[发明专利]两端带平行软钢板耗能装置的约束屈曲支撑及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带耗能装置的防屈曲支撑，特别涉及一种两端带平行软钢板耗能装置的约束屈曲支撑及制作方法。

背景技术

防屈曲支撑被认为是一种兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能的新型抗侧力支撑构件。内芯为强度与刚度较低的软钢，一般采用屈服点低的纯铁或低碳钢制作，其作用是承受轴向荷载作用，外围的约束部分不参与抵抗轴向荷载，只起到保护内芯并防止其屈曲的作用。防屈曲支撑在建筑物中的作用体现在，当因地震产生的荷载不大时，防屈曲支撑相当于位于建筑物框架内的斜撑，能够为结构提供侧向刚度；当因地震产生的荷载较大时，防屈曲支撑能够随着结构框架的变形做出相应的调整并同时消耗地震传给建筑物的能量。由于这种双重特性，防屈曲支撑一直受到各国工程师和学者们的垂青。

然而，对于现有的防屈曲支撑仍然存在一些受力机理上的不同观点及一些难以避免的问题，如有日本学者指出，内芯刚度不足的防屈曲支撑可能会发生整体失稳。同样有日本学者指出，防屈曲支撑的整体失稳是由于内芯和外围约束的刚度与强度不足引起的，应由内芯和外围约束的刚度与强度并行或相关控制来保证等等。此外，外围约束机构仅起防止内芯屈曲的作用，其材料性能不能全部发挥，外露于外包约束构件的内芯与结构构件的连接部分容易发生屈曲。在诸如此类的问题上如没有统一的分析理论与构造措施，恐怕难以建立合理完善的防屈曲支撑设计方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有防屈曲支撑的缺陷，提供了一种两端带平行软钢板耗能装置的约束屈曲支撑及制作方法。本发明通过一种新的工作机理提高了防屈曲支撑的工作能力。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

两端带平行软钢板耗能装置的约束屈曲支撑，其特征在于：包括外层钢管、内部钢板和连接这两部分的支撑端部平行耗能钢板集束，所述外层钢管由外层钢管钢板焊接而成，外层钢管两端设置有端部钢板用以密封外层钢管，所述内部钢板从端部钢板中的孔洞穿过并置于外层钢管内部，内部钢板端部正、反面与外层钢管钢板之间分别垂直焊接或螺栓连接有等间距布置的平行耗能钢板，从而构成平行耗能钢板集束，平行耗能钢板集束与内部钢板、外层钢管、内部约束填充材料以及端部钢板之间的所有空隙部分填充有发泡剂用以防止潮湿空气与钢材及焊缝接触，并于内部钢板约束屈服段与外层钢管间填入约束填充材料。

所述平行耗能钢板为低碳钢(碳含量小于25％)钢板。

所述平行耗能钢板为两端宽、中间窄的形状。

所述的内部钢板分别从外层钢管两端的端部钢板孔洞穿过并置于钢管内部。

所述的内部钢板横截面为一字型，该钢板在穿过外层钢管的端部钢板后在外层钢管端部钢板的开洞处不做任何连接形式。

所述的平行耗能钢板集束中每块钢板均为相同材质的低碳钢，上下端分别与内部钢板和外层钢管焊接或螺栓连接。当防屈曲支撑受力时，平行耗能钢板集束中的每块钢板受到弯剪作用力，中部呈现力矩为零的反弯点。据此可将每块钢板做成两端宽、中间窄的形状。

平行耗能软钢板约束型防屈曲支撑的制作方法，该方法是按以下顺序进行的：

1)配置外层钢管钢板，并在用于端部的钢板上预留用于穿过内部钢板的孔洞；

2)配置内部钢板和用于制作平行耗能钢板集束的低碳钢钢板，将低碳钢钢板做成两端宽、中间窄的形状；

3)根据耗能能力的需求，将若干个低碳钢钢板等间距地垂直焊接或螺栓连接于内部钢板端部的一面，之后在另一面面也对称的焊接或螺栓连接低碳钢钢板；

4)将每块低碳钢钢板与制作外层钢管的钢板焊接或螺栓连接；

5)将已预留孔洞的外层钢管端部钢板套上内部钢板，并将端部钢板和与已平行耗能钢板焊接或螺栓连接的外层钢管钢板焊接；

6)焊接外层钢管的其他钢板，但留下一面开口不焊；

7)在开口的一侧灌入约束填充材料，填充内部钢板约束屈服段与外层钢管间。

8)在开口的一侧灌入发泡剂，填补外层钢管内所有空隙。

9)待发泡剂灌入完毕，焊接最后一块外层钢管钢板以封闭外层钢管。