專利名稱：自復位屈曲約束支撐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于土木工程領域，涉及一種用于減小工程結構地震災害影響的自復位屈曲約束支撐。
背景技術：
屈曲約束支撐是一種利用金屬屈服耗散地震能量的裝置，由于其性能穩(wěn)定、制作方便、成本低廉等優(yōu)點，近年來得到了廣泛的研究和應用。但由于屈曲約束支撐利用核心金屬板拉壓屈服耗散地震能量，支撐本身會產生累積塑性變形，從而導致結構產生不可忽視的殘余變形，嚴重影響結構的震后使用和安全性能。因此，一種利用預先張拉筋材為屈曲約束支撐提供自復位壓力的自復位屈曲約束支撐開始被大家所關注。已有的技術實例如已公開的發(fā)明專利CN101824922 B中所述自復位屈曲約束支撐依靠預先張拉單組筋材提供自復位壓力，可減小支撐和安裝支撐結構的殘余變形。但其構造使得支撐可自復位的變形范圍只能為自復位筋材的極限彈性變形范圍，支撐的變形能力受到了限制，難以滿足結構設計的需要，或只能選用少數(shù)極限彈性變形能力較大的筋材作為自復位筋材，限定了筋材的選用范圍；本發(fā)明提出通過串聯(lián)自復位筋材，可成倍增加支撐極限變形能力。此外，已公開專利CN101824922 B中所述的自復位屈曲約束支撐傳力部件為方形套管，而方形套管尺寸為規(guī)定值，兩個方型套管尺寸決定了核心金屬板的厚度及核心金屬板與方形套管的間隙，而研究表明約束部件(如約束套管)與金屬板的間隙是影響屈曲約束支撐性能的關鍵因素，而本發(fā)明提出的中間約束傳力部件可以根據(jù)內約束傳力部件來選擇合適的組合件，通過控制組合件的尺寸來形成對核心金屬板的精確約束，可顯著提高自復位屈曲約束支撐的性能
發(fā)明內容
`技術問題
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種成倍增加自復位屈曲約束支撐極限變形能力、精確約束耗能內芯板屈曲的自復位屈曲約束支撐，從而解決自復位屈曲約束支撐變形能力受限以及因耗能內芯板的約束不好而破壞失效的問題，同時拓寬自復位屈曲約束支撐對筋材的選用范圍，以及便于不同筋材的混用。技術方案
本發(fā)明所采取的技術方案是:
一種自復位屈曲約束支撐，包括耗能內芯板、傳力部件、筋材和端板，其特征在于:所述的傳力部件包括內約束傳力部件、中間約束傳力部件以及外傳力部件；所述的筋材包括第一組筋材和第二組筋材；所述的端板包括第一組端板和第二組端板；所述的連接件包括內連接件和外連接件；所述的耗能內芯板的一端固定在所述的內約束傳力部件的上下表面，耗能內芯板的另一端與外傳力部件固定連接，在內約束傳力部件的一端固定有所述的內連接件，在外傳力部件上固定有所述的外連接件；所述的中間約束傳力部件套在所述的內約束傳力部件和耗能內芯板外并與所述的內約束傳力部件和耗能內芯板在周向留有間隙，在所述的內約束傳力部件內設置有所述的第一組筋材，該第一組筋材的兩端通過所述的第一組端板固定，其中第一組端板作用在所述的內約束傳力部件和中間約束傳力部件上；在所述的中間約束傳力部件外部設置所述的外傳力部件，在中間約束傳力部件和外傳力部件之間設置有所述的第二組筋材，該第二組筋材的兩端通過所述的第二組端板固定，其中第二組端板作用在所述的中間約束傳力部件和外傳力部件上。所述耗能內芯板由內芯板和端部連接板構成，端部連接板一個側面順著長邊方向固接于內芯板一端的表面,所述內約束傳力部件位于兩個內芯板內側；所述中間約束傳力部件一端的上下側面開有第一矩形豁口，每個端部連接板伸出中間約束傳力部件上與其相鄰的第一矩形豁口 ；所述外傳力部件的一端開有與端部連接板相對應的第二矩形豁口，每個端部連接板伸出外傳力部件上與其相鄰的第二矩形豁口，外傳力部件開有第二矩形豁口的一端上下外表面分別與一對所述外連接件固接，每對外連接件分別與一個端部連接板栓接。