一种搭接式自定心屈曲约束支撑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程领域，涉及一种用于减小工程结构地震灾害的搭接式自定心屈曲约束支撑。
【背景技术】
[0002]地震给人类带来极其严重的灾难。传统的抗震设计采用的是延性设计方法，即在地震作用下，通过结构部分构件的提前屈服和破坏，但整体不至于丧失功能，依靠构件的塑性变形来耗散大部分的地震能量，从而达到保证主体结构安全的目的。其中，屈曲约束支撑由于具有耗能能力强、减震效果好和震后易更换等优点，在近年来得到广泛的应用。
[0003]屈曲约束支撑是一种金属屈服耗能构件，它由承受轴向荷载的核心单元和防止核心单元产生低阶屈曲的约束单元组成。屈曲约束支撑在小震和设计风荷载作用下，始终处在全构件的弹性变形阶段，为结构提供足够的刚度和强度。在中震和大震作用下，屈曲约束支撑的核心单元会进入屈服阶段，但由于约束单元的作用而不会出现屈曲，从而通过塑性变形耗散地震能量，减少主体结构的地震影响，保证主体的安全性。但是屈曲约束支撑较低的屈服后刚度则会使其框架结构在震后易于产生较大的残余变形，从而大幅提高了结构修复的难度和费用。
[0004]为有效控制屈曲约束支撑的残余变形，可将由预拉杆、双重套管和端板组成的自定心系统引入屈曲约束支撑中，形成自定心屈曲约束支撑。地震时，自定心屈曲约束支撑凭借施加在预拉杆中的预张力能有效克服核心单元因耗能而产生的屈服变形，从而显著减小结构的残余变形，使其到达自定心的效果。但由于传统预拉杆材料极限弹性应变较小，在产生较大变形后会引起不可恢复的塑性应变，从而导致预张力的损失，进而影响支撑的自定心效果。为此，在设计自定心屈曲约束支撑时，都尽可能使双重套管的长度接近支撑全长，通过增大预拉杆长度使支撑在满足结构地震变形要求的同时又不影响自复位能力。可是套管长度过大也引起了支撑重量的增加，不利于结构的抗震。此外，在自定心支撑的工作过程中，随着套管和端板的接触或分离，支撑的刚度会出现明显的突变，使结构在地震时产生较大的楼层加速度，引起建筑中精密设备和非结构构件的损坏。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明针对已有自定心屈曲约束支撑自重大和工作过程中出现刚度突变的缺陷，提供一种可有效减小支撑自身重量以及能实现工作时刚度平滑过度的搭接式自定心屈曲约束支撑。
[0006]技术方案:本发明的搭接式自定心屈曲约束支撑，包括矩形内套管、矩形外套管、连接内套管底板和外套管底板的耗能核心板、设置于内套管内的第一端板、设置于外套管内的第二端板、设置在内套管中并且两端分别锚固于第一端板和第二端板的预拉杆，内套管的一部分插入外套管中并与之搭接，内套管插入外套管中的一端与第二端板接触，第一端板与外套管的一端接触，内套管的非搭接端顶板和底板分别连接有第一连接板，外套管的非搭接端顶板和底板分别连接有第二连接板；内套管与外套管的搭接方式为:在内套管的搭接部分，顶板上设有内套管缺口，两侧板分别设置有槽口，两侧板上同时设置有内套管推板，在外套管的搭接部分，顶板设有外套管缺口，外套管缺口下方设置有外套管第一推板，外套管第一推板的下方设置有外套管第二推板，外套管第一推板插入内套管顶板上的内套管缺口，外套管第二推板插入内套管上的槽口。
[0007]进一步的，外套管的侧板上设置有端板承台，第二端板通过侧面设置的第二端板支撑板放置在端板承台上，第一端板通过侧面设置的第一端板支撑板插入内套管上的槽
□ O
[0008]进一步的，外套管第一推板和外套管第二推板固定安装在外套管的侧板上，外套管第一推板和外套管第二推板的间距等于内套管缺口和槽口之间的距离，内套管推板、夕卜套管第一推板和外套管第二推板沿套管轴向的长度均等于内套管和外套管的搭接长度，内套管的槽口和外套管的端板承台沿套管轴向的长度应根据支撑设计轴向变形的要求确定；耗能核心板的一端与内套管底板连接，另一端与外套管底板连接。
[0009]进一步的，第一端板通过设置的第一端板橡胶垫与内套管推板接触，第二端板通过设置的第二端板橡胶垫与内套管推板接触
