本发明属于建筑技术领域，尤其涉及一种屈曲支撑装置及其制备方法。
背景技术：
屈曲支撑装置是一种给新建(或既有)土木工程结构能起到支撑作用、耗能作用的备损专用装置，即结构物受地震作用时让该装置的屈曲来保护结构物主体。这种技术属于土木工程领域，在结构的新建设计、加固设计中均可应用。
已经成熟的屈曲支撑装置按照工作原理分，有整体约束型和装配约束型两大类；按照材料的特点分，有钢筋混凝土约束型、钢管混凝土组合约束型、纯钢约束型等；按照外形形状分，有柱型和梭型两类。在整体钢管约束型装置当中，已经有单层屈曲的产品存在(因加上两层约束层，共计有三层钢管，故又称三重屈曲支撑)。对于单层屈曲支撑，当需要强调承载能力时，就需要增加钢管的厚度，而钢管厚度的增加会降低支撑的屈曲能力。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种屈曲支撑装置及其制备方法，旨在解决现有单层屈曲支撑无法在满足高承载力的同时，又能避免钢管厚度的增加对屈曲性能不利影响的问题。
本发明是这样实现的，一种屈曲支撑装置，该装置包括管柱体、封头；其中，
所述管柱体由(2n+1)层钢管组装而成，所述管柱体包括n层屈曲层钢管、(n+1)层约束层钢管；所述约束层钢管与屈曲层钢管之间相间套装，且管柱体的最内层以及最外层均为约束层；所述n为≥1的自然数；
所述屈曲层钢管两端部分别固接在一封头上，所述约束层钢管长度不大于屈曲层钢管长度。
优选地，所述封头由共圆心螺孔的n级封头构成；其中，
第x级封头直径大于第x层屈曲层钢管内径，且第x级封头直径不大于第(x+1)层屈曲层钢管内径；
所述第x层屈曲层钢管两端分别固接第x级的对应封头，且n级封头之间共圆心螺孔内穿入螺杆并配合螺母紧固；
1≤x＜n。
本发明进一步公开了一种屈曲支撑装置的制备方法，该屈曲支撑装置包括管柱体、封头；其中，
所述管柱体由(2n+1)层钢管组装而成，所述管柱体包括n层屈曲层钢管、(n+1)层约束层钢管；所述约束层钢管与屈曲层钢管之间相间套装，且管柱体的最内层以及最外层均为约束层；所述n为≥1的自然数；
所述屈曲层钢管两端部分别固接一对应封头，所述约束层钢管长度不大于屈曲层钢管长度；
所述封头由共圆心螺孔的n级封头构成；其中，
第x级封头直径大于第x层屈曲层钢管内径，且第x级封头直径不大于第(x+1)层屈曲层钢管内径；
所述第x层屈曲层钢管两端分别固接第x级的对应封头，且n级封头之间共圆心螺孔内穿入螺杆并配合螺母紧固；
1≤x＜n；
上述屈曲支撑装置的制备方法包括以下步骤：
(1)将第1级封头螺孔内插入螺杆，并将螺杆头部固定在第1级封头内侧；
(2)将第1层屈曲层与第1级对应封头连接后将第1层约束层钢管装入第1层屈曲层内，同时将第2层约束层钢管套在第1层屈曲层钢管的外面，再将第1级的另一端封头与第1层屈曲层连接；
(3)将第2层屈曲层与第2级的对应封头连接，将步骤(2)所述元件的螺杆对准第2级端封头上的同心螺孔并穿入后装入第2层屈曲层内，同时将第3层约束层钢管套在第2层屈曲层钢管的外面，再将第2级的另一端封头传出步骤(2)所述元件的螺杆后与第2层屈曲层连接；
(4)重复步骤(3)，直到x级封头、x层屈曲层钢管以及(x+1)层约束层钢管完成装配；
(5)将螺杆配合螺母将第1级封头～第n级封头紧固。
(6)将第n级封头与连接件连接。
本发明进一步公开了一种屈曲支撑装置的制备方法，该屈曲支撑装置包括管柱体、封头；其中，
所述管柱体由(2n+1)层钢管组装而成，所述管柱体包括n层屈曲层钢管、(n+1)层约束层钢管；所述约束层钢管与屈曲层钢管之间相间套装，且管柱体的最内层以及最外层均为约束层；所述n为≥1的自然数；
所述屈曲层钢管两端部分别固接一对应封头，所述约束层钢管长度不大于屈曲层钢管长度；
该屈曲支撑装置的制备方法包括以下步骤：
(1)将n层屈曲层钢管、(n+1)层约束层钢管相间套装构成柱体，所述柱体最内层和最外层为约束层；
(2)将柱体中每层屈曲层钢管两端部分别固接在所对应的封头一侧。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明提出一种多层屈曲支撑的概念，这种多层屈曲支撑不仅能使钢管约束型屈曲支撑既有恰当的承载能力，又有理想的屈曲效果。
附图说明
图1是发明一实施例中两层屈曲支撑装置的剖面结构示意图；
图2是图1装置的装配示意图；
图3是发明又一实施例中两层屈曲支撑装置的剖面结构示意图；
图4是图3装置的装配示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种屈曲支撑装置，该装置包括管柱体、封头；其中，
所述管柱体由(2n+1)层钢管组装而成，所述管柱体包括n层屈曲层钢管、(n+1)层约束层钢管；所述约束层钢管与屈曲层钢管之间相间套装，且管柱体的最内层以及最外层均为约束层；所述n为≥1的自然数；
所述屈曲层钢管两端部分别固接一对应封头，所述约束层钢管长度不大于屈曲层钢管长度。
