一种纯钢屈曲约束耗能支撑的制作方法

本实用新型涉及建筑结构的抗震设防领域，特别涉及一种纯钢屈曲约束耗能支撑。

背景技术：

屈曲约束耗能支撑是一种在受拉和受压时均能达到屈服而不失稳的轴力构件，与传统支撑相比具有更稳定的力学性能。应用屈曲约束耗能支撑的建筑结构不但可以增加结构的整体刚度，而且在地震作用下，其受压时不会屈曲的特性可以充分发挥支撑的耗能能力，使得建筑结构处于安全状态，保护生命财产的安全，是一种颇具价值的抗震耗能装置。

目前，屈曲约束耗能支撑一般由芯板、外套筒、无粘结材料层和混凝土填充层组成。其中芯板一般由耗能段和连接段组成主要受力单元，外套筒主要是约束芯板，防止芯板在受压状态时发生屈曲。

然而目前的屈曲约束耗能支撑大多数均采用混凝土约束，在芯板与混凝土之间还有一层无粘结材料层(多由聚四氟乙烯等高分子材料制作)，这样就存在无粘结材料层老化的问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种屈曲约束耗能支撑，以解决目前的无粘结材料层易于老化的问题，具体的技术方案如下：

一种纯钢屈曲约束耗能支撑，其包括钢质外套筒，在钢质外套筒内安装有钢质芯板和若干个相互平行的第一滚筒，钢质芯板沿钢质外套筒的长度方向延伸；第一滚筒包括第一滚轴和安装在第一滚轴上的第一筒体，第一筒体能够以第一滚轴为轴自由地转动，第一滚筒固定安装在钢质外套筒的筒壁上，第一滚筒布置在钢质芯板的相对的两侧。上述钢质芯板采用目前的常规设计，包括相互连接的耗能段和连接段，在耗能段和连接段之间还可以设置过渡段。第一滚轴可以采用焊接或螺栓连接等方式固定在钢质外套筒的筒壁上。

本实用新型中，外套筒和芯板采用钢质材料制造，钢质芯板的相对的两侧设置了第一滚筒，当有较大振动发生并传递到本实用新型时，钢质芯板受压产出轴向位移，钢质芯板会发生面外失稳从而压迫第一滚筒，由于有第一滚筒对钢质芯板的限制与导向，使钢质芯板的所形成的失稳弯曲量较少或不会发生失稳弯曲，钢质芯板只能沿钢质外套筒的轴向发生塑性变形从而达到耗能的作用，由于第一滚筒的第一筒体能够以第一滚轴为轴自由地转动，当钢质芯板在沿钢质外套筒的轴向发生塑性变形时，在钢质芯板的带动下，第一筒体发生转动，由于第一筒体能够自由地转动，仅会对钢质芯板产生轻微的滚动摩擦，不会影响屈曲约束耗能支撑的效果。

进一步，在钢质外套筒内还安装有至少两个相互平行的第二滚筒，第二滚筒包括第二滚轴和安装在第二滚轴上的第二筒体，第二筒体能够以第二滚轴为轴自由地转动，第二滚筒固定安装在钢质外套筒的筒壁上，第二滚筒布置在钢质芯板的另外的相对的两侧。第二滚轴可以采用焊接或螺栓连接等方式固定在钢质外套筒的筒壁上。

在钢质芯板的另外的相对的两侧安装第二滚筒后，可对钢质芯板进行最大程度的约束，保证钢质芯板只能沿钢质外套筒的轴向发生塑性形变。

进一步，第一滚筒的第一滚轴的轴线与钢质外套筒的长度方向相垂直，第二滚筒的第二滚轴的轴线与钢质外套筒的长度方向相垂直、并与第一滚筒的第一滚轴的轴线相垂直。第一滚轴的轴线与第一滚轴的轴线相互垂直并都与钢质外套筒的长度方向相垂直时，当钢质芯板发生塑性形变时，第一筒体与第二筒体的旋转方向与钢质芯板形变的方向一致，能够最大限度地降低第一滚筒与第二滚筒对钢质芯板的阻力，确保钢质芯板在受到外力时能够沿钢质外套筒的轴向发生形变。

进一步，所述第二滚筒的第二筒体抵靠在钢质芯板上；或者第二滚筒的第二筒体与钢质芯板之间具有第二间隙，第二间隙≤0.5mm。所述第一滚筒的第一筒体抵靠在钢质芯板上；或者第一滚筒的第一筒体与钢质芯板之间具有第一间隙，第一间隙≤0.5mm。

将第一筒体与第二筒体抵靠在钢质芯板上或仅设置一个小的间隙，能够将钢质芯板限制在一个相对固定的范围内，使钢质芯板在不会发生失稳弯曲。

进一步，所述钢质外套筒采用槽钢或角钢制作，或者采用钢板制作。采用槽钢或角钢制作钢质外套筒可以利用现有技术中的相关标准，以节约设计费用，并能够与相关建筑的构件进行良好的对接。采用钢板制作，具有价格便宜，以及能够适应各种非标设计的优势。

根据目前的芯板的具体品种，所述钢质芯板为一字型钢质芯板、H型钢质芯板或十字型钢质芯板；当所述钢质芯板为一字型钢质芯板时，第一滚筒的第一滚轴的轴线沿一字型钢质芯板的宽度方向延伸；当所述钢质芯板为H型钢质芯板时，第一滚筒的第一滚轴的轴线沿H型钢质芯板的翼板的宽度方向延伸；当所述钢质芯板为十字型钢质芯板时，第一滚筒的第一滚轴的轴线沿十字型钢质芯板中的一个板的宽度方向延伸。