所述的內連接件表面設置有沿長度方向延伸的定位板，位于所述內連接件一端的第一組端板為一個開槽矩形端板，開槽矩形端板開有與定位板尺寸相對應的槽口，內連接件穿過槽口 ；位于外連接件一 端的第一組端板為一個不開槽矩形端板。所述的定位板為兩個且對稱設置在內連接件的表面成一字型。所述的定位板為四個且對稱設置在內連接件的表面成十字型。每個第二組端板與一個第一組端板在同一個平面內，每個第二組端板與每個同一平面內的第一組端板的外沿留有1-2_的間隙，每個第一組端板同時接觸內約束傳力部件和中間約束傳力部件，每個第二組端板同時接觸中間約束傳力部件和外傳力部件。所述中間約束傳力部件由兩個槽形鋼、四個填充板和兩個蓋板通過構成，每個蓋板的一端開有一個所述第一矩形豁口，每個填充板位于兩個槽形鋼和兩個蓋板的中間，每兩個填充板位于兩個槽形鋼的上下表面，每兩個填充板的外部是一個蓋板，填充板和蓋板與耗能內芯板的間隙為l_2mm，同時約束耗能內芯板的平面內和平面外屈曲。所述中間約束傳力部件由螺栓拼裝而成。本發(fā)明支撐由耗能內芯板、內約束傳力部件、中間約束傳力部件、外傳力部件、內連接件、外連接件、第一組筋材、第一組端板、第二組筋材、第二組端板構成，所述耗能內芯板由內芯板和端部連接板構成,端部連接板一個側面順著長邊方向固接于內芯板一端的表面，內約束傳力部件位于兩塊耗能內芯板內側，內連接件與內約束傳力部件一端的內側固接，兩個耗能內芯板與內約束傳力部件一端的上下外表面固接，中間約束傳力部件一端的上下側面開有矩形豁口，每個端部連接板伸出中間約束傳力部件上與其相鄰的矩形豁口，外傳力部件位于中間約束傳力部件的外部，外傳力部件的一端開有與端部連接板相對應的矩形豁口，每個端部連接板伸出外傳力部件上的與其相鄰的矩形豁口，外傳力部件開有矩形豁口的一端上下外表面分別與一對外連接件固接，每對外連接件分別與一個端部連接板栓接；所述第一組筋材設置在內約束傳力部件內部，每根筋材兩端連接第一組端板，所述第一組端板包含一個開槽矩形端板和一個不開槽矩形端板，開槽矩形端板開有與連接板尺寸相對應的槽口，連接板穿過槽口，第二組筋材設置在中間約束傳力部件和外傳力部件之間，每根筋材兩端連接第二組端板。有益效果
本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明支撐的傳力部件包括內約束傳力部件、中間約束傳力部件以及外傳力部件，并在內約束傳力部件內設置第一組筋材，在中間約束傳力部件與外傳力部件之間設置第二組筋材，并通過與第一組筋材連接的第一組端板和與第二組筋材連接的第二組端板傳力和變形控制，當耗能內芯板受拉或壓時，外傳力部件通過第二組端板使得第二組筋材拉伸變形，同時將壓力傳遞到中間約束傳力部件上，中間約束傳力部件再帶動與其接觸的第一組端板并使得通過第一組端板固定的第一組筋材同步作用變形，從而增大了自復位屈曲約束支撐的變形范圍，更容易滿足結構設計的需要。安裝單組筋材的自復位屈曲約束支撐的變形范圍與筋材的極限彈性變形范圍相等，而采用串聯(lián)多組筋材提供自復位壓力，可以使支撐的變形能力增大到筋材極限彈性變形范圍的數(shù)倍，更容易滿足結構設計的需要。2.拓寬了自復位屈曲約束支撐筋材的選用范圍。為了消除支撐的殘余變形，實現(xiàn)自復位，筋材必須預先張拉到一個與耗能內芯板相關的定值初應變，以保證為支撐提供足夠大的自復位壓力；另一方面，張拉初應變不能過大，以保證給筋材留出足夠的彈性變形范圍。因此對自復位筋材的基本要求是具有足夠的強度、剛度、彈性變形能力，此外還有性能穩(wěn)定、施工制作方便、價格合理等要求。采用串聯(lián)多組筋材作為支撐的自復位系統(tǒng)，減小了支撐變形能力對筋材極限彈性變形能力的要求，因此拓寬了自復位屈曲約束支撐中筋材的選用范圍，同時也可以采用不同材性的筋材進行組合，以滿足性能設計的需求。3.中間約束傳力部件采用螺栓拼接而成，安裝靈活方便，能精確約束耗能內芯板的平面內和平面外屈曲，避免支撐因耗能內芯板的破壞而過早失效。內約束傳力部件和中間約束傳力部件與耗能內芯板的間隙為l_2mm，不僅起到傳遞構件內力的作用，同時能夠精確約束耗能內芯板的平面內和平面外屈曲。內約束傳力部件形式可以不一，以空間足以放置筋材和強度指標為設計要求；中間約束傳力部件由槽形鋼、填充板、蓋板通過螺栓拼裝而成，安裝方便靈活。

