[发明专利]一种螺纹连接的自应力防屈曲支撑及其装配方法

说明书

本发明一种螺纹连接的自应力防屈曲支撑及其装配方法，所述支撑包括外套筒，钢支撑，上端头组件和下端头组件；钢支撑设置在外套筒内部，钢支撑两端分别沿轴向设置上端和下端紧固外螺纹钢柱；上端头组件和下端头组件均包括依次固定连接为一体的紧固端、连接端和双片圆环；紧固端内设置有内螺纹，分别与上端和下端紧固外螺纹钢柱对应配合连接；外套筒的横截面呈圆形，其上端设置外螺纹接口，以及与外螺纹接口螺纹配合的套筒盖；钢支撑的下端通过下端紧固外螺纹钢柱与下端头组件中的紧固端连接固定，钢支撑的上端通过穿过套筒盖的上端紧固螺纹钢柱与上端头组件中的紧固端连接；钢支撑的上端由套筒盖压紧并使钢支撑产生形变；外套筒内浇注有混凝土。

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，具体为一种螺纹连接的自应力防屈曲支撑及其装配方法。

背景技术

支撑-框架结构体系相较于纯框架结构具有更好的延性和抗震性能。在地震作用中，支撑构件能够先于主体结构耗能，作为抗震设防的第一道防线，能够率先耗散掉一部分地震能量，从而降低主体结构的震害程度，符合规范中多道防线的抗震理念。

普通钢支撑受压容易失稳，其欧拉临界力远低于屈服承载力，因此需要较大的构件截面才能满足稳定性要求，而大截面支撑会增加结构的整体刚度，使结构周期变短，由规范中的地震反应谱函数曲线可知，周期越短，结构所承受的地震作用越强，反而需要更大的支撑截面，从而大幅增加用料成本。另外，普通钢支撑由于滞回性能较差，地震作用下耗能效果一般，因此不利于大规模推广。

日本学者为解决普通钢支撑受压容易失稳的弊端，率先提出一种新型耗能支撑构件——屈曲约束支撑(Buckling Restrained Brace，BRB)，这种构件是在核心支撑的外面套一个约束构件，核心支撑和约束构件间能自由滑动，工作时，仅核心支撑与框架结构相连，而约束构件则约束了核心支撑的横向变形，防止核心支撑在压力作用下发生屈曲和局部屈曲。因此，屈曲约束支撑在拉力和压力作用下均可以达到充分的屈服，具有很好的延性，同时它的滞回曲线稳定饱满，明显优于普通钢支撑。

由于屈曲约束支撑采用芯材和套筒分离的解决方案，在实际受力过程中，只有芯材受力，套筒仅提供约束，而不承担任何的轴向作用力，因此造成了一定程度的截面浪费。理论而言，由于支撑构件在轴向受拉作用下不考虑失稳，因此屈曲约束支撑的受拉承载力远低于相同用料成本下的普通钢支撑。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种螺纹连接的自应力防屈曲支撑及其装配方法，不仅具有屈曲约束支撑受压不易失稳的特点，同时能够充分利用构件截面，克服屈曲约束支撑只有芯材受力的缺陷，有效提升构件的轴向受拉承载力。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种螺纹连接的自应力防屈曲支撑，包括外套筒，钢支撑，上端头组件和下端头组件；所述的钢支撑设置在外套筒内部，钢支撑两端分别沿轴向设置上端紧固外螺纹钢柱和下端紧固外螺纹钢柱；所述的上端头组件和下端头组件均包括依次固定连接为一体的紧固端、连接端和双片圆环；紧固端内设置有内螺纹，分别与上端紧固外螺纹钢柱和下端紧固外螺纹钢柱对应配合连接；所述的外套筒的横截面呈圆形，其上端设置外螺纹接口，以及与外螺纹接口螺纹配合的套筒盖；钢支撑的下端通过下端紧固外螺纹钢柱与下端头组件中的紧固端连接固定，钢支撑的上端通过穿过套筒盖的上端紧固螺纹钢柱与上端头组件中的紧固端连接；钢支撑的上端由套筒盖压紧并使钢支撑产生形变；外套筒内浇注有混凝土。

优选的，钢支撑的上端高出外套筒的上端设置，高出的长度为钢支撑屈服位移的130％到150％。

优选的，所述的外套筒下端与下端头组件中的紧固端焊接固定。

优选的，所述的钢支撑为十字形钢支撑，十字形钢支撑的两端截面大于中部截面；十字形钢支撑的同一横截面上的四个分支撑上均设置有应变片，外套筒的外壁上设置柔性显示屏，应变片的输出端连接柔性显示屏的输入端。