端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐及其製作方法
2023-10-20 11:17:32 4
專利名稱：端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐及其製作方法
技術領域：
本發明是一種端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐及其製作方法，屬於建築 結構的耗能器領域。
背景技術：
傳統支撐作為耗能減震裝置有將近30多年的歷史，由於其施工方便，成 本經濟，計算簡單，被工程界廣泛採用。但傳統支撐在抗震中有一個突出的 問題，就是它在大震時極易受壓屈曲失穩，造成支撐本身和連接方式的失效 和破壞。另夕卜，傳統支撐的拉壓滯回曲線不對稱，在大震中耗能能力差。如 何增強傳統支撐抗震性能的問題己成為國內外學者和工程界亟待解決的問 題。
日本學者在傳統支撐的基礎上提出了無粘結屈曲約束支撐，該支撐由軟 鋼鋼板l、硬隔膜材料、外包方(圓)鋼套管5以及填充混凝土7組成，其構 造示意圖如圖1。軟鋼鋼板1作為軟鋼鋼芯承擔軸向荷載，外套管通過填充混 凝土7提供橫向支撐，抑制軟鋼鋼芯受壓屈曲失穩。沿著軟鋼鋼芯和混凝土7 的接觸面塗有一層很薄的硬隔膜材料，用來消除軟鋼鋼芯伸長和收縮時產生 的剪切變形，同時調節受壓時的橫向膨脹，因此軟鋼鋼芯能夠在混凝土7和 外鋼套管1的集合體中自由地縮短和伸長，在大震中反覆屈服耗能。
無粘結屈曲約束支撐的抗震效果優於傳統支撐，但也有其相應缺陷該 支撐主要依靠支撐內的軟鋼鋼芯反覆屈服抵抗地震作用，消耗的地震能量有 限；軟鋼鋼芯的屈服點很低，在屈服後發生不可恢復變形，在大震中易造成 結構永久變形過大；同時，該支撐易出現平面外變形，引起的橫向力極易使 混凝土板邊緣在地震的早期作用下損壞。
發明內容
本發明的目的在於克服了現有支撐的上述缺陷，提出了一種端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐及其製作方法，該方法可以顯著提高支撐結構的抗震能 力。
為了實現上述目的，本發明採取了如下技術方案。本發明包括軟鋼鋼板、
拼接板和連接板；軟鋼鋼板的兩端通過拼接板與連接板固連，連接板與外部
結構相連。所述軟鋼鋼板的兩端的截面由小逐漸變大然後又由大逐漸變小， 在軟鋼鋼板兩端截面漸變的部分外部設置有內層套管，在內層套管的外側設 置有外層套管，在軟鋼鋼板和內層套管之間灌注有鉛層，在外層套管和內套 管之間灌注有混凝土。
在軟鋼鋼板的表面和內層套管的內壁交錯布置有栓釘，栓釘的高度與軟 鋼鋼板和內層套管之間的間隙相等。
端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐的製作方法，該方法包括如下步驟
1) 設置軟鋼鋼板兩端的截面由小逐漸變大然後又由大逐漸變小，在軟鋼
鋼板兩端截面漸變部分的表面設置栓釘；
2) 在內層套管的內壁上設置栓釘，內層套管內壁上的栓釘與軟鋼鋼板上 的栓釘要交錯布置，然後將內層套管配置在軟鋼鋼板外；軟鋼鋼板和內層套 管之間的間隙尺寸與栓釘高度相等；
3) 在軟鋼鋼板和內層套管之間灌注鉛層；
4) 在內層套管外設置外層套管；
5) 在內層套管和外層套管之間澆築混凝土，形成端部帶耗能鉛盒的約 束屈曲支撐；
6) 將軟鋼鋼板的兩端與拼接板連接；
7) 將拼接板與連接板連接。
本支撐具有雙重耗能的特性。該消能支撐在結構動力反應中具有更強的 阻尼耗能能力。本發明充分的利用了鉛剪切擠壓滯回變形和軟鋼鋼板約束屈服的兩種耗能機制，耗能能力好，截面由小逐漸變大然後又由大逐漸變小， 保證在地震作用下軟鋼鋼板兩端發生屈服，同時在錯動時使鋼板更容易刺入 鉛層裡面，該消能支撐可以顯著提高支撐結構的抗震能力。阻尼器屬於螺栓 拆裝型阻尼器，在強烈地震作用下發生破壞後便於更換。
圖1是無粘結屈曲約束支撐的內部結構示意圖2是本發明端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐的示意圖3是本發明端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐的內部結構示意圖4是圖2中A-A、 B-B剖面示意圖5是圖2的C-C剖面示意圖6是圖2中D-D剖面示意圖中1、軟鋼鋼板，2、螺栓，3、拼接板，4、連接板，5、外層鋼套管， 6、內層扁鋼套管，7、混凝土， 8、鉛層，9、栓釘。
具體實施例方式
下面結合附圖2 附圖6對本發明實施例作進一步詳述