4.外傳力部件能夠保護內部部件，形式可以不一，依具體尺寸可以采用型鋼或者鋼材拼裝。


圖1是內約束傳力部件與內連接件的組裝示意 圖2是內連接件結構示意 圖3是圖1的A-A剖視 圖4是耗能內芯板制作示意 圖5是耗能內芯板與內約束傳力部件組裝示意 圖6是圖5的B-B剖視 圖7是圖5的C-C剖視 圖8是圖5的D-D剖視 圖9是中間約束傳力部件的單獨組裝示意 圖10是圖9的E-E剖視圖；圖11是圖9的F-F剖視 圖12是圖9的G-G剖視 圖13是中間約束傳力部件與內部部件的組裝示意 圖14是外傳力部件組裝、外連接件組裝、筋材張拉錨固至構件組裝完成示意 圖15是圖14的H-H剖視 圖16是圖14的J-J剖視 圖17是圖14的K-K剖視 圖18是安裝完第一組端板后左端端面示意 圖19是安裝完第二組端板后左端端面示意 圖20是安裝完第一組端板后右端端面示意 圖21是安裝完第二組端板后右端端面示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細說明:
實施例一:如圖f 21所示，本實施例的自復位屈曲約束支撐由兩個耗能內芯板2、內約束傳力部件1、中間約束傳力部件3、外傳力部件4、內連接件5、兩對外連接件6、第一組筋材
7、第一組端板8、第 二組筋材9、第二組端板10構成，所述耗能內芯板2由內芯板2-1和端部連接板2-2構成，端部連接板2-2 —個側面順著長邊方向通過焊縫焊接于內芯板2-1 —端的表面，內約束傳力部件I位于兩塊耗能內芯板2內側，內連接件5與內約束傳力部件I一端的內側焊接，兩個耗能內芯板2與內約束傳力部件I 一端的上下外表面通過在耗能內芯板的側邊施焊固接，中間約束傳力部件3 —端的上下側面開有矩形豁口 3-3-1，每個端部連接板2-2伸出中間約束傳力部件3上與其相鄰的矩形豁口 3-3-1，外傳力部件4位于中間約束傳力部件3的外部，外傳力部件4的一端開有與端部連接板2-2相對應的矩形豁口4-1，每個端部連接板2-1伸出外傳力部件4上的與其相鄰的矩形豁口 4-1，外傳力部件4開有矩形豁口 4-1的一端上下外表面分別與一對外連接件6在外連接件側邊焊接，每對外連接件6分別與一個端部連接板2-2通過高強螺栓連接；
所述第一組筋材7設置在內約束傳力部件I內部，每根筋材7兩端連接第一組端板8，所述第一組端板8包含一個開槽矩形端板8-1和一個不開槽矩形端板8-2，開槽矩形端板8-1開有與內連接件5表面的定位板5-1尺寸相對應的槽口 8-1-1，內連接件5穿過槽口8-1-1，第二組筋材9設置在中間約束傳力部件3和外傳力部件4之間，每根筋材9兩端連接第二組端板10。實施例二:如圖19 21所示，本實施方式的每個第二組端板10與一個第一組端板8在同一個平面內，每個第二組端板10與每個同一平面內的第一組端板8的外沿留有1-2mm的間隙，每個第一組端板8同時接觸內約束傳力部件I和中間約束傳力部件3，每個第二組端板10同時接觸中間約束傳力部件3和外傳力部件4。其他組成及連接方式與具體實施方式
