置在 凹槽8-1內(nèi)，且每個連接板7與一對角鋼8固接，所述方形內(nèi)套管2內(nèi)設(shè)有多根復(fù)位筋4，每 根復(fù)位筋4的一端與第一端板5連接，每根復(fù)位筋4的另一端與第二端板6連接，所述第一 端板5上設(shè)有與第一凸形連接板10小直徑端形狀相匹配的通孔5-1，所述第一凸形連接板10穿過第一端板5的通孔5-1設(shè)置在第一端板5的外部，所述方形外套管1的兩側(cè)端面分 別與第一端板5和第二端板6接觸，所述第二凸形連接板11的大直徑端的固裝在兩對角鋼 8內(nèi)。
具體實施方式
二結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的每個耗能內(nèi)芯板3與方 形內(nèi)套管2上側(cè)壁與下側(cè)壁之間的間隙各為l_2mm，并在一端與耗能內(nèi)芯板3固接，此結(jié)構(gòu) 的優(yōu)點是使得方形內(nèi)套管2充當(dāng)防屈曲支撐的約束構(gòu)件，實現(xiàn)內(nèi)芯耗能作用；同時這種結(jié) 構(gòu)起到自復(fù)位支撐中給第一端板5、第二端板6及復(fù)位筋4傳力的作用，以此達(dá)到自復(fù)位目 的。因此，保證該實用新型實現(xiàn)了防屈曲支撐和自復(fù)位支撐的雙重功效。其它組成及連接 關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的方形內(nèi)套管2的側(cè)壁與 方形外套管1的側(cè)壁之間的間隙為l_2mm，并在一端與耗能內(nèi)芯板3固接，此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是 使得方形內(nèi)套管2充當(dāng)防屈曲支撐的約束構(gòu)件，實現(xiàn)內(nèi)芯耗能作用；同時這種結(jié)構(gòu)起到自 復(fù)位支撐中給第一端板5、第二端板6及復(fù)位筋4傳力的作用，以此達(dá)到自復(fù)位目的。因此， 保證該實用新型實現(xiàn)了防屈曲支撐和自復(fù)位支撐的雙重功效。其它組成及連接關(guān)系與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的每根復(fù)合筋4為鋼筋或 者復(fù)合纖維筋，并且施加相當(dāng)于支撐設(shè)計承載力30%的預(yù)應(yīng)力。此構(gòu)造的優(yōu)點是此類材料 具有高強度，高彈性模量，高彈性變形率的特點。因此能保證在本實用新型在工作時復(fù)位筋 4保持彈性從而維持其自復(fù)位的功能。預(yù)應(yīng)力可保證本實用新型克服所有殘余變形，回復(fù)到 原始長度。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五如圖2-圖6所示，本實施方式是防屈曲支撐構(gòu)件的加工具體步 驟如下1.在兩個耗能內(nèi)芯板3之間焊接第一凸形連接板10 ；在兩個耗能內(nèi)芯板3外側(cè) 焊接兩個連接板7，這樣耗能內(nèi)芯板3就與第一凸形連接板10及兩個連接板7形成一體；2.將方形內(nèi)套管2從兩個耗能內(nèi)芯板3右側(cè)滑入并且將焊于兩個耗能內(nèi)芯板3上 的第一凸形連接板10插入方形內(nèi)套管2槽中；3.在兩個耗能內(nèi)芯板3內(nèi)側(cè)與方形內(nèi)套管2外側(cè)施焊(耗能內(nèi)芯板3寬于方形內(nèi) 套管2)，使方形內(nèi)套管2與耗能內(nèi)芯板3形成整體；4.在方形外套管1的外側(cè)一對表面各焊接一對角鋼8 ；5.將組裝好的方形內(nèi)套管2及兩個耗能內(nèi)芯板3從方形外套管1設(shè)有一對角鋼8 的一端通過，方向如圖所示。對好位置后，將接一對角鋼8與連接板7連接。如此，方形外 套管1、方形內(nèi)套管2及兩個耗能內(nèi)芯板3就構(gòu)成一個防屈曲支撐構(gòu)件；6.通過第一端板5和第二端板6上的孔洞中穿復(fù)位筋4，在第二端板6處錨固復(fù) 位筋4，在第一端板5進(jìn)行張拉；7.將第二凸形連接板11與兩對角鋼8焊接，完成整個自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件的加 工過程；具體實施方式
六如圖11所示，本實施方式是將本實用新型安裝在實際工程中的 一個實施例第一凸形連接板10和第二凸形連接板11分別通過高強螺栓15與建筑結(jié)構(gòu)框 架結(jié)點板14連接，完成安裝。工作原理本實用新型的工作過程可以分為以下四個階段，結(jié)合圖7-圖11所示
1.本實用新型初始受力階段此時支撐構(gòu)件長度為原長L，當(dāng)施加外力時，方形外套管1和 方形內(nèi)套管2首先要克服復(fù)位筋4中的預(yù)應(yīng)力，當(dāng)外力達(dá)到一定水平時，方形外套管1和方 形內(nèi)套管2即將開始相對運動，如圖7所示；2.方形外套管1相對方形內(nèi)套管2向右運動 階段當(dāng)外力繼續(xù)加大，方形外套管1和方形內(nèi)套管2開始相對滑動，此時本實用新型伸長， 變形量記為δ，由于內(nèi)芯板3 —端連接在方形外套管1上，另一端連接在方形內(nèi)套管2上， 方形外套管1和方形內(nèi)套管2相對運動時使內(nèi)芯板3被拉伸產(chǎn)生塑性變形，從而起到耗能 作用；同時方形內(nèi)套管2向左推第一端板5，方形外套管1向右推第二端板6，如此，第一端 板5和第二端板6做遠(yuǎn)離運動，復(fù)位筋4不斷被伸長，并提供回復(fù)力，如圖8所示；3.