一种全装配无焊接式屈曲约束支撑构件的制作方法

本发明涉及一种工程结构抗震耗能构件，尤其是指一种全装配无焊接式屈曲约束支撑构件，属于结构工程技术领域。

背景技术：

屈曲约束支撑主要由支撑内芯、外约束构件以及两者之间设置的无粘结层或间隙三部分组成，其中支撑内芯主要承受轴向荷载作用和发生轴向变形；外约束构件主要通过抗弯刚度和抗弯承载力来约束支撑内芯，从而提高支撑内芯的轴向承载力、实现拉压屈服耗散地震能量；无粘结层或间隙主要避免支撑内芯与外约束构件间的轴力传递，形成一个滑动截面。将这种构件应用于结构中，可使得地震传递给结构的能量在支撑内芯的拉压塑性变形集中耗散，从而达到保护主体结构的目的。目前在国内已经逐步得到了推广和应用，应用前景广泛。

屈曲约束支撑构件基本分为三大类：钢筋混凝土约束、钢管混凝土约束和钢构件约束（全钢屈曲约束支撑），其中目前常用的为钢管混凝土屈曲约束支撑。采用此类屈曲约束支撑存在以下几个问题：（1）当构件发生破坏时，外约束也随之报废，不能重复使用，导致材料的浪费；（2）由于要在钢管与支撑内芯之间填充混凝土或砂浆，导致构件制作难度大；（3）支撑内芯与主体结构间的连接复杂，在构件发生破坏后，更坏支撑内芯困难，甚至有部分屈曲约束支撑不支持支撑内芯的更换；（4）对于填充的混凝土或砂浆，制作工期较长；（5）构件在使用时，不能及时有效地观测到支撑内芯是否需要更换。

因此，有必要提出一种新型的屈曲约束支撑构件。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种全装配无焊接式屈曲约束支撑构件，在保证构件具有良好的抗震耗能性能的情况下，同时达到制作方便、安装便捷、可重复使用及可更换支撑内芯的目的。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下技术方案：

一种全装配无焊接式屈曲约束支撑构件，包括外约束单元、核心单元和装配式连接段单元，所述核心单元，包括支撑内芯，支撑内芯分为连接段、中间段与过渡段，在支撑内芯的外表面裹一层无粘结材料硅胶，支撑内芯的中间段为连接板，所述支撑内芯中间设置限位卡；所述外约束单元，包括带有螺纹孔的u型钢板、约束螺栓、加劲垫板、方钢管、限位肋板、限位钢板和弹簧；所述装配式连接段单元，包括l型钢板连接成十字型的夹板和连接段高强螺栓；所述支撑内芯的中间段与过渡段设置在方钢管内部，所述限位钢板设置在支撑内芯的中间段，对支撑内芯产生约束作用，所述支撑内芯的连接段设置在方钢管两头，通过四块l型钢板连接成十字型的夹板夹住支撑内芯的连接段，所述夹板下方夹住过渡段，使得支撑内芯与整体结构连接，两个u型钢板合起来将方钢管夹在中间，两个u型钢板通过约束螺栓连接，所述弹簧设置在两个u型钢板之间。

进一步的，所述支撑内芯的连接段及过渡段为一字型支撑或者十字型支撑。

进一步的，所述过渡段角度为20-30°。

进一步的，所述约束螺栓安装处设有弹垫。

进一步的，所述限位肋板设置在方钢管内侧，所述限位钢板的上下端设置在两个限位肋板之间。

进一步的，所述限位钢板中部设有与限位卡相对应的限位槽。

将支撑内芯连接段与过渡段放置到已与主体结构连接的l型钢板连接成的十字型的夹板内，并用螺栓连接固定。用方钢管将外裹无粘结材料的支撑内芯夹合，并临时固定。将两块带螺栓螺纹孔的u型钢板对齐并包裹住方钢管，核心单元在u型钢板两端外露长度一致，同时将限位钢板放置在内，保证核心单元距u型钢板左右距离一致。放置完毕后，用螺栓将两块u型钢板固定为一个整体，同时用弹簧控制约束螺栓的拧紧程度，完成全部构件安装。

