一种装配式防屈曲支撑的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程领域，具体来说涉及一种装配式防屈曲支撑。


背景技术：

2.防屈曲支撑作为一种易屈服的能量消耗器，具有饱满的滞回曲线及良好的耗能作用。在小震作用下时可为结构提供侧向刚度，减小结构侧向变形，在大震作用下可通过自身屈曲破坏来消耗地震能量，经自身的破坏对其他构件进行保护，从而减少震后结构残余变形，起到类似保险丝的作用。但是传统的防屈曲支撑常见的类型为灌浆型支撑和纯钢型支撑，灌浆型约束材料通常采用普通混凝土，导致构件自重过大，对运输及安装造成不便，还会增加原结构的荷载，对结构产生不利影响。而纯钢型指整个构件品全部由钢材制成，成本较高，经济性差。现阶段常用防屈曲支撑装置主要存在如下问题：自重过大装卸难度大、造成施工不便；内芯不易拆卸、更换频率高且维护成本较大；缺乏自恢复性能，使得结构在震后存有较大残余变形；屈曲位置随机，造成震后检测修复困难，加大维修成本。
3.鉴于此，需要开发出一种支撑性能优异、耗能减震效果良好、易于拆卸更换和实用高效的新型装配式防屈曲支撑，以此来降低结构的震损程度，更好地保障震后结构的正常工作性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种装配式防屈曲支撑，该屈曲支撑既可以减小结构侧向变形，还可通过自身屈曲进行消耗地震能量，经自身的破坏对结构其他构件进行保护，减少结构震后残余变形，保障地震过程中结构安全可靠，且易于检测更换，节省维修成本。
5.为了达到上述技术目的，本实用新型提供了一种装配式防屈曲支撑，所述装配式防屈曲支撑包括耗能约束杆体和位于杆体两端的连接头，所述耗能约束杆体包括由上套筒和下套筒组成的方形套筒结构，以及位于方形套筒结构内的上耗能板、下耗能板和耗能块；所述上套筒和下套筒均采用凹型钢管，其管体内填充有凝灰岩混凝土，上套筒和下套筒对接后通过多根sma杆连接，所述上耗能板其中一侧连接在上套筒顶板内侧，下耗能板其中一侧连接在下套筒底板内侧，且上耗能板和下耗能板另一侧重叠搭接，且搭接区域通过耗能块连接。
6.本实用新型较优的技术方案：所述上耗能板和下耗能板错开呈一字型搭接，搭接区域对应开设有一排圆形通孔，相邻圆形通孔的间距为300～1000mm；所述耗能块为直径与圆形通孔孔径相匹配的圆柱体结构，在每个圆形通孔内对应插入一根耗能块，通过耗能块将上耗能板和下耗能板相连。
7.本实用新型较优的技术方案：所述上耗能板、下耗能板和耗能块均为铝合金材料；所述上耗能板和下耗能板之间留有2～5mm的变形间隙；所述耗能块的屈服强度低于上耗能板和下耗能板的屈服强度。
8.本实用新型较优的技术方案：所述下套筒的侧板尺寸大于上套筒侧板尺寸，下套筒侧板上表面设有与上套筒侧板尺寸相匹配的连接凹槽，连接凹槽的内槽底部设有限位橡胶，所述上套筒的侧板对接端插入下套筒侧板的连接凹槽内并预留变形间隙。
9.本实用新型较优的技术方案：所述上耗能板和下耗能板分别通过多段角钢与上套筒和下套筒连接，所述角钢上等距开设有多个连接孔，每块耗能板上对应开设有连接孔；每块耗能板的两侧分别连接有角钢，并通过两侧的角钢与对应的套筒连接。
10.本实用新型较优的技术方案：所述上套筒和下套筒的凹槽形钢管内壁设有多根竖向加劲肋，上套筒的顶面和下套筒的底面对应开设有至少一排sma杆孔道，所述sma杆穿过上套筒和下套筒对应的sma杆孔道两端分别通过夹具和垫板固定在套筒外表面。
11.本实用新型较优的技术方案：所述上套筒和下套筒的外表面设有多个条形槽，每个条形槽垂直于套筒长度方向设置，且对应条形槽位置的圆形通孔孔径和耗能块的直径相比其它位置相应减小。
12.所述装配式防屈曲支撑采用装配式构件，其可在工厂进行快速预制拼装。上下耗能板通过多段角钢与套筒连接，上下耗能板错开成一字型搭接，搭接区域设有圆形通孔，通过在通孔内插耗能块进行上下耗能板连接，接着采用sma杆连接上下套筒，最后焊接防屈曲支撑两端连接头，至此装配式防屈曲支撑组装完成。
13.本实用新型的有益效果：
14.(1)本实用新型中的装配式防屈曲支撑采用装配式构件，可在工厂预制、组装，快捷高效，质量可控。若强震作用下的本实用新型中的防屈曲支撑构件因耗能块或耗能板发生严重屈服破坏后，可将防屈曲支撑构件取下，拧开角钢螺栓连接将其中耗能块或耗能板置换，即可实现重复利用，从而降低震后的维修成本。
