內(nèi)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，涉及一種內(nèi)套管約束折疊鋼板耗能支撐。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震是一種強(qiáng)烈的自然災(zāi)害，地震時釋放的能量能夠?qū)ㄖ镄纬芍旅缘钠?壞。為了吸收地震時釋放的能量保護(hù)建筑物，避免因?yàn)檫^量的能量輸入對建筑物所造成破 壞，保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全，屈曲約束支撐裝置被廣泛的應(yīng)用。
[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。內(nèi)套管通過對芯板的約束，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)害的內(nèi)套管約束折疊鋼板耗能支撐。
[0006] 技術(shù)方案:本發(fā)明的內(nèi)套管約束折疊鋼板耗能支撐，包括芯筒、設(shè)置在所述芯筒內(nèi) 的內(nèi)套管、設(shè)置在所述芯筒兩側(cè)筒口的端頭承壓板、設(shè)置在內(nèi)套管中與端頭承壓板內(nèi)側(cè)連 接的十字固定板，連接在端頭承壓板外側(cè)的十字節(jié)點(diǎn)板，所述芯筒由多個耗能單元依次連 接而成，所述耗能單元包括4η個異面三角形，其中2η個為第一類三角形，2η個為第二類三角 形，每兩個第一類三角形頂角連接設(shè)置，構(gòu)成一個分組，每兩個第二類三角形底邊連接設(shè) 置，構(gòu)成一個分組，第一類三角形分組與第二類三角形分組相鄰連接，拼接成一個筒狀構(gòu) 件，η為耗能單元端部多邊形邊數(shù)，η 2 3。
[0007] 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。
[0008] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述芯筒內(nèi)壁與內(nèi)套管之間有間隙，其中填充有無粘結(jié)材 料。
[0009] 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。
[0010]本發(fā)明的折疊鋼板耗能支撐對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，同時增 加了穩(wěn)定性，不易發(fā)生面外屈曲。
[0011]本發(fā)明內(nèi)套管約束折疊鋼板耗能支撐由芯筒、內(nèi)套管、端頭承壓板、十字固定板、 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) 造形式相對簡單，制作方便;端頭承壓板與芯筒、十字節(jié)點(diǎn)板、十字固定板相連，將荷載均勻 的傳遞給芯筒。十字固定板確定內(nèi)套管的位置，焊接于端頭承壓板內(nèi)側(cè)。十字節(jié)點(diǎn)板將該支 撐與框架相連接。內(nèi)套管限制耗能段折痕處出現(xiàn)過大的變形而影響整個支撐的耗能性能。 無粘結(jié)材料覆蓋于內(nèi)套管外表面，減弱內(nèi)套管與芯筒之間的摩擦，加勁肋設(shè)置于十字節(jié)點(diǎn) 板上，防止節(jié)點(diǎn)板受壓屈曲。
[0012] 本發(fā)明的內(nèi)套管約束折疊鋼板耗能支撐通過折疊鋼板產(chǎn)生預(yù)折痕，在承受荷載時 可以在折痕處產(chǎn)生塑性鉸線，利用塑性鉸線來增加該支撐的耗能能力，同時在芯筒的內(nèi)部 設(shè)置套管，提高對芯筒的環(huán)向約束，便于提高該支撐的剛度與極限承載力。
[0013] 其核心為芯筒，芯筒集中體現(xiàn)了發(fā)明的設(shè)計原理，且以n = 4時為例進(jìn)行說明：
[0014] 所述芯筒，如圖1中1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系列 全等的等腰三角形所構(gòu)成的耗能單元，再經(jīng)過焊接形成筒狀，如圖4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
[0015] 所述內(nèi)套管，如圖1中5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 市場上已有的鋼管規(guī)格。
[0016] 所述無粘結(jié)材料在芯筒與內(nèi)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，用來減弱內(nèi)套管與芯筒之間的摩擦。
[0017] 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。
[0018] 所述十字固定板，如圖1中4所示焊接于端頭承壓板內(nèi)側(cè)，限制內(nèi)套筒的位置。
[0019] 所述十字節(jié)點(diǎn)板，如圖1中2所示，采用與端頭承壓板相同的鋼材，焊接于端頭承壓 板上。
[0020] 所述加勁肋，如圖1中7所示，共設(shè)置四道，每道由四片相同的鋼板組成，焊接于十 字節(jié)點(diǎn)板上。
[0021] 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)：
[0022] 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，并在芯筒內(nèi)設(shè)置內(nèi)套管，使得芯筒與內(nèi)套管協(xié)同工作，當(dāng)芯筒承受荷載與內(nèi)套 管接觸時，利用內(nèi)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，同時還可 以改善芯筒的滯回耗能性能，從而在地震時更好地消耗地震對建筑物輸入的能量。
[0023] 該芯筒的側(cè)面均采用三角形折痕，折痕形式簡潔，便于進(jìn)行沖壓制作，在承受地震 作用時，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，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，外套管對芯 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