专利名称：端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑及其制作方法
技术领域：
本发明是一种端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑及其制作方法，属于建筑 结构的耗能器领域。
背景技术：
传统支撑作为耗能减震装置有将近30多年的历史，由于其施工方便，成 本经济，计算简单，被工程界广泛采用。但传统支撑在抗震中有一个突出的 问题，就是它在大震时极易受压屈曲失稳，造成支撑本身和连接方式的失效 和破坏。另夕卜，传统支撑的拉压滞回曲线不对称，在大震中耗能能力差。如 何增强传统支撑抗震性能的问题己成为国内外学者和工程界亟待解决的问 题。
日本学者在传统支撑的基础上提出了无粘结屈曲约束支撑，该支撑由软 钢钢板l、硬隔膜材料、外包方(圆)钢套管5以及填充混凝土7组成，其构 造示意图如图1。软钢钢板1作为软钢钢芯承担轴向荷载，外套管通过填充混 凝土7提供横向支撑，抑制软钢钢芯受压屈曲失稳。沿着软钢钢芯和混凝土7 的接触面涂有一层很薄的硬隔膜材料，用来消除软钢钢芯伸长和收縮时产生 的剪切变形，同时调节受压时的横向膨胀，因此软钢钢芯能够在混凝土7和 外钢套管1的集合体中自由地縮短和伸长，在大震中反复屈服耗能。
无粘结屈曲约束支撑的抗震效果优于传统支撑，但也有其相应缺陷该 支撑主要依靠支撑内的软钢钢芯反复屈服抵抗地震作用，消耗的地震能量有 限；软钢钢芯的屈服点很低，在屈服后发生不可恢复变形，在大震中易造成 结构永久变形过大；同时，该支撑易出现平面外变形，引起的横向力极易使 混凝土板边缘在地震的早期作用下损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服了现有支撑的上述缺陷，提出了一种端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑及其制作方法，该方法可以显著提高支撑结构的抗震能 力。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明包括软钢钢板、
拼接板和连接板；软钢钢板的两端通过拼接板与连接板固连，连接板与外部
结构相连。所述软钢钢板的两端的截面由小逐渐变大然后又由大逐渐变小， 在软钢钢板两端截面渐变的部分外部设置有内层套管，在内层套管的外侧设 置有外层套管，在软钢钢板和内层套管之间灌注有铅层，在外层套管和内套 管之间灌注有混凝土。
在软钢钢板的表面和内层套管的内壁交错布置有栓钉，栓钉的高度与软 钢钢板和内层套管之间的间隙相等。
端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑的制作方法，该方法包括如下步骤
1) 设置软钢钢板两端的截面由小逐渐变大然后又由大逐渐变小，在软钢
钢板两端截面渐变部分的表面设置栓钉；
2) 在内层套管的内壁上设置栓钉，内层套管内壁上的栓钉与软钢钢板上 的栓钉要交错布置，然后将内层套管配置在软钢钢板外；软钢钢板和内层套 管之间的间隙尺寸与栓钉高度相等；
3) 在软钢钢板和内层套管之间灌注铅层；
4) 在内层套管外设置外层套管；
5) 在内层套管和外层套管之间浇筑混凝土，形成端部带耗能铅盒的约 束屈曲支撑；
6) 将软钢钢板的两端与拼接板连接；
7) 将拼接板与连接板连接。
本支撑具有双重耗能的特性。该消能支撑在结构动力反应中具有更强的 阻尼耗能能力。本发明充分的利用了铅剪切挤压滞回变形和软钢钢板约束屈服的两种耗能机制，耗能能力好，截面由小逐渐变大然后又由大逐渐变小， 保证在地震作用下软钢钢板两端发生屈服，同时在错动时使钢板更容易刺入 铅层里面，该消能支撑可以显著提高支撑结构的抗震能力。阻尼器属于螺栓 拆装型阻尼器，在强烈地震作用下发生破坏后便于更换。
图1是无粘结屈曲约束支撑的内部结构示意图2是本发明端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑的示意图3是本发明端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑的内部结构示意图4是图2中A-A、 B-B剖面示意图5是图2的C-C剖面示意图6是图2中D-D剖面示意图中1、软钢钢板，2、螺栓，3、拼接板，4、连接板，5、外层钢套管， 6、内层扁钢套管，7、混凝土， 8、铅层，9、栓钉。
具体实施例方式
下面结合附图2 附图6对本发明实施例作进一步详述
