本发明属于建筑减震领域，涉及一种防屈曲支撑。
背景技术：
传统的土木工程结构支撑主要有：偏心支撑、耗能隅撑、耗能框架支撑等支撑形式，大多数支撑主要通过变形来消耗地震能量，达到减轻地震带来的作用的目的。由于结构构件具有弹塑性的特性，这些耗能支撑不可避免地会发生一些损伤、变形，不利于能量的耗散，对建筑物的稳定性有影响。
耗能减震技术主要是：通过在原有结构中添加被动耗能装置，消耗本来由结构构件消耗的地震能量，大大减缓了因震动作用给结构带来的变形和损伤。目前已开发的耗能器主要有：粘滞耗能器、粘弹性耗能器、金属耗能器和摩擦耗能器，其中前两类称为速度相关型耗能器，后两类统称为滞变型耗能器，金属耗能器又分为铅阻尼器和软钢阻尼器。
滞变型耗能器是利用变形与滞回消耗能量，速度相关型耗能器是利用与速度有关粘滞性抵抗作用，从小振幅到大振幅的变化来获得衰减力。
防屈曲支撑(bucklingrestrainedbrace,brb)是一种被认为具有前途支撑耗能形式，防屈曲支撑克服了传统支撑屈曲的缺点。在地震荷载下具有饱满的滞回曲线，因此在应用中表现出优良的耗能能力和良好抗震性能，在一些发达国家得到了极大的推广。防屈曲支撑构件由内核构件和外围约束构件两部分组成，在地震作用下，内核构件率先进入屈服，起到保护主体框架的作用，并且可以耗散地震能量。兼备支撑和耗能的优良性能，可以作为最好的减震消能装置之一。前人对防屈曲支撑端部附加摩擦阻尼器，但是摩擦阻尼器在大震过后，摩擦阻尼器的支撑由于屈曲而不易拆卸。传统自复位支撑通过加复位筋实现自复位功能，但是初始状态需要施加预应力，预应力能否准确施加和预应力的损失都会严重影响支撑的耗能能力；内芯更换频率与维护成本高。
技术实现要素：
为了解决现有支撑主要依靠内芯变形耗能导致内芯在地震中可能过早失去作用，更换及维护成本高，不具有自复位能力，并且对于小振动支撑不敏感的问题，本发明提出如下技术方案：一种自复位防屈曲支撑，包括耗能内芯、与沿耗能内芯轴向方向上的端部连接的钢板、带有齿条的钢板及约束外套筒；约束外套筒罩接于耗能内芯及钢板的外周，约束外套筒具有一组相对且平行的平行内壁，耗能内芯与其平行，两个带有齿条的钢板被分别对称固定于所述钢板的两个侧面，各带有齿条的钢板与其相对且平行的约束外套筒的内壁之间安装有与齿条啮合的齿轮，且所述齿轮的上、下两侧直接固定有两个被限位于所述平行内壁上的涡旋弹簧，该齿轮及涡旋弹簧被由该平行内壁上伸出的支撑架固定在该带有齿条的钢板与其相对的且平行的约束外套筒的内壁之间。
进一步的，所述的支撑架，包括两个固定于所述平行内壁的横架，其分别位于两个涡旋弹簧的上方，及一贯穿横架、涡旋弹簧及齿轮的竖轴。
进一步的，所述耗能内芯是长条的矩形体，其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒内部的两个平行内壁之间的中央位置。
进一步的，所述涡旋弹簧由限位卡槽限位于所述平行内壁上。
进一步的，所述自复位防屈曲支撑还包括挡板、连接板，所述挡板一端连接在所述钢板，其另一端连接所述连接板。
进一步的，所述的钢板及带有齿条的钢板带有螺栓孔，由螺栓将钢板及带有齿条的钢板紧固连接。
进一步的，所述涡旋弹簧为由记忆合金制成。