一相同。實施例三:如圖9所示，本實施方式的每個填充板3-2的形狀與每個耗能內芯板2的側邊形狀相對應，每個填充板3-2位于兩個槽形鋼3-1和兩個蓋板3-3的中間，每兩個填充板3-2位于兩個槽形鋼3-1的上下表面，每兩個填充板3-2的外部是一個蓋板3-3，填充板3-2和蓋板3-3與耗能內芯板2的間隙約為l-2mm，同時約束耗能內芯板2的平面內和平面外屈曲，無需專門設置約束部件約束耗能內芯板2的屈曲；整個中間約束傳力部件3與內約束傳力部件1、耗能內內芯板2、外傳力部件4沒有接觸，只在兩端與第一組端板8、第二組端板9接觸，整個中間約束傳力部件3被緊壓在兩組端板8和9之間，處于“漂浮”狀態(tài)。其他組成及連接方式與具體實施方式
二相同。實施例四:如圖1、4、5、13、14所示，本實施方式是串聯(lián)多筋螺栓拼裝式自復位屈曲約束支撐的組裝具體步驟，如下:
1.內約束傳力部件一端的內側焊接內連接件，內連接件用于連接支撐的一端和結構；內芯板與端部連接板焊接，組成帶有連接板的耗能內芯板；兩塊耗能內芯板沒有連接板的一端分別與內約束部件的上下側面在耗能內芯板的側邊處焊接，如此實現(xiàn)了耗能內芯板與內約束部件的連接。2.將兩個槽形鋼置于內約束傳力部件的左右兩側，間距l(xiāng)_2mm，四塊填充板分別放置在每個槽形鋼的翼緣上邊，然后把蓋板放置在同一平面內的兩個填充板上，使耗能內芯板上的端部連接板通過蓋板上的矩形豁口，再通過高強螺栓把兩個槽形鋼、四個填充板、兩個蓋板連接成一個整體即為中間約束傳力部件；中間約束傳力部件和內約束傳力部件與耗能內芯板的間隙為l_2mm，同時約束耗能內芯板的平面內和平面外屈曲。3.將外傳力部件從已經(jīng)組裝好的內部部件的一端滑入，使耗能內芯板的端部連接板插入外傳力部件上的矩形豁口，將兩對外連接件焊接在外傳力部件上開有矩形豁口的一端，使耗能內芯板的端部連接板處于兩對外連接件形成的槽內。4.將第一組預應力筋穿過內約束傳力部件和第一組端板，在有內連接件的一端錨固，另一端進行張拉；將第二組預應力筋穿過中間約束傳力部件和外傳力部件之間的空間以及第二組端板，在有內連接件的一端錨固，另一端進行張拉，然后用高強螺栓連接外連接件與端部連接板，如此耗能內芯板一端連接內約束傳力部件，一端連接外傳力部件，中間約束傳力部件被緊壓在兩組端板之間，在支撐工作時起到傳遞內約束傳遞部件和外傳力部件之間內力的作用。這樣，完 成整個串聯(lián)多筋螺栓拼裝式屈曲約束支撐的組裝。
權利要求
1.一種自復位屈曲約束支撐，包括耗能內芯板(2)、傳力部件、筋材、端板以及連接件，其特征在于:所述的傳力部件包括內約束傳力部件(I)、中間約束傳力部件(3)以及外傳力部件(4);所述的筋材包括第一組筋材(7)和第二組筋材(9);所述的端板包括第一組端板(8)和第二組端板(10);所述的連接件包括內連接件(5)和外連接件(6);所述的耗能內芯板(2)的一端固定在所述的內約束傳力部件(I)的上下表面，耗能內芯板(2)的另一端與外傳力部件(4)固定連接，在內約束傳力部件(I)的一端固定有所述的內連接件(5)，在外傳力部件(4)上固定有所述的外連接件(6);所述的中間約束傳力部件(3)套在所述的內約束傳力部件(I)和耗能內芯板(2)外并與所述的內約束傳力部件(I)和耗能內芯板(2)在周向留有間隙，在所述的內約束傳力部件(I)內設置有所述的第一組筋材(7)，該第一組筋材(7)的兩端通過所述的第一組端板(8)固定，其中第一組端板(8)作用在所述的內約束傳力部件(I)和中間約束傳力部件(3)上；在所述的中間約束傳力部件(3)外部設置所述的外傳力部件(4)，在中間約束傳力部件(3)和外傳力部件(4)之間設置有所述的第二組筋材(9)，該第二組筋材(9)的兩端通過所述的第二組端板(10)固定，其中第二組端板(10)作用在所述的中間約束傳力部件(3)和外傳力部件(4)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的自復位屈曲約束支撐，其特征在于:所述耗能內芯板(2)由內芯板(2-1)和端部連接板(2-2)構成，端部連接板(2-2) —個側面順著長邊方向固接于內芯板(2-1)—端的表面，所述內約束傳力部件(I)位于兩個內芯板(2-1)內側；所述中間約束傳力部件(3 ) —端的上下側面開有第一矩形豁口( 3-3-1)，每個端部連接板(2-2 )伸出中間約束傳力部件(3)上與其相鄰的第一矩形豁口(3-3-1);所述外傳力部件(4)的一端開有與端部連接板(2-2 )相對應的第二矩形豁口( 4-1)，每個端部連接板(2-2 )伸出外傳力部件(4)上與其相鄰的第二矩形豁口(4-1)，外傳力部件(4)開有第二矩形豁口(4-1)的一端上下外表面分別與一對所述外連接件(6)固接，每對外連接件(6)分別與一個端部連接板(2-2)栓接。
3.根據(jù)權利要求 2所述的自復位屈曲約束支撐，其特征在于:所述的內連接件(5)表面設置有沿長度方向延伸的定位板(5-1)，位于所述內連接件(5)—端的第一組端板(8)為一個開槽矩形端板(8-1)，開槽矩形端板(8-1)開有與定位板尺寸相對應的槽口(8-1-1)，內連接件(5)穿過槽口(8-1-1);位于外連接件(6) —端的第一組端板(8)為一個不開槽矩形端板(8-2)。
4.根據(jù)權利要求3所述的自復位屈曲約束支撐，其特征在于:所述的定位板(5-1)為兩個且對稱設置在內連接件(5)的表面成一字型。
5.根據(jù)權利要求3所述的自復位屈曲約束支撐，其特征在于:所述的定位板(5-1)為四個且對稱設置在內連接件(5)的表面成十字型。
6.根據(jù)權利要求1、2或3所述的自復位屈曲約束支撐，其特征在于:每個第二組端板(10)與一個第一組端板(8)在同一個平面內，每個第二組端板(10)與每個同一平面內的第一組端板(8)的外沿留有1-2_的間隙，每個第一組端板(8)同時接觸內約束傳力部件(I)和中間約束傳力部件(3)，每個第二組端板(10)同時接觸中間約束傳力部件(3)和外傳力部件(4)。
7.根據(jù)權利要求1所述的自復位屈曲約束支撐，其特征在于:所述中間約束傳力部件(3)由兩個槽形鋼(3-1)、四個填充板(3-2)和兩個蓋板(3-3)構成，每個蓋板的一端開有一個所述第一矩形豁口( 3-3-1)，每個填充板(3-2)位于兩個槽形鋼(3-1)和兩個蓋板(3-3)的中間，每兩個填充板(3-2)位于兩個槽形鋼(3-1)的上下表面，每兩個填充板(3-2)的外部是一個蓋板(3-3)，填充板(3-2)和蓋板(3-3)與耗能內芯板(2)的間隙為l_2mm，同時約束耗能內芯板(2)的平面內和平面外屈曲。
8.根據(jù)權利要求7所述的自復位屈曲約束支撐，其特征在于:所述中間約束傳力部件(3)由螺栓拼裝 而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自復位屈曲約束支撐，包括耗能內芯板、傳力部件、筋材和端板，傳力部件包括內約束傳力部件、中間約束傳力部件以及外傳力部件；耗能內芯板一端固定在內約束傳力部件的上下側面，耗能內芯板的另一端與外傳力部件固定連接，中間約束傳力部件套在內約束傳力部件和耗能內芯板外并與內約束傳力部件和耗能內芯板在周向留有間隙，外約束傳力部件套設在中間約束傳力部件外并與外約束傳力部件在周向留有間隙；在內約束傳力部件內設置有第一組筋材通過第一組端板固定，在中間約束傳力部件和外傳力部件之間設置有第二組筋材通過第二組端板固定。本發(fā)明可以使支撐的變形能力增大到筋材極限彈性變形范圍的數(shù)倍，更容易滿足結構設計的需要。
文檔編號E04B1/98GK103233528SQ20131017363
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權日2013年5月10日
發(fā)明者王春林, 曾鵬, 周臻, 吳京, 葛漢彬 申請人:東南大學