内套管约束折叠钢板耗能支撑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑结构耗能支撑领域，涉及一种内套管约束折叠钢板耗能支撑。
【背景技术】
[0002] 地震是一种强烈的自然灾害，地震时释放的能量能够对建筑物形成致命性的破 坏。为了吸收地震时释放的能量保护建筑物，避免因为过量的能量输入对建筑物所造成破 坏，保护人们的生命财产安全，屈曲约束支撑装置被广泛的应用。
[0003] 屈曲约束支撑主要由芯板、外套管、无粘结材料等部分构成。该技术中芯板为主要 受力单元，在地震作用下芯板发生变形而消耗地震所输入的能量，从而达到保护主体框架 的目的。内套管通过对芯板的约束，防止芯板产生侧向屈曲影响其耗能效果。
[0004] 然而目前的屈曲约束耗能支撑塑性铰出现较少，并不能发挥整块芯板的耗能能 力，无法控制芯板的屈服点位置，无法控制塑性铰出现的数量，这就使得整个支撑的耗能性 能并不能实现精确控制，从而达到预期的效果。
【发明内容】
[0005] 技术问题：本发明提供一种利用折叠钢板形成的芯筒代替芯板作为主要受力构 件，利用其良好的屈服后耗能能力减少建筑物的地震响应，制作简单，便于安装，能够应用 到结构抗震方面，有效地减轻地震灾害的内套管约束折叠钢板耗能支撑。
[0006] 技术方案:本发明的内套管约束折叠钢板耗能支撑，包括芯筒、设置在所述芯筒内 的内套管、设置在所述芯筒两侧筒口的端头承压板、设置在内套管中与端头承压板内侧连 接的十字固定板，连接在端头承压板外侧的十字节点板，所述芯筒由多个耗能单元依次连 接而成，所述耗能单元包括4η个异面三角形，其中2η个为第一类三角形，2η个为第二类三角 形，每两个第一类三角形顶角连接设置，构成一个分组，每两个第二类三角形底边连接设 置，构成一个分组，第一类三角形分组与第二类三角形分组相邻连接，拼接成一个筒状构 件，η为耗能单元端部多边形边数，η 2 3。
[0007] 进一步的，本发明中，所述端头承压板的尺寸与芯筒的筒口尺寸相同。
[0008] 进一步的，本发明中，所述芯筒内壁与内套管之间有间隙，其中填充有无粘结材 料。
[0009] 进一步的，本发明中，所述十字节点板上焊接有竖向的加劲肋。
[0010]本发明的折叠钢板耗能支撑对钢板采用冲压的方式使其出现折痕，相当于在钢板 之中引入了初始缺陷，进而可以控制出现塑性铰的位置，使塑性铰出现在折痕附近，还可以 通过控制折痕的数量来控制塑性铰的数量。然后将冲压之后的钢板焊接成为筒状，同时增 加了稳定性，不易发生面外屈曲。
[0011]本发明内套管约束折叠钢板耗能支撑由芯筒、内套管、端头承压板、十字固定板、 十字节点板、无粘结材料，加劲肋构成;其中芯筒是是由普通钢板经过冲压焊接成为筒状， 其折叠段是由几何尺寸相同的耗能单元组成。且耗能单元体四面均采用相同的折痕，其构 造形式相对简单，制作方便;端头承压板与芯筒、十字节点板、十字固定板相连，将荷载均匀 的传递给芯筒。十字固定板确定内套管的位置，焊接于端头承压板内侧。十字节点板将该支 撑与框架相连接。内套管限制耗能段折痕处出现过大的变形而影响整个支撑的耗能性能。 无粘结材料覆盖于内套管外表面，减弱内套管与芯筒之间的摩擦，加劲肋设置于十字节点 板上，防止节点板受压屈曲。
[0012] 本发明的内套管约束折叠钢板耗能支撑通过折叠钢板产生预折痕，在承受荷载时 可以在折痕处产生塑性铰线，利用塑性铰线来增加该支撑的耗能能力，同时在芯筒的内部 设置套管，提高对芯筒的环向约束，便于提高该支撑的刚度与极限承载力。
[0013] 其核心为芯筒，芯筒集中体现了发明的设计原理，且以n = 4时为例进行说明：
[0014] 所述芯筒，如图1中1所示，是钢板经过冲压焊接而成，经过冲压可以形成由一系列 全等的等腰三角形所构成的耗能单元，再经过焊接形成筒状，如图4所示，为保证良好的耗 能能力，便与加工，所用钢材优先采用软钢、Q235或高性能钢材，所用钢板厚度不宜大于 50mm 〇
[0015] 所述内套管，如图1中5所示，优先采用钢材制成，可以是圆钢管、方钢管，优先使用 市场上已有的钢管规格。
[0016] 所述无粘结材料在芯筒与内套管之间设置，如图1中6所示，无粘结材料为2mm厚的 硅胶层，用来减弱内套管与芯筒之间的摩擦。
[0017] 所述端头承压板设置于芯筒两端部，如图1中3所示，是将高强钢板切割成与耗能 单元侧面吻合的六面体，焊接于芯筒两端。
[0018] 所述十字固定板，如图1中4所示焊接于端头承压板内侧，限制内套筒的位置。
[0019] 所述十字节点板，如图1中2所示，采用与端头承压板相同的钢材，焊接于端头承压 板上。
[0020] 所述加劲肋，如图1中7所示，共设置四道，每道由四片相同的钢板组成，焊接于十 字节点板上。
[0021] 有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0022] 现有屈曲约束支撑采用外套管来限制其芯板的屈曲，无法控制芯板出现塑性铰的 位置和数量，使得现有屈曲约束支撑的耗能能力达不到理想的效果。在本发明中创造性的 引入了芯筒，并在芯筒内设置内套管，使得芯筒与内套管协同工作，当芯筒承受荷载与内套 管接触时，利用内套管与芯筒的相互接触，增加芯筒的刚度，提高其极限承载力，同时还可 以改善芯筒的滞回耗能性能，从而在地震时更好地消耗地震对建筑物输入的能量。
[0023] 该芯筒的侧面均采用三角形折痕，折痕形式简洁，便于进行冲压制作，在承受地震 作用时，主要受到建筑物框架传来的轴向荷载，该轴向荷载可以为拉力，也可以为压力，在 其受到荷载作用时，可以发生拉伸或者压缩变形，使得该芯筒在外套管中滑动，外套管对芯 筒产生约束作用，防止芯筒发生面外屈曲，使其只能在其长度方向发生拉伸或压缩