外套管约束折叠钢板耗能支撑的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑结构耗能支撑领域，涉及一种外套管约束折叠钢板耗能支撑。
【背景技术】
[0002] 地震灾害具有突发性和毁灭性，威胁着人类生命财产的安全。对于建筑物，由于建 筑物地震反应过大，导致建筑物出现失去其使用功能、严重破坏甚至倒塌的现象。为减少地 震带来的灾害，耗能减震技术被广泛应用于结构设计中。其中，屈曲约束支撑的开发与应用 就是具有代表性的一项技术。
[0003] 屈曲约束支撑主要由芯板、外套管、无粘结材料等部分构成。该技术中芯板为主要 受力单元，在地震作用下芯板发生变形而消耗地震所输入的能量，从而达到保护主体框架 的目的。外套管通过对芯板的约束，防止芯板产生侧向屈曲影响其耗能效果。
[0004] 然而目前的屈曲约束耗能支撑塑性铰出现较少，并不能发挥整块芯板的耗能能 力，无法控制芯板的屈服点位置，无法控制塑性铰出现的数量，这就使得整个支撑的耗能性 能并不能实现精确控制，从而达到预期的效果。
【发明内容】
[0005] 技术问题：本发明提供一种利用折叠钢板形成的芯筒代替芯板作为主要受力构 件，利用其良好的屈服后耗能能力减少建筑物的地震响应，制作简单，便于安装，能够应用 到结构抗震方面，有效地减轻地震灾害的外套管约束折叠钢板耗能支撑。
[0006] 技术方案:本发明的外套管约束折叠钢板耗能支撑包括外套管、设置在所述外套 管内的芯筒、设置在所述芯筒两侧筒口的端头承压板、设置在外套管两侧端部的外套管封 板，所述端头承压板上连接有穿过外套管封板的十字节点板，所述芯筒由多个耗能单元依 次连接而成，所述耗能单元包括4η个异面三角形，其中2η个为第一类三角形，2η个为第二类 三角形，每两个第一类三角形顶角连接设置，构成一个分组，每两个第二类三角形底边连接 设置，构成一个分组，第一类三角形分组与第二类三角形分组相邻连接，拼接成一个筒状构 件，η为耗能单元端面多边边形边数，且η 2 3。
[0007] 进一步的，本发明中，所述外套管封板上设置有与十字节点板对应的"十"字型缝。
[0008] 进一步的，本发明中，所述端头承压板的尺寸与芯筒的筒口尺寸相同。
[0009] 进一步的，本发明中，所述外套管内壁与芯筒之间有间隙，其中填充有无粘结材 料。
[0010] 进一步的，本发明中，所述十字节点板上焊接有竖向的加劲肋。
[0011] 折叠钢板耗能支撑对钢板采用冲压的方式使其出现折痕，相当于在钢板之中引入 了初始缺陷，进而可以控制出现塑性铰的位置，使塑性铰出现在折痕附近，还可以通过控制 折痕的数量来控制塑性铰的数量。然后将冲压之后的钢板焊接成为筒状，同时增加了稳定 性，不易发生面外屈曲。
[0012] 折叠钢板耗能支撑由芯筒、外套管、端头承压板、外套管封板、十字节点板、无粘结 材料、加劲肋构成;其中芯筒是是由普通钢板经过冲压焊接成为筒状，其折叠段是由几何尺 寸相同的耗能单元组成。且耗能单元体四面均采用相同的折痕，其构造形式相对简单，制作 方便;端头承压板与芯筒、十字节点板相连，将荷载均匀的传递给芯筒。外套管限制耗能段 折痕处出现过大的变形而影响整个支撑的耗能性能。外套管封板限定外套管的位置，十字 节点板从其中穿过，将芯筒与框架连接在一起，十字节点板上焊接有加劲肋，防止十字节点 板受压屈曲。
[0013] 本发明的外套管约束折叠钢板耗能支撑，由七部分构成，分别为外套管、端头承压 板、芯筒、十字节点板、外套管封板、无粘结材料、加劲肋。
[0014] 其核心为芯筒，芯筒集中体现了发明的设计原理，且以n = 4时为例进行说明。
[0015] 所述芯筒，如图1中4所示，是钢板经过冲压焊接而成，经过冲压可以形成由一种或 多种简单几何图形所构成的耗能单元，再经过焊接形成筒状，如图6所示，为保证良好的耗 能能力，便与加工，所用钢材优先采用软钢、Q235或高性能钢材，所用钢板厚度不宜大于 50mm 〇
[0016] 所述外套管，如图1中1所示，优先采用钢材制成，可以是圆钢管、方钢管，优先使用 市场上已有的钢管规格。
[0017] 所述外套管封板采用与外套管相同的材料，板厚约为1.5-2.0倍外套管厚度，焊接 于外套管两端，如图1中2所示，直径与外套管外径相同。
[0018] 所述无粘结材料在芯筒与外套管之间设置，如图1中6所示，无粘结材料为2mm厚的 硅胶层，用来减弱外套管与芯筒之间的摩擦。
[0019] 所述端头承压板设置于芯筒两端部，如图1中3所示，是将高强钢板切割成与耗能 单元侧面吻合的六面体，焊接于芯筒两端。
[0020] 所述十字节点板，如图1中5所示，采用与端头承压板相同的钢材，焊接于端头承压 板上。
[0021] 所述加劲肋，如图1中7所示，共有四道，每道都是由四片相同的三角形钢板组成， 焊接于十字节点板上。
[0022] 有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0023] 现有屈曲约束支撑采用外套管来限制其芯板的屈曲，无法控制芯板出现塑性铰的 位置和数量，使得现有屈曲约束支撑的耗能能力达不到理想的效果。在本发明中创造性的 引入了芯筒，并在芯筒外设置外套管，使得芯筒与外套管协同工作，当芯筒承受荷载与外套 管接触时，利用外套管与芯筒的相互接触，增加芯筒的刚度，提高其极限承载力，同时还可 以改善芯筒的滞回耗能性能，从而在地震时更好地消耗地震对建筑物输入的能量。
[0024] 该芯筒的侧面均采用三角形折痕，折痕形式简洁，便于进行冲压制作，在承受地震 作用时，主要受到建筑物框架传来的轴向荷载，该轴向荷载可以为拉力，也可以为压力，在 其受到荷载作用时，可以发生拉伸或者压缩变形，使得该芯筒在外套管中滑动，外套管对芯 筒产生约束作用，防止芯筒发生面外屈曲，使其只能在其长度方向发生拉伸或压缩，以确保 其耗能性能。
[0025] 本发明中，外套管约束折叠钢板耗能支撑将现有的屈曲约束支撑中的芯板更换为 由折叠钢板形成的芯筒，优化其耗能机理，增加其在低周往复荷载