本实用新型涉及建筑工程领域，具体涉及一种抗震耗能型屈曲构件。
背景技术：
屈曲约束支撑BRB(Buckling Restrained Brace)作为一种有效的抗震耗能元件于上世纪七十年代首先在日本产生并得以运用。当时的一些日本学者成功研发了最早的墙板式防屈曲耗能支撑，即将钢板置于混凝土板中间，两者接触面上无粘结力的新型结构体系。之后日本学者又对其进行了改进，外部用钢套管内部使用内核支撑，两者之间用无粘结材料填充，并对其进行了加入不同无粘结材料的拉压试验，实验结果非常理想。
九十年代美国也开始对防屈曲支撑体系进行相应的设计研究和相关试验，同时结合理论计算分析了该支撑体系较其他支撑体系的优点。
进入二十世纪我国也开始了这方面的研究，清华大学的郭彦林教授对屈曲约束支撑进行了有限元分析和整体稳定性能研究并分析了约束比、内核板件宽度比、初始缺陷、间隙等参数对支撑性能的影响，同时也给出了简单的初步设计方法。同济大学的邓长根教授对屈曲约束支撑的稳定性问题做了比较深的研究。之后屈曲约束支撑在国内逐渐得到发展及应用。目前，国内的高层结构中为了提高抗震性能普遍应用了这种构件。
屈曲约束支撑相比普通的支撑优势明显，它有明确的屈服承载力，滞回性能好，在大震作用下可起到“保险丝”的作用，用于保护主体结构在大震作用下不屈服或者不严重破坏，并且大震发生后，经核查，还可以方便地更换损坏的支撑。现在常用的屈曲约束支撑内核主要是“一”字型、“十”子形、“工”字形等焊接形式的内核芯，但是焊接处会有残余应力等因素造成的不良影响，降低构件的稳定性和承载力。为克服这种缺陷，可以用无缝的圆形厚壁钢管来做内芯，而且外套仍用圆形钢套管。市场上无缝圆钢管较多，涵盖不同壁厚，不同截面直径，可以直接采用，这样会使得材料的来源更加广泛易得，而且有利于加工，只需要对内芯的端部进行加工形成受力合理的连接端头即可。
此外，传统的组合板焊接区会有以下不良影响：1、焊接往往导致焊接接头组织和性能改变，如控制不当会严重影响结构件的质量。2、焊缝及热影响区因工艺或操作不当会产生多种缺陷，使结构的承载能力下降。3、焊接使工件产生残余应力和变形，影响产品质量。再者内芯适当位置要设置加劲肋，这样使内芯的加工工艺也更加麻烦。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种抗震耗能型屈曲构件，保证构件端部的可靠性，不能先于构件主体破坏。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种抗震耗能型屈曲构件，包括外部圆钢管和内核芯，内核心包括内钢管，内钢管套设在外部圆钢管内，内钢管内壁上设置有内侧塑料层，内钢管外壁上设置有外侧塑料层；通过螺柱将内核芯与外部圆钢管连接为整体；内钢管内以及内钢管与外部圆钢管之间填充有混凝土。
本实用新型进一步的改进在于，内侧塑料层和外侧塑料层的厚度均为3～5mm。
本实用新型进一步的改进在于，内钢管的端部设置有连接在一起的端部连接平板和四块端部加固钢板，端部连接平板上开设有螺栓孔，端部连接平板伸入到内钢管内，四块端部加固钢板与端部连接平板垂直设置；四块端部加固钢板均伸入到内钢管内部。
本实用新型进一步的改进在于，端部连接平板伸入到内钢管内的长度与端部加固钢板伸入到内钢管内部的长度相同。
本实用新型进一步的改进在于，端部连接平板与四个端部加固钢板通过角焊接形成组合件，组合件的6个边缘与内钢管端部通过对接焊接进行固定。
本实用新型进一步的改进在于，内钢管长度比外部圆钢管长150～200mm。
本实用新型进一步的改进在于，内钢管的壁厚为20～25mm。