[0010]有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0011](I)本技术方案有效的减小了支撑自身的重量。由于形状记忆合金具有超弹性特征，其最大可恢复应变约为传统纤维筋的三倍，这为自定心系统采用套管搭接构造形式提供了条件。与传统的自定心屈曲约束支撑的套管沿支撑全长布置相比，由于本技术方案的自定心系统采用套管搭接构造形式，可以有效限制套管的长度，从而实现减小支撑自重的效果。套管搭接长度可根据不同要求进行灵活调整，当套管搭接长度取为支撑长度的1/3时，支撑自重相比于套管沿支撑全长布置时减小约40%，从而能有效减小结构地震时所承受的水平荷载，更利于结构地震响应的控制。
[0012](2)本技术方案能有效减小结构地震时的最大楼层加速度。对于传统的自定心屈曲约束支撑，由于其端板和套管之间为刚性接触，致使在支撑工作过程中随着套管与端板的接触和分离，支撑的刚度会发生明显的突变，从而引起结构在地震时产生过大的楼层加速度，造成建筑中的精密设备和非结构构件的损坏。而本技术方案在端板与套管接触的一侧添加了橡胶垫，能够起到柔性缓冲的作用，使支撑刚度在工作过程中能够平滑过渡，通过控制结构地震时的最大楼层加速度，以减小由建筑中的非结构构件和设备损坏而造成的经济损失。
[0013](3)本技术方案易于日常维护和震后的修复。与传统自定心屈曲约束支撑的套管采用全封闭设计以及耗能核心板位于套管内部相比，本技术方案由于在内套管和外套管上预留了缺口，便于技术人员对支撑进行日常的检修和维护。此外核心板是通过螺栓与套管连接在一起，而套管上预留的缺口则为螺栓的安装和拆卸提供了便利，这使得对结构进行震后修复时，只需将塑形变形严重的核心板的螺栓拆卸，然后更换全新的核心板，从而避免了对支撑进行整体的拆解，不但简化了结构修复的难度，提高工作效率，而且也大大节约了维修费用。
[0014](4)本技术方案为结构的抗震保护提供了两重防线。当结构承受强烈地震作用时，传统的自定心屈曲约束支撑仅通过核心板吸收地震能量。而本技术方案除了通过耗能核心板的屈服耗能，使结构的振动响应得到衰减，形成第一重耗能外，由于形状记忆合金预拉杆具有超弹性和耗能特征，因此对于采用形状记忆合金预拉杆的自定心系统，除了能为支撑提供克服残余变形所需的自定心恢复力，还能提供额外的耗能能力，是本技术方案的第二重耗能构件，从而能更有效的控制结构的地震响应。
【附图说明】
[0015]图1为本发明装置的正视图；
[0016]图2为图1的A-A剖面图；
[0017]图3为图1的B-B剖面图；
[0018]图4为图1的C-C剖面图；
[0019]图5为图1的纵向剖面图；
[0020]图6为耗能核心板的轴测图；
[0021]图7为内套管的正视图一；
[0022]图8为内套管的正视图二；
[0023]图9为图7的A-A剖面图；
[0024]图10为图7的B-B剖面图；
[0025]图11为图7的纵向剖面图；
[0026]图12为外套管的正视图一；
[0027]图13为外套管的正视图二 ；
[0028]图14为图12的A-A剖面图；
[0029]图15为图12的B-B剖面图；
[0030]图16为图12的C-C剖面图；
[0031]图17为图12的纵向剖面图；
[0032]图18为第一端板正视图；
[0033]图19为第一端板侧视图；
[0034]图20为第二端板正视图；
[0035]图21为第二端板侧视图；
[0036]图22为本发明的原位示意图；
[0037]图23为本发明的受拉状态示意图；
[0038]图24为本发明的受压状态示意图。
[0039]图中有:内套管1、内套管缺口 11、槽口 12、内套管推板13、外套管2、外套管缺口21、外套管第一推板22、外套管第二推板23、端板承台24、耗能核心板3、预拉杆4、第一端板
5、第一端板支撑板51、第一端板橡胶垫52、第二端板6、第二端板支撑板61、第二端板橡胶垫62、第一连接板7、第二连接板8。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0041]如图1?图5所示，本发明的搭接式自定心屈曲约束支撑，包括矩形内套管1、矩形外套管2、连接内套管I底板和外套管2底板的耗能核心板3、设置于内套管I内的第一端板5、设置于外套管2内的第二端板6、设置在内套管I中并且两端分别锚固于第一端板5和第二端板6的预拉杆4，内套管I的一部分插入外套管2中并与之搭接，内套管I插入外套管2中的一端与第二端板6接触