本實 用新型復(fù)位階段當(dāng)支撐構(gòu)件達(dá)到最大變形，外力減小或反向，由于預(yù)應(yīng)力的作用，自復(fù)位 筋(繩)4拉動兩端板6、5做相對運動，從而帶動形外套管1和方形內(nèi)套管2做復(fù)位運動，直 到回到起始點。此時若外力撤掉，則本實用新型復(fù)位，如圖9所示；4.方形外套管1相對方 形內(nèi)套管2向左運動階段若本實用新型復(fù)位后外力反向，則方形外套管1和方形內(nèi)套管2 繼續(xù)反向運動。這時，方形內(nèi)套管2推動第二端板6，方形外套管1推動第一端板5，第一端 板5和第二端板6做遠(yuǎn)離方向的運動，此時防屈曲支撐構(gòu)件的內(nèi)芯板3狀態(tài)為受壓，支撐構(gòu) 件變形量記為-S，如圖10所示。
權(quán)利要求一種自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于所述防屈曲支撐構(gòu)件由方形外套管(1)、方形內(nèi)套管(2)、第一端板(5)、第二端板(6)、第一凸形連接板(10)、第二凸形連接板(11)、兩個耗能內(nèi)芯板(3)、多根復(fù)位筋(4)、兩個連接板(7)和兩對角鋼(8)構(gòu)成，所述第一凸形連接板(10)設(shè)置在兩個耗能內(nèi)芯板(3)之間，且所述第一凸形連接板(10)的上側(cè)壁和下側(cè)壁各與一個耗能內(nèi)芯板(3)固接，每個連接板(7)設(shè)置在相對應(yīng)的耗能內(nèi)芯板(3)外部且二者固接；所述方形外套管(1)外部的一對表面各設(shè)有一對角鋼(8)，一對角鋼(8)的一端與方形外套管(1)固接，且每對角鋼(8)與方形外套管(1)形成凹槽(8 1)，所述方形內(nèi)套管(2)設(shè)置在兩個耗能內(nèi)芯板(3)之間，且所述方形內(nèi)套管(2)與第一凸形連接板(10)插接，兩個耗能內(nèi)芯板(3)各與方形內(nèi)套管(2)位于插接端的上側(cè)壁和下側(cè)壁焊接，且焊接的距離沿長度方向為10～20cm；所述方形內(nèi)套管(2)、兩個耗能內(nèi)芯板(3)和第一凸形連接板(10)設(shè)置在方形外套管(1)內(nèi)，且每個方形內(nèi)芯板(3)的兩個側(cè)壁各與方形外套管(1)相對應(yīng)的側(cè)壁接觸，每個連接板(7)設(shè)置在凹槽(8 1)內(nèi)，且每個連接板(7)與一對角鋼(8)固接，所述方形內(nèi)套管(2)內(nèi)設(shè)有多根復(fù)位筋(4)，每根復(fù)位筋(4)的一端與第一端板(5)連接，每根復(fù)位筋(4)的另一端與第二端板(6)連接，所述第一端板(5)上設(shè)有與第一凸形連接板(10)小直徑端形狀相匹配的通孔(5 1)，所述第一凸形連接板(10)穿過第一端板(5)的通孔(5 1)設(shè)置在第一端板(5)的外部，所述方形外套管(1)的兩側(cè)端面分別與第一端板(5)和第二端板(6)接觸，所述第二凸形連接板(11)的大直徑端固裝在兩對角鋼(8)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于每個耗能內(nèi)芯板(3) 與方形內(nèi)套管(2)上側(cè)壁與下側(cè)壁之間的間隙各為l_2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于所述方形內(nèi)套管(2)的側(cè)壁與方形外套管(1)的側(cè)壁之間的間隙為l_2mm。
4.根據(jù)權(quán) 要求3所述一種自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件，其特征在于每根復(fù)合筋(4)為鋼 筋或者復(fù)合纖維筋。 專利摘要一種自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件，它涉及一種防屈曲支撐構(gòu)件。本實用新型的目的為了解決目前安裝傳統(tǒng)防屈曲支撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)在大震或者中震后出現(xiàn)過量殘余變形從而大大增大震后維護(hù)、重建成本及現(xiàn)有摩擦型自復(fù)位支撐構(gòu)件因摩擦板連接螺栓松動及摩擦面易老化而不能正常耗散地震能量的問題。方形內(nèi)套管、兩個耗能內(nèi)芯板和第一凸形連接板設(shè)置在方形內(nèi)套管內(nèi)，每個連接板與一對角鋼固接，每根復(fù)位筋的一端與第一端板連接，每根復(fù)位筋的另一端與第二端板連接，第一凸形連接板穿過第一端板的通孔設(shè)置在第一端板的外部，方形外套管的兩側(cè)端面分別與第一端板和第二端板接觸，第二凸形連接板固裝在兩對角鋼內(nèi)。本實用新型用于建筑結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中的抗側(cè)力構(gòu)件中。
文檔編號E04B1/98GK201687219SQ20102020937
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者劉璐, 吳斌, 趙俊賢 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)