有益效果：本发明在支撑的端部安装齿轮，在内芯的两个侧面安装于齿轮啮合的齿条，并在所述齿轮的上、下两侧直接固定(接触性固定)有两个被限位于所述平行内壁上的涡旋弹簧，且该齿轮及涡旋弹簧被由该平行内壁上伸出的支撑架固定在该带有齿条的钢板与其相对的且平行的约束外套筒的内壁之间。将耗能内芯轴向荷载承担分散于弹簧涡旋平面承担，一方面，极大降低耗能内芯耗能负担，降低内芯失稳，使得内芯更换频率降低，减小维护成本；另一方面，使得弹簧成为耗能主体，充分利用涡旋弹簧扭转力，对荷载承担能力更强且弹簧不易失稳；又一方面，可以在涡旋转弹簧耗能的同时，使用扭转力对内芯的变形进行校正，更进一步增加耗能内芯的使用时间，具有了支撑的自复位能力。更为重要的是，为了获得更大的扭转力，本发明使用了涡旋弹簧，然而涡旋弹簧会造成其对振动敏感性降低，而为了弥补这一缺陷，使用了两侧对称齿轮和齿条的啮合来在初级振动时耗能，在震动强度达到涡旋弹簧工作强度时，涡旋弹簧提供大的扭转力以抗击变形，增强防失稳能力，通过该举措，在不牺牲震动敏感性的前提下，仍然可以利用涡旋弹簧的强大扭转力。
附图说明
图1为结构外观示意图。
图2为耗能内芯组成示意图。
图3为截面位置图。
图4约束外套筒分解结构示意图。
图5图3的1-1截面图。
图6图3的2-2截面图。
图7齿轮与涡旋弹簧组成图。
其中：1.耗能内芯，2.钢板，3.带有齿条的钢板，4.挡板，5.连接板，6.约束外套筒，7.平行内壁，8.齿条，9.齿轮，10.涡旋弹簧，11.横架，12.竖轴，13.限位卡槽。
具体实施方式
实施例：一种自复位防屈曲支撑，包括耗能内芯1、与耗能内芯的端部连接的钢板2、带有齿条的钢板3、挡板4、连接板5及约束外套筒6；约束外套筒6罩接于耗能内芯1及钢板2的外周，约束外套筒6具有一组相对且平行的平行内壁7，耗能内芯1与其平行，所述耗能内芯1是长条的矩形体，其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒6内部的基本为中央的位置。两个带有齿条的钢板6被分别对称固定于所述钢板2的两个侧面(该侧面即与平行内壁平行的平行面)，各带有齿条的钢板3与其相对且平行的约束外套筒6的内壁之间安装有与齿条8啮合的齿轮9，且所述齿轮9的上、下两侧直接固定有两个被限位于所述平行内壁7上的涡旋弹簧10，该齿轮9及涡旋弹簧10被由该平行内壁上伸出的支撑架固定在该带有齿条的钢板3与其相对的且平行的约束外套筒6的内壁之间，所述的支撑架，包括两个固定于所述平行内壁的横架11，其分别位于两个涡旋弹簧10的上方，及一贯穿横架11、涡旋弹簧10及齿轮9的竖轴12，所述涡旋弹簧10由限位卡槽13限位于所述平行内壁上7。由此，上述方案以耗能内芯为中心线，两侧的齿轮、涡旋弹簧、齿条分别为对称式安装，中央对称设置，使得两个涡旋平面的反作用力更为一致，对于变形校正，以及涡旋平面耗能均效果更佳。在这个实施例中，整个耗能内芯附近空间均具有安装齿轮弹簧的可能，然而，在实践中，我们发现，越是靠近荷载传输的起始位置，并对应于其实位置的结束位置，即耗能内芯两个终端的附近空间，使用涡旋弹簧形成扭转平面，需要对耗能内芯的校正需求更强，并且，把握住该两个位置，可以在源头开始校正，尽量不使得变形传递，从而能够进一步降低变形的区间，抑制变形的能力更强，因而我们选择使用连接钢板至于内芯两端，并在连接钢板上安装齿条的方式形成上述方案。