15.(2)本实用新型中的装配式防屈曲支撑通过耗能块或耗能板来消耗地震能量，耗能块的屈服强度低于耗能板的屈服强度，其中耗能块利用剪切屈服变形耗能，耗能板通过轴向拉压屈服发生塑性变形耗能，且耗能块的屈服位移远小于耗能板的屈服位移，因此通过两者屈服位移及屈服强度的不同可实现分级耗能作用；小震作用下，耗能板处于弹性阶段，而由于耗能块屈服强度低，通过轴向拉压产生相对位移使耗能块发生剪切变形，进而屈服耗能。在大震作用下，耗能块首先达到屈服强度，耗能板随后也到达屈服状态，耗能块与耗能板一起协同工作，实现共同耗能。
16.(3)本实用新型中防屈曲支撑增加了形状记忆合金(shape memory alloy，sma)杆自复位系统，其具有优异的超弹性、高阻尼等特性能显著提高构件的耗能能力，减小构件震后的残余变形，使构件能恢复到初始状态。sma杆通过夹具保持对sma杆两端进行固定和夹持，使其能够便于安装后的收紧操作，同时能保障其处于绷紧状态，使上下套筒连接紧密。在拉压状态下，上下耗能板发生屈曲，带动上套筒和下套筒发生相对远离运动，套筒的相对远离使sma杆拉长产生拉力。地震结束后，sma杆自身的恢复力使套筒相对靠近，使构件回到原始位置。套筒外表面设有条形槽，与之对应的耗能板圆形通孔及耗能块直径相应缩小，使构件在条形槽处产生应力集中效应，以此实现构件定位屈曲，更好地使sma杆发挥作用。
17.(4)本实用新型中的装配式防屈曲支撑的外套筒包括上下套筒，下套筒侧板尺寸大于上套筒侧板尺寸，下套筒侧板上表面设有与上套筒侧板尺寸相匹配的连接凹槽，且连接凹槽底部设有限位橡胶，限位橡胶可避免由于sma杆恢复力过大造成上下套筒挤压破坏，
还可以隔离外界侵蚀性介质进入套筒内部，避免防屈曲支撑锈蚀；上下套筒均采用凹型钢管，管体内填充凝灰岩混凝土，其与普通混凝土相比，具有轻质、高强、耐火及抗震性能好等特点，可大大减轻构件自重，便于运输、现场吊装等；耗能板及耗能块采用铝合金材料，其自重轻、耐腐蚀性好、塑性变形能力强、加工便捷等特点，可以实现构件的低碳、节能及环保；套筒内设有加劲肋，以提高钢管局部稳定性及保证混凝土与钢管的共同工作性能。
18.(5)本实用新型中的装配式防屈曲支撑在使用过程中，可安装于桥墩结构或框架结构上。在小震作用下防屈曲支撑为结构提供侧向刚度，减小结构侧向变形，在大震作用下可通过自身屈曲进行消耗地震能量，经自身的破坏对结构其他构件进行保护，减少结构震后残余变形，起到保险丝的作用；防屈曲支撑可保障地震过程中结构安全可靠，使其不会产生较大地损伤，在不经修复或简单地修复后即能快速恢复结构的使用功能，提高了结构的安全性能。且防屈曲支撑在震后易于更换，大幅节省维修成本。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构示意图；
20.图2是图1中a-a剖面图；
21.图3是本实用新型中上、下套筒连接示意图；
22.图4是本实用新型中上套筒剖面示意图；
23.图5是本实用新型中耗能板的结构示意图；
24.图6是本实用新型中耗能块的结构示意图
25.图7是本实用新型中下套筒内部结构示意图；
26.图8是本实用新型中连接头的结构示意图。
27.图9是本实用新型中的角钢示意图；
28.图10是本实用新型应用于桥墩结构示意图；
29.图11是本实用新型应用于框架结构示意图。
30.图中：6—防屈曲支撑，600—上套筒，601—下套筒，602—上耗能板，603—下耗能板，604—耗能块，605—连接头，606—sma杆，607—圆形通孔，608—角钢，609—竖向加劲肋，610—连接凹槽，611—限位橡胶，612—凝灰岩混凝土，613—夹具，614—垫板，615—sma杆孔道，616—条形槽，617—连接孔。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至11均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的
方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.实施例提供了一种装配式防屈曲支撑，如图1所示，所述防屈曲支撑6包括耗能约束杆体和位于杆体两端的连接头605，所述连接头605焊接在耗能约束杆体的端部，通过连接头605与桥墩或框架结构相连。如图2至图4所示，所述耗能约束杆体包括由上套筒600和下套筒601组成的方形套筒结构，以及位于方形套筒结构内的上耗能板602、下耗能板603和耗能块604；所述上套筒600和下套筒601对接后通过多根sma杆606连接，所述上套筒600和下套筒601的凹槽形钢管内壁设有多根竖向加劲肋609，上套筒600的顶面和下套筒601的底面对应开设有多排sma杆孔道615；所述sma杆606穿过上套筒600和下套筒601对应的sma杆孔道615两端分别通过夹具613和垫板614固定在套筒外表面，sma杆606通过夹具613保持对sma杆606两端进行稳定的固定和夹持，使其能够便于安装后的收紧操作，同时能保障其稳定的固定绷紧状态，使上下套筒连接紧密，并通过设置垫板614来分担应力，以防止套筒局部受力过大产生破坏。
