一種搭接式自定心屈曲約束支撐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，涉及一種用于減小工程結(jié)構(gòu)地震災(zāi)害的搭接式自定心屈曲約束支撐。
【背景技術(shù)】
[0002]地震給人類帶來極其嚴(yán)重的災(zāi)難。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計采用的是延性設(shè)計方法，即在地震作用下，通過結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件的提前屈服和破壞，但整體不至于喪失功能，依靠構(gòu)件的塑性變形來耗散大部分的地震能量，從而達(dá)到保證主體結(jié)構(gòu)安全的目的。其中，屈曲約束支撐由于具有耗能能力強(qiáng)、減震效果好和震后易更換等優(yōu)點(diǎn)，在近年來得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]屈曲約束支撐是一種金屬屈服耗能構(gòu)件，它由承受軸向荷載的核心單元和防止核心單元產(chǎn)生低階屈曲的約束單元組成。屈曲約束支撐在小震和設(shè)計風(fēng)荷載作用下，始終處在全構(gòu)件的彈性變形階段，為結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度和強(qiáng)度。在中震和大震作用下，屈曲約束支撐的核心單元會進(jìn)入屈服階段，但由于約束單元的作用而不會出現(xiàn)屈曲，從而通過塑性變形耗散地震能量，減少主體結(jié)構(gòu)的地震影響，保證主體的安全性。但是屈曲約束支撐較低的屈服后剛度則會使其框架結(jié)構(gòu)在震后易于產(chǎn)生較大的殘余變形，從而大幅提高了結(jié)構(gòu)修復(fù)的難度和費(fèi)用。
[0004]為有效控制屈曲約束支撐的殘余變形，可將由預(yù)拉桿、雙重套管和端板組成的自定心系統(tǒng)引入屈曲約束支撐中，形成自定心屈曲約束支撐。地震時，自定心屈曲約束支撐憑借施加在預(yù)拉桿中的預(yù)張力能有效克服核心單元因耗能而產(chǎn)生的屈服變形，從而顯著減小結(jié)構(gòu)的殘余變形，使其到達(dá)自定心的效果。但由于傳統(tǒng)預(yù)拉桿材料極限彈性應(yīng)變較小，在產(chǎn)生較大變形后會引起不可恢復(fù)的塑性應(yīng)變，從而導(dǎo)致預(yù)張力的損失，進(jìn)而影響支撐的自定心效果。為此，在設(shè)計自定心屈曲約束支撐時，都盡可能使雙重套管的長度接近支撐全長，通過增大預(yù)拉桿長度使支撐在滿足結(jié)構(gòu)地震變形要求的同時又不影響自復(fù)位能力?？墒翘坠荛L度過大也引起了支撐重量的增加，不利于結(jié)構(gòu)的抗震。此外，在自定心支撐的工作過程中，隨著套管和端板的接觸或分離，支撐的剛度會出現(xiàn)明顯的突變，使結(jié)構(gòu)在地震時產(chǎn)生較大的樓層加速度，引起建筑中精密設(shè)備和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明針對已有自定心屈曲約束支撐自重大和工作過程中出現(xiàn)剛度突變的缺陷，提供一種可有效減小支撐自身重量以及能實(shí)現(xiàn)工作時剛度平滑過度的搭接式自定心屈曲約束支撐。