进一步，在上述各技术方案中，在钢质外套筒的外表面涂刷有防火涂料。

本实用新型纯钢屈曲约束耗能支撑采用钢质材料制作，无需混凝土和无粘结材料层，从而可满足建筑结构的寿命要求。将传统混凝土约束改为钢质材料约束，在生产的时候可以更加方便快捷，可以有效的节省成本。当地震发生后屈曲约束耗能支撑需要更换的时候，由于都是钢质材料的，回收再利用就更加方便。若外套筒采用螺栓连接，当地震灾害过后需要更换屈曲约束耗能支撑的时候外套筒还可以继续使用，只更换钢质芯板即可，能节省更换成本，增加社会效益。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是图1的左视图，并且将钢质外套筒的一侧拆除，以露出内部的结构。

图3是图1中A-A向视图的放大图。

图4是图2中B-B向视图的放大图。

图5是图1中所示C向视图的放大图。

图6是实施例2中所述的纯钢屈曲约束耗能支撑的截面图。

图7是实施例3中所述的纯钢屈曲约束耗能支撑的截面图。

具体实施方式

参阅图1和图2，一种纯钢屈曲约束耗能支撑，其包括钢质外套筒30，在钢质外套筒30内安装有钢质芯板10和若干个相互平行的第一滚筒21，

本申请中，钢质芯板10为一字型钢质芯板，钢质芯板10包括耗能段13、连接在耗能段两端的过渡段12、以及分别连接在两个过渡段上的连接段11，钢质芯板10沿钢质外套筒30的长度方向延伸；参阅图5，上述的连接段11采用目前的常规设计，具体为十字型结构。

参阅图3，第一滚筒21包括第一滚轴22和安装在第一滚轴22上的第一筒体23，第一筒体23能够以第一滚轴22为轴自由地转动，第一滚筒21固定安装在钢质外套筒30的筒壁上，第一滚筒23布置在钢质芯板10的相对的两侧，第一滚轴22的轴线沿一字型钢质芯板的宽度方向延伸。

请同时参阅图4，本实施例中，在钢质外套筒30内还安装有四个相互平行的第二滚筒25，第二滚筒25包括第二滚轴27和安装在第二滚轴27上的第二筒体26，第二筒体26能够以第二滚轴27为轴自由地转动，第二滚筒25固定安装在钢质外套筒30的筒壁上，第二滚筒25均匀布置在钢质芯板10的另外的相对的两侧，即第二滚轴27沿一字型钢质芯板的厚度方向延伸。

第一滚筒的第一滚轴的轴线与钢质外套筒的长度方向相垂直，第二滚筒的第二滚轴的轴线与钢质外套筒的长度方向相垂直、并与第一滚筒的第一滚轴的轴线相垂直。

本申请中，钢质外套筒30采用两根相同的槽钢31拼接而成，其中槽钢31的槽口相对。可以理解，钢质外套筒30还可以采用槽钢拼接而成，或采用钢板制作而成。

本申请中，第一滚筒的第一筒体抵靠在钢质芯板上，并且第二滚筒的第二筒体也抵靠在钢质芯板上。

可以理解，根据不同的要求，第一滚筒的第一筒体以及第二滚筒的第二筒体与钢质芯板可以具有一个小的间隙，该间隙最大不要超过0.5mm。

在钢质外套筒30的外表面涂刷有防火涂料。

本实施例中的第一滚轴22和第二滚轴27是焊接在钢质外套筒30的筒壁上，根据不同的需要，第一滚轴和第二滚轴还可以采用螺栓连接在钢质外套筒的筒壁上。

当外界发生较大的振动时，并传递到该实施例中所述的纯钢屈曲约束耗能支撑时，钢质芯板受压产出轴向位移，钢质芯板会发生面外失稳从而压迫第一滚筒和第二滚筒，在第一滚筒和第二滚筒的限制下，钢质芯板无法失稳弯曲只能沿钢质外套筒的轴向发生塑性变形从而达到耗能的作用，在钢质芯板发生塑性变形时会紧密抵靠的第一筒体和第二筒体上，由于第一筒体和第二筒体均能够自由旋转，第一筒体和第二筒体与钢质芯板只发送滚动摩擦，摩擦了较少，几乎不会影响钢质芯板的塑性变形，进而不会影响屈曲约束耗能支撑的效果。

实施例2

本实施例是在实施例1基础上的改进，其区别在于钢质芯板的不同，参阅图6，本实施例中的钢质芯板为十字型钢质芯板，该钢质芯板包括相互垂直相连的第一平板51和第二平板52，第一滚筒42布置在第一平板51宽度方向的两侧，第二滚筒45布置在第二平板宽度方向的两侧。

第一滚筒42的第一滚轴44的轴线沿第二平板52的宽度方向延伸，第二滚筒45的第二滚轴47的轴线沿第一平板51的宽度方向延伸，第一滚筒42的第一筒体43抵靠在第一平板51的两个侧边上，第二滚筒45的第二筒体46抵靠在第二平板52的两个侧边上。

第一滚轴44和第二滚轴47均焊接在钢质外套筒41的筒体上。

实施例3

本实施例是在实施例1基础上的改进，其区别在于钢质芯板的不同，参阅图7，本实施例中的钢质芯板为H型钢质芯板，该钢质芯板包括相互平行的第一翼板72和第二翼板73，第一翼板72和第二翼板73依靠腹板71连接在一起，第一滚筒62的第一滚轴64的轴线沿第一翼板72的宽度方向延伸，第一滚筒62分别布置在第一翼板72和第一翼板73的外侧。第二滚筒65的第二滚轴67的轴线沿腹板71的宽度方向延伸，第二滚筒65布置在第一翼板72和第一翼板73的。第一滚轴64和第二滚轴67均焊接在钢质外套筒61的筒体上。