本实用新型进一步的改进在于，内钢管壁厚比外部圆钢管壁厚5～8mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型通过对传统屈曲约束支撑的组合板内核芯进行改进，直接采用圆钢管作为内核芯，并对管单位端部进行细部加工形成可靠的连接端头。本实用新型采用无缝的圆形厚壁钢管来做内芯，而且外套仍用圆形钢套管，这样材料的来源更加广泛易得，有利于加工，只需要对内芯的端部进行加工形成受力合理的连接端头即可。本实用新型的特点还在于，整体外观上，都是圆形简洁美观，截面结构相比方形来说更加合理，从实际效果来看，内核芯采用圆钢管可以有效提高构件的承载力，只要保证混凝土与内核芯保持适当的距离，内核芯仍然会有屈曲性能，并且屈曲承载力会比组合板内核芯的屈曲承载力高，这样的构件在地震时表现出的性能更加理想，对建筑物的保护更加有效。内核芯端部进行专门处理，端头钢板部分深入内核芯圆管中并焊接为一体，并且进行端部加固，保证构件端部的可靠性，不能先于构件主体破坏。本实用新型的结构受力形式有效合理，外观简洁美观，达到了力与美的良好结合，未来在抗震结构中可大规模运用。
进一步的，端部连接平板与四个端部加固钢板通过角焊接形成组合件，组合件的个边缘与内钢管端部通过对接焊接进行固定，克服了组合板焊接区的不良影响，提高了内核芯的屈曲承载力，更加有利于抗震。
进一步的，内钢管的端部设置有相连接的端部连接平板和四块端部加固钢板，端部连接平板伸入到内钢管内，四块端部加固钢板与端部连接平板垂直设置；四块端部加固钢板均伸入到内钢管内部。端部的加工工作量比传统的屈曲约束支撑要少很多，但加工工艺难度有些增大，尤其对焊接的要求比较严格，这是实际操作过程中的一个挑战点。本实用新型可节省了许多工作量，降低了制作成本，拥有非常广阔的市场前景。
附图说明
图1为屈曲支撑构件整体示意图。
图2为螺柱示意图。
图3为外部圆套管示意图。
图4为内核芯示意图。
图5为屈曲支撑构件主视图。
图6为图5中沿A-A线的剖视图。
图7为图5中沿B-B线的剖视图。
图8为图5中沿C-C线的剖视图。
图9为角焊接局部示意图。
图中，1为端部连接平板，2为固定螺栓孔，3为内钢管，4为混凝土，5为螺柱，6为外部圆钢管，7为外钢管螺柱孔，8为内钢管螺柱孔，9为内侧塑料层，10为端部加固钢板，11 为外侧塑料层，12为角焊接处，13为对接焊接处。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供的一种抗震耗能型屈曲构件，其结构如图1所示，主要由内核芯(包括端部连接平板1，内钢管3，端部加固钢板10)、外部圆钢管6和混凝土4(浇筑类型)构成，此外还有连接内核芯与外部圆钢管6的螺柱5以及内钢管3内外侧的塑料层。
具体的，参见图1、图2和图3，本实用新型包括外部圆钢管6和内核芯，内核心包括内钢管3，内钢管3套设在外部圆钢管6内，并且内钢管3与外部圆钢管6平行设置，内钢管3 内壁上设置有内侧塑料层9，内钢管3外壁上设置有外侧塑料层11，并且内侧塑料层9和外侧塑料层11的厚度均为3～5mm。内侧塑料层9、外侧塑料层11和内钢管3形成缓冲层，通过螺柱5将内核芯与外部圆钢管6连接为整体。在外部圆钢管6的三等分点处开设外钢管螺柱孔7。
参见图1、图4、图5、图6、图7、图8和图9，内钢管3的端部设置有端部连接平板1 和两块端部加固钢板10，端部连接平板1上开设有螺栓孔2，通过螺栓穿过螺栓孔将构件整体与建筑结构相连，端部连接平板1伸入到内钢管3内，端部加固钢板10与端部连接平板1 垂直设置。两块端部加固钢板10平行设置，并且两块端部加固钢板10均伸入到内钢管3内部，并且端部连接平板1深入到内钢管3内的长度与端部加固钢板10伸入到内钢管3内部的长度相同。端部连接平板1与两个端部加固钢板10在角焊接处12通过角焊接形成组合件，组合件的6个边缘与内钢管3端部在对接焊接处13通过对接焊接进行固定。即端部加固钢板 10的两侧与内钢管3焊接，每块端部加固钢板10的两侧与内钢管3之间焊接。
参见图6，内钢管3内以及内钢管3与外部圆钢管6之间填充有混凝土4。