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的搭接式自定心屈曲約束支撐，包括矩形內(nèi)套管、矩形外套管、連接內(nèi)套管底板和外套管底板的耗能核心板、設(shè)置于內(nèi)套管內(nèi)的第一端板、設(shè)置于外套管內(nèi)的第二端板、設(shè)置在內(nèi)套管中并且兩端分別錨固于第一端板和第二端板的預(yù)拉桿，內(nèi)套管的一部分插入外套管中并與之搭接，內(nèi)套管插入外套管中的一端與第二端板接觸，第一端板與外套管的一端接觸，內(nèi)套管的非搭接端頂板和底板分別連接有第一連接板，外套管的非搭接端頂板和底板分別連接有第二連接板；內(nèi)套管與外套管的搭接方式為:在內(nèi)套管的搭接部分，頂板上設(shè)有內(nèi)套管缺口，兩側(cè)板分別設(shè)置有槽口，兩側(cè)板上同時設(shè)置有內(nèi)套管推板，在外套管的搭接部分，頂板設(shè)有外套管缺口，外套管缺口下方設(shè)置有外套管第一推板，外套管第一推板的下方設(shè)置有外套管第二推板，外套管第一推板插入內(nèi)套管頂板上的內(nèi)套管缺口，外套管第二推板插入內(nèi)套管上的槽口。
[0007]進(jìn)一步的，外套管的側(cè)板上設(shè)置有端板承臺，第二端板通過側(cè)面設(shè)置的第二端板支撐板放置在端板承臺上，第一端板通過側(cè)面設(shè)置的第一端板支撐板插入內(nèi)套管上的槽
□ O
[0008]進(jìn)一步的，外套管第一推板和外套管第二推板固定安裝在外套管的側(cè)板上，外套管第一推板和外套管第二推板的間距等于內(nèi)套管缺口和槽口之間的距離，內(nèi)套管推板、夕卜套管第一推板和外套管第二推板沿套管軸向的長度均等于內(nèi)套管和外套管的搭接長度，內(nèi)套管的槽口和外套管的端板承臺沿套管軸向的長度應(yīng)根據(jù)支撐設(shè)計軸向變形的要求確定；耗能核心板的一端與內(nèi)套管底板連接，另一端與外套管底板連接。
[0009]進(jìn)一步的，第一端板通過設(shè)置的第一端板橡膠墊與內(nèi)套管推板接觸，第二端板通過設(shè)置的第二端板橡膠墊與內(nèi)套管推板接觸
[0010]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):
[0011](I)本技術(shù)方案有效的減小了支撐自身的重量。由于形狀記憶合金具有超彈性特征，其最大可恢復(fù)應(yīng)變約為傳統(tǒng)纖維筋的三倍，這為自定心系統(tǒng)采用套管搭接構(gòu)造形式提供了條件。與傳統(tǒng)的自定心屈曲約束支撐的套管沿支撐全長布置相比，由于本技術(shù)方案的自定心系統(tǒng)采用套管搭接構(gòu)造形式，可以有效限制套管的長度，從而實(shí)現(xiàn)減小支撐自重的效果。套管搭接長度可根據(jù)不同要求進(jìn)行靈活調(diào)整，當(dāng)套管搭接長度取為支撐長度的1/3時，支撐自重相比于套管沿支撐全長布置時減小約40%，從而能有效減小結(jié)構(gòu)地震時所承受的水平荷載，更利于結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的控制。
[0012](2)本技術(shù)方案能有效減小結(jié)構(gòu)地震時的最大樓層加速度。對于傳統(tǒng)的自定心屈曲約束支撐，由于其端板和套管之間為剛性接觸，致使在支撐工作過程中隨著套管與端板的接觸和分離，支撐的剛度會發(fā)生明顯的突變，從而引起結(jié)構(gòu)在地震時產(chǎn)生過大的樓層加速度，造成建筑中的精密設(shè)備和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。而本技術(shù)方案在端板與套管接觸的一側(cè)添加了橡膠墊，能夠起到柔性緩沖的作用，使支撐剛度在工作過程中能夠平滑過渡，通過控制結(jié)構(gòu)地震時的最大樓層加速度，以減小由建筑中的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備損壞而造成的經(jīng)濟(jì)損失。