本实施例包括软钢钢板l、拼接板3和连接板4。软钢钢板的两端通过拼 接板3与连接板4固连，连接板4与外部结构的节点相连。软钢钢板1的两 端设置工作段，工作段的截面由小逐渐变大然后又由大逐渐变小，在软钢钢 板工作段的外部设置有内层扁钢套管6，在内层扁钢套管6的外侧设置有外层 钢套管5，在软钢钢板和内层扁钢套管6之间灌注有铅层8，在外层钢套管5 和内层扁钢套管6之间灌注有混凝土 7。软钢钢板1的两端通过螺栓2与拼接 板3连接，拼接板3通过螺栓2与连接板4连接。由于铅具有低屈服强度、 高柔性及高延展性的特点，在软钢钢板1和内层扁套管6之间可以起到隔膜 作用，同时在变形过程中可以吸收大量的能量。
在软钢钢板1两端设置的工作段的截面如图3所示，截面由小逐渐变大 然后又由大逐渐变小，保证在地震作用下软钢钢板1两端发生屈服，同时在错动时使钢板1更容易刺入铅层8里面。
在软钢钢板1的工作段的外表面上设置有栓钉2。将内层扁套管6分成两部分，第一部分是由一条长边和两条短边组成的U形，第二部分是第二条长边，在两条长边的内壁上设置栓钉9，然后将两部分配置在软钢钢板1外形成内层扁套管6。内层扁套管6内壁上的栓钉9与软钢钢板1上的栓钉9交错设置，栓钉9的高度与软钢钢板1和内层扁套管6间隙尺寸相等，以实现内层扁套管6对软钢钢板1的有效约束，发挥软钢钢板1约束屈服的耗能作用以及薄铅层8挤压剪切过程中的耗能作用。软钢钢板l、拼接板3以及连接板4的配置方法如图3、图4所示。软钢钢板1与连接板4通过拼接板3连接，耗能器与结构的节点通过连接板4连接。
端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑的制作方法如下-
1) 加工软钢钢板1两端的截面由小逐渐变大然后又由大逐渐变小，在软钢钢板1两端截面渐变的表面上设置栓钉9;
2) 内层扁套管6包括两部分，第一部分是由一条长边和两条短边组成的U形，第二部分是第二条长边，在两条长边的内壁上设置栓钉，然后将两部分配置在软钢钢板1两端截面渐变部分的外面，形成内层扁套管6。内层扁套管6内壁上的栓钉与软钢钢板上的栓钉交错设置，软钢钢板1和内层扁套管6之间的间隙尺寸与栓钉9高度相等，以实现内层扁套管6对软钢钢板1的有效约束；
3) 在软钢钢板1与内层扁套管6之间灌注薄铅层；
4) 在内层扁套管6外设置外套钢管5;
5) 在内层扁套管6和外套钢管5之间浇筑混凝土；
6) 将软钢钢板1与拼接板3通过螺栓2连接；
7) 将拼接板3与连接板4通过螺栓2连接。
权利要求
1、端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑，包括软钢钢板、拼接板和连接板；软钢钢板的两端通过拼接板与连接板相连，连接板与外部结构相连，其特征在于所述软钢钢板的两端的截面由小逐渐变大然后又由大逐渐变小，在软钢钢板两端截面渐变的部分外部设置有内层套管，在内层套管的外侧设置有外层套管，在软钢钢板和内层套管之间灌注有铅层，在外层套管和内套管之间灌注有混凝土。
2、 根据权利要求l所述的端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑，其特征在于在 软钢钢板的侧面上和内层套管的内壁上交错布置有栓钉，栓钉的高度与软钢 钢板和内层套管之间的间隙相等。
3、 权利要求l所述的端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤1) 设置软钢钢板两端的截面由小逐渐变大然后又由大逐渐变小，在软钢 钢板两端的截面渐变部分的表面设置栓钉；2) 在内层套管的内壁上设置栓钉，内层套管内壁上的栓钉与软钢钢板表 面上的栓钉交错布置，然后将内层套管配置在软钢钢板外；软钢钢板和内层 套管之间的间隙大小与栓钉高度相等；3) 在软钢钢板和内层套管之间灌注铅层；4) 在内层套管外设置外层套管；5) 在内层套管和外层套管之间浇筑混凝土，形成端部带耗能铅盒的约 束屈曲支撑；6) 将软钢钢板的两端与拼接板连接；7) 将拼接板与连接板连接。
全文摘要
本发明是一种端部带耗能铅盒的约束屈曲支撑及其制作方法，属于建筑结构的耗能器领域。这种耗能器中心设置软钢钢板，软钢钢板通过螺栓与拼接板连接，拼接板通过螺栓与连接板连接，软钢钢板设置外钢套管，在软钢钢板两端设置内层扁钢套管，在外钢套管、两端内层扁钢套管和软钢钢板之间灌注混凝土。在软钢钢板和内层扁套管间隙中灌注薄铅层，起到隔膜作用，同时在发生变形的过程中吸收能量。在软钢钢板上和内层扁套管的内壁上设置短栓钉，其高度与软钢钢板和内层扁套管间隙尺寸相等，以实现内层扁套管对软钢钢板的有效约束。本发明充分的利用了铅剪切挤压滞回变形和软钢钢板约束屈服的两种耗能机制，耗能能力好。
文档编号E04B1/98GK101463634SQ20081023923
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月5日 优先权日2008年12月5日
发明者张建伟, 曹万林, 杨兴民 申请人:北京工业大学