内外双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，涉及一种内外双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。内外双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外双套管约束折叠钢板耗能支撑。
[0006] 技术方案:本发明的内外双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、连接设置在所述芯筒外部的 外套管、与所述外套管两端连接的外套管封板，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，2η个为第二类，每两个第一类顶角 连接设置，构成一个分组，每两个第二类底边连接设置，构成一个分组，第一类分组与第二 类分组相邻连接，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，芯筒与内套管之间、芯筒与外套管之间均设置有间隙，且填 充有无粘结材料。
[0009] 进一步的，本发明中，十字节点板上焊接有竖向的加劲肋。
[0010] 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] 本发明内外双套管约束折叠钢板耗能支撑由芯筒、内套管、外套管、端头承压板、 十字固定板、十字节点板、无粘结材料、外套管封板、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。外套管通过端头封板卡在十字节点板上。内外双 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 外双套管外表面，减弱内外双套管与芯筒之间的摩擦。加劲肋焊接于十字节点板上，防止十 字节点板受压屈曲。
[0012] 本发明的内外双套管约束折叠钢板耗能支撑，由九部分构成，分别为内套管、外套 管、外套管封板、端头承压板、芯筒、十字节点板、、十字固定板、无粘结材料，加劲肋。
[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种或 多种简单几何图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] 所述内外双套管，如图1中6、7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外双套管之间设置，如图1中5所示，无粘结材料为2mm 厚的硅胶层，用来减弱内外双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] 所述外套管封板如图1中8焊接于外套管两端，固定外套管位置。
[0019] 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。
[0020] 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 板外侧。
[0021] 所述加劲肋，如图1中9所示，焊接于十字节点板上，由相同的四片三角形钢板组 成。
[0022] 有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0023] 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，并在芯筒内外均设置套管，使得芯筒与套管协同工作，当芯筒承受荷载与套管 接触时，利用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。
[0024] 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，使得该芯筒在两套管中滑动，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，以确保其 耗能性能。
[0025] 本