在本发明实施例中，上述固接包括焊接、粘结、拼接等形式。此外，在封头与连接件固接。
在本发明实施例中，以焊接接方式为例，该屈曲支撑装置的具体组成为：
(1)第一内约束层、第二内约束层(兼做第一屈曲层的外约束)、第三内约束层(兼做第二屈曲层的外约束)、……、第n内约束层(兼做第(n-1)屈曲层的外约束)；
(2)第一屈曲层、第二屈曲层、……、第n屈曲层；
(3)封头；
(4)第(n+1)层外约束层；
(5)连结件。
在本发明实施例中，上述屈曲支撑装置的制备方法包括以下步骤：
(1)将n层屈曲层钢管、(n+1)层约束层钢管相间套装构成柱体，所述柱体最内层和最外层为约束层；
(2)将柱体中每层屈曲层钢管两端部分别固接所对应的封头。
为便于理解，本发明实施例以两层屈曲支撑装置为例，即当n＝2时，说明装置各个装置的构造关系。如图1～2所示，其中，图1是本实施例中两层屈曲支撑装置的剖面结构示意图；图2是图1装置的装配示意图。
图1中各标号解析：1-第一内约束层，3-第二内约束层，2-第一屈曲层，4-第二屈曲层，6-封头，7-外约束层，8-连结件。
图2中，约束层与屈曲层定位，约束层端部与封头隔离，让屈曲层端部与封头，连接件8与封头6一次性直接可靠连接，完成装配。
本发明提出一种多层屈曲支撑的概念，不仅能使钢管约束型屈曲支撑既有恰当的承载能力，又有理想的屈曲效果。
本发明进一步公开了一种屈曲支撑装置，该装置包括管柱体、封头；其中，
所述管柱体由(2n+1)层钢管组装而成，所述管柱体包括n层屈曲层钢管、(n+1)层约束层钢管；所述约束层钢管与屈曲层钢管之间相间套装，且管柱体的最内层以及最外层均为约束层；所述n为≥1的自然数；
所述屈曲层钢管两端部分别固接一对应封头，所述约束层钢管长度不大于屈曲层钢管长度；
所述封头由共圆心螺孔的n级封头构成；其中，
第x级封头直径大于第x层屈曲层钢管内径，且第x级封头直径不大于第(x+1)层屈曲层钢管内径；
所述第x层屈曲层钢管两端分别固接第x级的对应封头，且n级封头之间共圆心螺孔内穿入螺杆并配合螺母紧固；
1≤x＜n。
在本发明实施例中，提供了一种固接和螺栓紧固混合方式拼装的屈曲支撑装置。其中，第1～n层约束层为内约束层，第(n+1)层约束层为外约束层。该屈曲支撑装置的具体组成为：
(1)第一内约束层、第二内约束层(兼做第一屈曲层的外约束)、第三内约束层(兼做第二屈曲层的外约束)、……、第n内约束层(兼做第(n-1)屈曲层的外约束)；
(2)第一屈曲层、第二屈曲层、……、第n屈曲层；
(3)封头；
(4)第(n+1)层外约束层；
(5)连结件。
本发明进一步提供了这种屈曲支撑装置的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将第1级封头螺孔内插入螺杆，并将螺杆头部固定在第1级封头内侧；
(2)将第1层屈曲层与第1级的任意端封头连接后将第1层约束层钢管装入第1层屈曲层内，同时将第2层约束层钢管套在第1层屈曲层钢管的外面，再将第1级的另一端封头与第1层屈曲层连接；
(3)将第2层屈曲层与第2级的对应封头连接，将步骤(2)所述元件的螺杆对准第2级端封头上的同心螺孔并穿入后装入第2层屈曲层内，同时将第3层约束层钢管套在第2层屈曲层钢管的外面，再将第2级的另一端封头传出步骤(2)所述元件的螺杆后与第2层屈曲层连接；
(4)重复步骤(3)，直到x级封头、x层屈曲层钢管以及(x+1)层约束层钢管完成装配；
(5)将螺杆配合螺母将第1级封头～第n级封头紧固。
(6)将第n级封头与连接件连接。
为便于理解，本发明实施例以两层屈曲支撑装置为例，即当n＝2时，说明装置各个装置的构造关系，如图3～4所示，其中，图3是本实施例中两层屈曲支撑装置的剖面结构示意图；图4是图3装置的装配示意图。
图3中各标号解析：1-第一内约束层，3-第二内约束层，2-第一屈曲层，4-第二屈曲层，5-第一级封头，6-第二级封头，7-外约束层，8-连结件，9-螺丝。
图4中，首先，将第一级封头5、螺丝9间定位，即螺丝9就位，第一内约束层1、第一屈曲层2间定位，然后第一级封头5、第一屈曲层2间实施接焊；其次，将第二内约束层3、第二屈曲层4、外约束层7定位后就位，第二级封头6就位，然后第二级封头6、第二屈曲层4间实施接焊；最后将连接件8与封头6可靠固接。
屈曲层2、4的端部与封头5、封头6依次可靠连接，封头5与封头6之间用螺栓连结；沿纵轴向的荷载由连接件8传递给封头5、封头6，再由封头5、封头6直接传递给屈曲层2、4；约束层1、3、7只对屈曲层2、4进行横向约束，不承受轴向荷载，即不传递轴向荷载。
在本发明实施例中，约束层与屈曲层之间有间隙且相间布置，最里层以及最外层均为约束层；屈曲层端部与封头之间、以及封头与封头之间必须牢固地连接，约束层的端部与封头不连接，存在间距，即约束层比被受约束的屈曲层短。
本发明提出一种多层屈曲支撑的概念，不仅能使钢管约束型屈曲支撑既有恰当的承载能力，又有理想的屈曲效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。