34.实施例提供了一种装配式防屈曲支撑，如图2和图4所示，所述上套筒600和下套筒601均采用凹型钢管，其管体内填充有凝灰岩混凝土612；所述下套筒601的侧板尺寸大于上套筒600侧板尺寸，下套筒601侧板上表面设有与上套筒600侧板尺寸相匹配的连接凹槽610，连接凹槽610的内槽底部设有限位橡胶611，所述上套筒600的侧板对接端插入下套筒601侧板的连接凹槽610内；所述限位橡胶611可避免由于sma杆606恢复力过大造成上下套筒挤压破坏，还可以隔离外界侵蚀性介质进入套筒内部，避免防屈曲支撑发生锈蚀；所述上套筒600和下套筒601的外表面设有多个条形槽616，每个条形槽616垂直于套筒长度方向设置，且对应条形槽616位置的圆形通孔607孔径和耗能块604的直径相比其它位置减小，以此使条形槽616处产生应力集中现象，实现构件定位屈曲，使sma杆更易发挥作用。
35.实施例提供了一种装配式防屈曲支撑，如图2、图3、图5和图6所示，所述上耗能板602其中一侧连接在上套筒600顶板内侧，下耗能板603其中一侧连接在下套筒601底板内侧，且上耗能板602和下耗能板603另一侧重叠搭接，且搭接区域通过耗能块604连接；所述上耗能板602、下耗能板603和耗能块604均为铝合金材料；所述上耗能板602和下耗能板603之间留有2～5mm的变形间隙；所述耗能块604的屈服强度低于上耗能板602和下耗能板603的屈服强度，通过两者屈服位移及屈服强度的不同实现分级耗能作用；所述上耗能板602和下耗能板603错开呈一字型搭接，搭接区域对应开设有一排圆形通孔607，相邻圆形通孔607的间距为300～1000mm；所述耗能块604为直径与圆形通孔607孔径相匹配的圆柱体结构，在每个圆形通孔607内对应插入一根耗能块604，通过耗能块604将上耗能板602和下耗能板603相连；所述上耗能板602和下耗能板603分别通过多段角钢608与上套筒600和下套筒601连接，所述角钢608上等距开设有多个连接孔617，每块耗能板上对应开设有连接孔617，每块耗能板的两侧分别连接有角钢608，并通过两侧的角钢608与对应的套筒连接。
36.本实用新型中的装配式防屈曲支撑通过耗能块604或耗能板来消耗地震能量，其中耗能块604利用剪切屈服变形耗能，耗能板通过轴向拉压屈服发生塑性变形耗能，且耗能块604的屈服位移远小于耗能板的屈服位移，因此通过两者屈服位移及屈服强度的不同可实现分级耗能作用。小震作用下，耗能板处于弹性阶段，而由于耗能块604屈服强度低，通过轴向拉压产生相对位移使耗能块发生剪切变形，进而屈服耗能；在大震作用下，耗能块604首先达到屈服强度，耗能板随后发生屈曲失稳进入屈服状态，耗能块604与上下耗能板一起
协同工作，实现共同耗能。
37.本实用新型中的装配式防屈曲支撑在地震作用下，内部上下耗能板受力屈曲外鼓，带动上下套筒产生相对远离运动，致使sma杆606拉伸产生拉力，地震结束后，sma杆606自身的恢复力使上下套筒相对靠近，使构件回到原始位置，起到自复位效果，保证了本实用新型中的防屈曲支撑震后还能正常工作。本实用新型使用时，可应用于桥墩结构(如图10所示)或框架结构(如图11所示)，所述装配式防屈曲支撑6共设有两个，呈人字形位于桥墩结构或框架结构之间，两个装配式防屈曲支撑6的上、下端分别通过连接头605与结构相连。
38.在小震作用下，本实用新型中的装配式防屈曲支撑为结构提供侧向刚度，减小结构侧向变形，在大震作用下可通过自身屈曲进行消耗地震能量，经自身的破坏对结构其他构件进行保护，减少结构震后残余变形，起到保险丝的作用；装配式防屈曲支撑6保障地震过程中结构安全可靠，使其不会产生较大地损伤，在不经修复或简单地修复后即能快速恢复结构的使用功能，提高了结构的安全性能；装配式防屈曲支撑6在震后易于更换，节省维修造价。
39.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。