通过以上方式，完成整个屈曲约束支撑构件的制作，在其滞回作用下，将充分发挥其优势，达到抗震耗能的作用。

本发明的有益效果是：

1、与传统屈曲约束支承构件相比，构件中无需浇筑混凝土或砂浆，自重相对较轻，且不存在混凝土老化问题；

2、与全钢屈曲约束支承相比，采用全装配无焊接方式，没有残余应力，可增强其疲劳特性；

3、十字型的夹板也采用装配式，支撑内芯发生损坏时，可及时迅速替换核心单元，不影响主体结构，外约束构件和连接板可重复使用；

4、根据支撑内芯形式的不同（即针对一字型内芯和十字型内芯），可以选择不同数量及尺寸的方钢管，装配出对应的屈曲约束支撑；

5、根据间隙厚度的不同，可采用不同厚度的硅胶材料，适应不同的结构。

附图说明

图1为本发明全装配无焊接式屈曲约束支撑主视图；

图2为本发明全装配无焊接式屈曲约束支撑所述的一字型内芯俯视图；

图3为本发明全装配无焊接式屈曲约束支撑所述的十字型内芯俯视图；

图4为本发明核心单元示意图（支撑内芯中间段为一字型）；

图5为本发明核心单元示意图（支撑内芯中间段为十字型）；

图6为本发明所述的l型钢板连接成的十字型的夹板示意图；

图7为本发明所述的l型钢板连接成的十字型的夹板俯视图。

附图标记列表：

1、十字型的夹板，2、连接段高强螺栓，3、约束螺栓，4、限位肋板，5、限位钢板，6、限位卡，7、u型钢板，8、弹簧，9、方钢管，10、弹垫，11、无粘结材料层，12、支撑内芯，13、连接段，14、中间段，15、过渡段，16、限位槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，本发明所述的一种全装配无焊接式屈曲约束支撑构件，首先确定设计所要求的支撑内芯，确定支撑内芯12的类型和尺寸。然后根据支撑内芯的类型和尺寸确定方钢管9的数量和尺寸，同时确定u型钢板7的尺寸及约束螺栓3的尺寸和数量，在u型钢板7、弹簧8及弹垫10的基础上设计螺栓螺纹孔。本发明在保证构件具有良好的抗震耗能性能的情况下，同时达到制作方便、安装便捷、可重复使用及可更换支撑内芯的目的。

本发明所述的一种全装配无焊接式屈曲约束支撑构件，包括外约束单元、核心单元和装配式连接段单元，所述核心单元为支撑内芯12，如图4所示，包括连接段13、中间段14以及过渡段15，其中连接段13与过渡段15为十字型，中间段为一字型或者十字型；在支撑内芯12的外表面裹一层无粘结材料硅胶11，其厚度满足设计要求即可一般为1~2mm；所述外约束单元，包括带有螺栓螺纹孔的u型钢板7、约束螺栓3、弹垫10、方钢管9、限位肋板4、限位钢板5和弹簧8；所述装配式连接段单元，包括l型钢板连接成十字型的夹板1和连接段高强螺栓2。

所述u型钢板7的数量为两块，在两块u型钢板7上设置相应的螺纹孔。在安装约束螺栓3的时候，加装弹垫10，而且在两块u型钢板7之间设有弹簧8；所述无粘结材料硅胶11，通过在支撑内芯12周围裹一层厚度约为1~2mm的无粘结材料硅胶，通过方钢管9与支撑内芯12的贴合形成间隙。所述十字型的夹板1，由四块l型钢板连接而成，在四块l型钢板上设置相应的螺栓螺纹孔。所述支撑内芯12，在中间段14设置限位卡6，如图1和图4所示。

将支撑内芯12放置到已与主体结构连接的十字型的夹板1内，并用高强螺栓2连接固定。若支撑内芯12中间段为十字型支撑，则用四块方钢管9将支撑内芯夹合（若支撑内芯12中间段为一字型支撑，则用两块方钢管9将支撑内芯夹合），并临时固定。将两块带螺栓螺纹孔的u型钢板7对齐并包裹住方钢管9，支撑内芯12头部在u型钢板7两端外露长度一致，同时将限位钢板5放置在内，保证核心单元距u型钢板左右距离一致。限位钢板5上的限位槽16与限位卡6相对应设置，限位钢板5的上下端设置在两个限位肋板4之间；放置完毕后，用约束螺栓3将两块u型钢板7固定为一个整体，同时用弹簧8控制约束螺栓3的拧紧程度，完成全部构件安装。

当构件开始工作时，在轴向力的作用下，支撑内芯12有受压屈曲时，将作用在方钢管上，此时在约束螺栓3的作用下，对支撑内芯12产生约束作用。当需要调整无粘结材料层（无粘结材料硅胶11）的厚度时，仅需调整方钢管9的尺寸即可。当需要调整支撑内芯12的类型时，仅需调整方钢管9的数量和尺寸即可。当构件发生破坏时，仅需更换支撑内芯12即可，对整体结构不会有任何不利影响。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。