彈簧式自復位防屈曲支撐裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型的建筑結構耗能減震裝置，尤其涉及一種彈簧式自復位防屈曲支撐裝置。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的鋼支撐可以提高建筑結構的側向剛度和承載力。然而，在強震的作用下，支撐容易發(fā)生整體或局部受壓屈曲，顯著降低結構的抗震性能。
[0003]防屈曲支撐是在傳統(tǒng)鋼支撐的基礎上，采用外包約束單元約束內芯彎曲變形，以實現(xiàn)內芯的耗能段的全截面屈服耗能，同時不發(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，可以有效地減少結構的地震反應，提高結構的抗震性能。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生。過大的殘余變形，不僅影響結構的正常使用，還會增加結構的修復成本。
[0004]為了解決防屈曲支撐存在的殘余變形問題，國內、外學者在傳統(tǒng)防屈曲支撐上加裝自復位系統(tǒng)，以此減小防屈曲支撐的殘余變形。專利號為CN101824922的專利申請?zhí)岢隽艘云胀ㄤ摻g線作為復位系統(tǒng)的防屈曲支撐結構，其預應力鋼絞線錨固在內、外套筒兩端的端板上，在內、外套筒在發(fā)生相對位移之后，由鋼絞線將套筒及內芯拉回原位。該支撐可以消除傳統(tǒng)防屈曲支撐的殘余變形，但是，初始預應力的有效施加是保證該支撐復位的關鍵，且初始值應大于內芯屈服力1.3倍以上。也有學者提出用形狀記憶合金制作復位裝置，但是，形狀記憶合金存在材料價格昂貴、制作困難等問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種采用彈簧構件的彈簧式自復位防屈曲支撐裝置，以解決現(xiàn)有技術中防屈曲支撐裝置需要施加預應力以及成本高的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[0007]所述裝置包括內芯板、用于約束內芯板彎曲變形的外部約束單元和用于恢復內芯板的拉伸或壓縮變形的復位彈簧構件，所述內芯板兩側設置有連接外部建筑結構的連接裝置；
[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，所述內芯板設置于所述間隙中，所述外部約束單元具有兩個端部，其中一端通過第一連接板固定在內芯板上，另一端通過第二連接板與復位彈簧構件相連；
[0009]所述復位彈簧構件包括第三連接板、隔板和若干導向桿，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應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，所述內芯板穿過所述間隙，所述隔板上設置有若干開孔，所述若干導向桿穿過所述開孔，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]由上述技術方案可知，本實用新型采用復位彈簧構件利用彈簧受力變形后會產生一個反作用力進行復位，無需施加預應力，且彈簧構件價格低廉，降低了整個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，所述內芯板左、右兩側各設置有若干墊塊，所述墊塊固定在上約束單元或下約束單元上。
[0013]優(yōu)選的，所述內芯板包括上連接段、下連接段、上加強段和下加強段以及屈服段，從所述上連接段到上加強段到屈服段，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，所述導向桿有四個，隔板上板和隔板下板上各設置有兩個開孔，兩根導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芯板的上連接段或者下連接段內。
[0017]優(yōu)選的，所述彈簧為受壓彈簧。
[0018]本實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上減小其在大震下的殘余變形，以實現(xiàn)預定的復位效果。與預應力式自復位防屈曲支撐相比，可以更方便地實現(xiàn)支撐拉、壓時的復位功能。且本實用新型結構簡單、價格低廉、加工制作方便，便于工程推廣應用。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的一個實施例的內芯的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的一個實施例的結構示意圖；
[0021]圖3是圖2的1-1剖視圖；
[0022]圖4是本實用新型的一個實施例的簡化的力學模型圖；
[0023]圖5是本實用新型的一個實施例的簡化的力學模型圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本實用新型方法作進一步說明。
[0025]在本實用新型提供的彈簧式自復位防屈曲支撐裝置的一個實施例中，所述裝置包括內芯板、用于約束內芯板彎曲變形的外部約束單元和用于恢復內芯板的拉伸或壓縮變形的復位彈簧構件，所述內芯板兩側設置有連接外部建筑結構的連接裝置；
[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，所述內芯板設置于所述間隙中，所述外部約束單元具有兩個端部，其中一端通過第一連接板固定在內芯板上，另一端通過第二連接板與復位彈簧構件相連；
[0027]所述復位彈簧構件的結構請參照圖2，所述復位彈簧構件包括第三連接板5、隔板2和若干導向桿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應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，所述內芯板3穿過所述間隙，所述隔板2上設置有若干開孔，所述若干導向桿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，內芯板3將產生拉、壓變形，與內芯板3固定的隔板2與外部約束單元間便會產生相對位移，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變形產生的反作用力將內芯板3變形推回，使支撐復位。
[0029]當內芯板3處于受壓狀態(tài)時，隔板2與及第二連接板7間的四根彈簧6產生受壓變形，隔板2與第三連接板5間的四根彈簧不受力，此階段的力學模型如圖4 (a)所示，受力彈簧6與外部約束單元串聯(lián)。當內芯板3處于受拉狀態(tài)時，隔板2與第三連接板5間的四根彈簧6產生受壓變形，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)，此階段的力學模型如圖4(b)。
[0030]本實用新型采用復位彈簧構件利用彈簧受力變形后會產生一個反作用力進行復位，無需施加預應力，且彈簧構件價格低廉，降低了整個防屈曲支撐裝置的成本。
[0031]進一步的，在本實用新型的某些優(yōu)選的實施例中，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)選實施例中，當內芯板3處于受壓狀態(tài)時，隔板2與及第二連接板7間的四根彈簧6產生受壓變形，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)，此階段的力學模型如圖5(a)所示。當內芯板3處于受拉狀態(tài)時，隔板2與第三連接板5間的四根彈簧6產生受壓變形，隔板2與第二連接板7間的四根彈簧6產生受拉變形，此階段隔板2兩側的受力彈簧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)選的實施例在復位彈簧機構工作時，隔板2兩側的彈簧6將變?yōu)椴⒙?lián)受力，比單