更进一步的，一般来说，耗能内芯会有一部分处于约束外套筒外部，该部分由于直接裸露不受约束和支撑，相较处于约束外套筒内部的耗能内芯更为薄弱，易发生破坏。使用钢板、齿轮、齿条、与涡旋弹簧的限位组合，裸露在约束外套筒的部分，使用钢板替代耗能内芯，并且通过螺栓固定连接的方式将带有齿条的钢板与钢板固定，从而将齿条固定，虽然该部分没有被耗能内芯覆盖，却也在一定程度上增强了该裸露部分的强度；涡旋弹簧使得耗能内芯的线位移转变为角位移，并且，其处于端部附近(贴近于裸露的钢板部分)，从而使得限位的涡旋弹簧、啮合的齿轮与齿条及支撑架之于该裸露的钢板可以形成框架，具有一定支撑作用，并且受到涡旋弹簧的扭转力，在支撑的基础上，极大减少该裸露部分于载荷作用下的运动(摇晃和摆动)，从而可以缩短连接区域的范围，该方案实现了防止失稳的目的。
在该所述实施例中，自复位防屈曲支撑还包括挡板、连接板，所述挡板一端连接在所述钢板，其另一端连接所述连接板。所述的钢板及带有齿条的钢板带有螺栓孔，由螺栓将钢板及带有齿条的钢板紧固连接。所述涡旋弹簧为由记忆合金制成。所述的涡旋弹簧为由涡旋弹簧本体及连接在涡旋弹簧两端部的力臂组成。形状记忆合金的超弹性特性与其它普通金属材料相比有许多优点：首先形状记忆合金超弹性的疲劳特性很好，而其它材料循环中不可避免地出现损伤，影响寿命；其次形状记忆合金可恢复应变值很大，普通金属材料难以实现的；最后，由于奥氏体弹性模量大于马氏体弹性模量，形状记忆合金弹性模量随温度升高而增大(同普通金属相反)，这使其在较高温度下仍保持高弹性模量。因此，利用形状记忆合金可以制作成该装置的弹簧部分。
在地震作用下，耗能内芯受到来自建筑物传递来的荷载，耗能内芯产生变形，在一载荷范围内，耗能内芯变形引起其两侧齿轮与钢板上的齿条啮合，变形使齿轮带动齿条向耗能内芯形变相反方向运动，以使得与齿轮连接的耗能内芯向自然状态时的形状和位置回复；在超过该载荷范围时(齿轮的回复力已无法将耗能内芯回复)，固定于齿轮上、下两侧的涡旋弹簧由耗能内芯的变形引起变形并在平面内产生扭矩，涡旋弹簧被限位于平行内壁上，涡旋弹簧产生的回复力使齿轮带动齿条向耗能内芯形变相反方向运动，以使得与齿轮连接的耗能内芯向自然状态时的形状和位置回复。
由此，本公开主要目的是为了减轻震动对结构作用，针对传统防屈曲支撑的设计，提供一种自复位的装置，减缓内芯的受损。在地震情况下，提高支撑能力。将其制成涡旋弹簧，将其添加在齿轮，使防屈曲支撑耗能内芯、齿轮、涡旋弹簧、外套筒上限位卡共同工作，将整体产生的线位移转换成角位移，并且其具有一定自复位功能，减缓内芯的受损。齿轮解决弹簧转角过小不能满足内芯行程问题。
涡旋弹簧变形矩后材料材料受弯曲力矩，产生弯曲弹性变形，因而弹簧在自身平面产生扭转。其变形角的大小和扭矩成正比，具有高扭力，与多角度之扭转力距故运用于长时间作功之机构，具有不易疲劳之特性。本公开简单易操作可以通过组装的方式连接起来，拆卸方便并且方便震后的修复以及日常的维护。
本实施例中，弹簧与齿轮通过铆接方式连接，保证弹簧可以与齿轮一起转动。
实现方法：在地震作用下，内芯会受到来自建筑物传递来的荷载，内芯会产生变形，内芯会带动涡旋弹簧变形，在平面内产生扭矩，具有较高的扭力。由于内芯限位卡槽的存在，产生的扭力会带动内芯运动，使其回复到原来的位置，因此装置具有自复位功能。
结构受到地震作用时候，端部无论在受压或者受拉使都可以通过涡旋弹簧的回复力实现自复位，减小内芯的受压变形，提高耗能能力并且在内芯屈服后还能保证整体稳定，不影响正常支撑。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。