本實施例包括軟鋼鋼板l、拼接板3和連接板4。軟鋼鋼板的兩端通過拼 接板3與連接板4固連，連接板4與外部結構的節點相連。軟鋼鋼板1的兩 端設置工作段，工作段的截面由小逐漸變大然後又由大逐漸變小，在軟鋼鋼 板工作段的外部設置有內層扁鋼套管6，在內層扁鋼套管6的外側設置有外層 鋼套管5，在軟鋼鋼板和內層扁鋼套管6之間灌注有鉛層8，在外層鋼套管5 和內層扁鋼套管6之間灌注有混凝土 7。軟鋼鋼板1的兩端通過螺栓2與拼接 板3連接，拼接板3通過螺栓2與連接板4連接。由於鉛具有低屈服強度、 高柔性及高延展性的特點，在軟鋼鋼板1和內層扁套管6之間可以起到隔膜 作用，同時在變形過程中可以吸收大量的能量。
在軟鋼鋼板1兩端設置的工作段的截面如圖3所示，截面由小逐漸變大 然後又由大逐漸變小，保證在地震作用下軟鋼鋼板1兩端發生屈服，同時在錯動時使鋼板1更容易刺入鉛層8裡面。
在軟鋼鋼板1的工作段的外表面上設置有栓釘2。將內層扁套管6分成兩部分，第一部分是由一條長邊和兩條短邊組成的U形，第二部分是第二條長邊，在兩條長邊的內壁上設置栓釘9，然後將兩部分配置在軟鋼鋼板1外形成內層扁套管6。內層扁套管6內壁上的栓釘9與軟鋼鋼板1上的栓釘9交錯設置，栓釘9的高度與軟鋼鋼板1和內層扁套管6間隙尺寸相等，以實現內層扁套管6對軟鋼鋼板1的有效約束，發揮軟鋼鋼板1約束屈服的耗能作用以及薄鉛層8擠壓剪切過程中的耗能作用。軟鋼鋼板l、拼接板3以及連接板4的配置方法如圖3、圖4所示。軟鋼鋼板1與連接板4通過拼接板3連接，耗能器與結構的節點通過連接板4連接。
端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐的製作方法如下-
1) 加工軟鋼鋼板1兩端的截面由小逐漸變大然後又由大逐漸變小，在軟鋼鋼板1兩端截面漸變的表面上設置栓釘9;
2) 內層扁套管6包括兩部分，第一部分是由一條長邊和兩條短邊組成的U形，第二部分是第二條長邊，在兩條長邊的內壁上設置栓釘，然後將兩部分配置在軟鋼鋼板1兩端截面漸變部分的外面，形成內層扁套管6。內層扁套管6內壁上的栓釘與軟鋼鋼板上的栓釘交錯設置，軟鋼鋼板1和內層扁套管6之間的間隙尺寸與栓釘9高度相等，以實現內層扁套管6對軟鋼鋼板1的有效約束；
3) 在軟鋼鋼板1與內層扁套管6之間灌注薄鉛層；
4) 在內層扁套管6外設置外套鋼管5;
5) 在內層扁套管6和外套鋼管5之間澆築混凝土；
6) 將軟鋼鋼板1與拼接板3通過螺栓2連接；
7) 將拼接板3與連接板4通過螺栓2連接。
權利要求
1、端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐，包括軟鋼鋼板、拼接板和連接板；軟鋼鋼板的兩端通過拼接板與連接板相連，連接板與外部結構相連，其特徵在於所述軟鋼鋼板的兩端的截面由小逐漸變大然後又由大逐漸變小，在軟鋼鋼板兩端截面漸變的部分外部設置有內層套管，在內層套管的外側設置有外層套管，在軟鋼鋼板和內層套管之間灌注有鉛層，在外層套管和內套管之間灌注有混凝土。
2、 根據權利要求l所述的端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐，其特徵在於在 軟鋼鋼板的側面上和內層套管的內壁上交錯布置有栓釘，栓釘的高度與軟鋼 鋼板和內層套管之間的間隙相等。
3、 權利要求l所述的端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐的製作方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟1) 設置軟鋼鋼板兩端的截面由小逐漸變大然後又由大逐漸變小，在軟鋼 鋼板兩端的截面漸變部分的表面設置栓釘；2) 在內層套管的內壁上設置栓釘，內層套管內壁上的栓釘與軟鋼鋼板表 面上的栓釘交錯布置，然後將內層套管配置在軟鋼鋼板外；軟鋼鋼板和內層 套管之間的間隙大小與栓釘高度相等；3) 在軟鋼鋼板和內層套管之間灌注鉛層；4) 在內層套管外設置外層套管；5) 在內層套管和外層套管之間澆築混凝土，形成端部帶耗能鉛盒的約 束屈曲支撐；6) 將軟鋼鋼板的兩端與拼接板連接；7) 將拼接板與連接板連接。
全文摘要
本發明是一種端部帶耗能鉛盒的約束屈曲支撐及其製作方法，屬於建築結構的耗能器領域。這種耗能器中心設置軟鋼鋼板，軟鋼鋼板通過螺栓與拼接板連接，拼接板通過螺栓與連接板連接，軟鋼鋼板設置外鋼套管，在軟鋼鋼板兩端設置內層扁鋼套管，在外鋼套管、兩端內層扁鋼套管和軟鋼鋼板之間灌注混凝土。在軟鋼鋼板和內層扁套管間隙中灌注薄鉛層，起到隔膜作用，同時在發生變形的過程中吸收能量。在軟鋼鋼板上和內層扁套管的內壁上設置短栓釘，其高度與軟鋼鋼板和內層扁套管間隙尺寸相等，以實現內層扁套管對軟鋼鋼板的有效約束。本發明充分的利用了鉛剪切擠壓滯回變形和軟鋼鋼板約束屈服的兩種耗能機制，耗能能力好。
文檔編號E04B1/98GK101463634SQ20081023923
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月5日 優先權日2008年12月5日
發明者張建偉, 曹萬林, 楊興民 申請人:北京工業大學