内钢管3长度比外部圆钢管6长150～200mm。内钢管3的壁厚为20～25mm，内钢管壁厚比外部圆钢管6壁厚5～8mm。内钢管3与外部圆钢管6之间平行设置，即内钢管3与外部圆钢管6的截面圆心保持在同一位置。
本实用新型的制作步骤如下：
(1)寻找合适型号的圆钢管，再按要求切割到一定长度作为内钢管3。先进行内钢管内侧塑料层9的处理，塑料要具有一定的弹性，厚度可卷折，截取塑料块的长度与内钢管3的长度相同，截取塑料块横向长度与内钢管3内周长相同。将塑料块沿横向方向卷成圆筒形状，在内侧塑料层9与内钢管3接触一侧涂抹粘结剂(粘结剂要求凝固时间较长且适用于塑料与钢材之间的粘结)，然后将卷筒状的塑料层放置到内钢管3内，并使其与内壁紧贴，直至二者粘结在一起。
(2)进行内钢管3的端部处理，将处理好(主要指在端部连接平板上开螺栓孔2)的端部连接平板1与端部加固钢板10焊接成组合件，即端部连接平板1的两侧均有两个端部加固钢板10与之相连，连接方式为焊接，具体采用角焊接，分布方式为端部加固钢板10与端部连接平板1相同互相垂直，其中一端(伸入到内钢管3内部的一端)保持平齐。这样的组合件有六个边缘需要与内钢管3焊接。然后在内钢管3端部相应位置用器材切割出六处缺口，缺口宽度与相应的组合件各处钢板厚度相同，缺口深度与加固钢板长度相同。将组合件放置在预先切割的缺口处进行对接焊接，其截面焊接示意图如图7所示。
(3)进行内钢管内侧塑料层9的处理，选择与上述内钢管内侧塑料相同的塑料块，截取塑料块的长度与内钢管3的长度相同，截取塑料块横向长度与内钢管3外周长相同。将塑料块展平铺开，在塑料层的外侧涂抹粘结剂(粘结剂要求凝固时间较长且适用于塑料与钢材之间的粘结)，然后将涂有粘结剂一面的塑料层紧贴内钢管3外壁卷起。
(4)寻找合适型号的圆钢管，再按要求切割到一定长度(比内钢管短一些)作为外部圆钢管6。参见图3，在外部圆钢管6的三等分点处开设外钢管螺柱孔7，在内钢管的相应位置也开设内钢管螺柱孔8，使得外部圆钢管6的外钢管螺柱孔7与内钢管的内钢管螺柱孔8在同一条直线上，孔径大小根据选定的螺柱5的直径来确定。用螺柱5将内核芯与外部圆钢管 6连接成整体，螺柱5的长度为30～35cm。然后将其竖向放置并进行固定，(注意由于内核芯比外部圆钢管6长，且二者是分离的，在浇筑前固定位置时需要精确地定位)底部用钢板封堵，然后从上部中空处进行混凝土4的浇筑。
使构件的加工工艺由传统的复杂困难变得更加简单易行，同时可节省原材料降低成本。
塑料层的作用：保证内钢管3管壁与混凝土4之间有一定的距离，在地震作用下内钢管屈曲后，由于塑料容易变形，容易压缩，故内钢管3有适当的变形空间，相当于提高了构件的欧拉临界荷载值。塑料有一定的弹性和变形能力，可以卷为筒状紧贴于内钢管的内外壁，同时这种塑料要有足够好的耐腐蚀性能。
螺柱的作用：一是起到连接内核芯与外部圆钢管6的作用，二是内部的混凝土4若有松动时可以阻止混凝土4沿杆件长度方向的移动。若混凝土4发生松动，则螺柱5受到的剪力将变得很大，因此在实际中要考虑螺柱5的材料以及尺寸，一般宜选高强螺柱，保证螺柱具有足够的抗剪切强度。
内钢管与外部圆钢管形状相似，但是强度与尺寸特征均不同，二者组合为整体时，其截面圆心保持在同一位置，但所述内钢管3长度比外部圆钢管6要长150～200mm，内钢管3的材料强度比外部圆钢管6高。
由于屈曲支撑构件一般比较长，故浇筑混凝土时传统的振动棒将无法发挥作用，可考虑采用带长线的振动器。
屈曲约束支撑构建的端部连接平板1的局部应力比较大，也是最容易破坏的地方，加大板厚度是常用的一种方式，但端部焊接质量也对其局部承载力有着巨大影响，因此焊接时应尽量减小各种焊接缺陷的影响，保证端部焊接处有较好的强度。
塑料的选择对屈曲效应的影响也十分重要，塑料层有一定厚度，在浇筑混凝土4时，混凝土4所残产生的挤压不能使其发生较大的压缩变形，当有较大荷载比如地震荷载时，内钢管3发生挤压变形或者失稳变形时，塑料层才会发生大的变形。这样钢管层与塑料层形成了复合层材料，有利于屈曲支撑发挥最大的效力。