[0013](3)本技術(shù)方案易于日常維護(hù)和震后的修復(fù)。與傳統(tǒng)自定心屈曲約束支撐的套管采用全封閉設(shè)計以及耗能核心板位于套管內(nèi)部相比，本技術(shù)方案由于在內(nèi)套管和外套管上預(yù)留了缺口，便于技術(shù)人員對支撐進(jìn)行日常的檢修和維護(hù)。此外核心板是通過螺栓與套管連接在一起，而套管上預(yù)留的缺口則為螺栓的安裝和拆卸提供了便利，這使得對結(jié)構(gòu)進(jìn)行震后修復(fù)時，只需將塑形變形嚴(yán)重的核心板的螺栓拆卸，然后更換全新的核心板，從而避免了對支撐進(jìn)行整體的拆解，不但簡化了結(jié)構(gòu)修復(fù)的難度，提高工作效率，而且也大大節(jié)約了維修費(fèi)用。
[0014](4)本技術(shù)方案為結(jié)構(gòu)的抗震保護(hù)提供了兩重防線。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受強(qiáng)烈地震作用時，傳統(tǒng)的自定心屈曲約束支撐僅通過核心板吸收地震能量。而本技術(shù)方案除了通過耗能核心板的屈服耗能，使結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)得到衰減，形成第一重耗能外，由于形狀記憶合金預(yù)拉桿具有超彈性和耗能特征，因此對于采用形狀記憶合金預(yù)拉桿的自定心系統(tǒng)，除了能為支撐提供克服殘余變形所需的自定心恢復(fù)力，還能提供額外的耗能能力，是本技術(shù)方案的第二重耗能構(gòu)件，從而能更有效的控制結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明裝置的正視圖；
[0016]圖2為圖1的A-A剖面圖；
[0017]圖3為圖1的B-B剖面圖；
[0018]圖4為圖1的C-C剖面圖；
[0019]圖5為圖1的縱向剖面圖；
[0020]圖6為耗能核心板的軸測圖；
[0021]圖7為內(nèi)套管的正視圖一；
[0022]圖8為內(nèi)套管的正視圖二；
[0023]圖9為圖7的A-A剖面圖；
[0024]圖10為圖7的B-B剖面圖；
[0025]圖11為圖7的縱向剖面圖；
[0026]圖12為外套管的正視圖一；
[0027]圖13為外套管的正視圖二 ；
[0028]圖14為圖12的A-A剖面圖；
[0029]圖15為圖12的B-B剖面圖；
[0030]圖16為圖12的C-C剖面圖；
[0031]圖17為圖12的縱向剖面圖；
[0032]圖18為第一端板正視圖；
[0033]圖19為第一端板側(cè)視圖；
[0034]圖20為第二端板正視圖；
[0035]圖21為第二端板側(cè)視圖；
[0036]圖22為本發(fā)明的原位示意圖；
[0037]圖23為本發(fā)明的受拉狀態(tài)示意圖；
[0038]圖24為本發(fā)明的受壓狀態(tài)示意圖。
[0039]圖中有:內(nèi)套管1、內(nèi)套管缺口 11、槽口 12、內(nèi)套管推板13、外套管2、外套管缺口21、外套管第一推板22、外套管第二推板23、端板承臺24、耗能核心板3、預(yù)拉桿4、第一端板
5、第一端板支撐板51、第一端板橡膠墊52、第二端板6、第二端板支撐板61、第二端板橡膠墊62、第一連接板7、第二連接板8。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0041]如圖1?圖5所示，本發(fā)明的搭接式自定心屈曲約束支撐，包括矩形內(nèi)套管1、矩形外套管2、連接內(nèi)套管I底板和外套管2底板的耗能核心板3、設(shè)置于內(nèi)套管I內(nèi)的第一端板5、設(shè)置于外套管2內(nèi)的第二端板6、設(shè)置在內(nèi)套管I中并且兩端分別錨固于第一端板5和第二端板6的預(yù)拉桿4，內(nèi)套管I的一部分插入外套管2中并與之搭接，內(nèi)套管I插入外套管2中的一端與第二端板6接觸