一种多阶屈曲约束耗能支撑结构的制作方法

本技术涉及结构抗震，尤其是一种多阶屈曲约束耗能支撑结构。

背景技术：

1、屈曲约束耗能支撑又称屈曲约束支撑，或简称为brb(buckling restrainedbrace)，该产品技术最早起源于1973年的日本，它具有明确的屈服承载力，在大震下可起到“保险丝”的作用。

2、与传统的中心支撑相比，屈曲约束支撑的滞回曲线饱满，具备较强的耗能能力，合理设计的屈曲约束支撑不需要考虑稳定性问题，其轴向受压承载力不受长细比的影响。屈曲约束支撑由核心耗能段和外包约束构件构成，核心耗能段承受轴向压力时，利用外包约束单元对核心耗能段的横向变形进行约束，防止核心耗能段发生屈曲，使其能在轴力作用下发生全截面屈服，在拉伸和压缩方向获得对称的受力性能。屈曲约束支撑具有减震机理明确、减震效果明显、安全可靠、经济合理的特点，可以满足不同结构的抗震要求。在正常使用状态及小震作用下，屈曲约束支撑为建筑结构提供抗侧刚度，起到普通支撑的作用；在大震作用下，屈曲约束支撑可通过其反复拉压滞回耗散地震输入的能量。由于屈曲约束支撑良好的滞回性能，在工程中得到广泛应用。

3、屈曲约束支撑的耗能段为主要受力单元，一般由低屈服点的钢材制成，约束单元提供约束机制，以防止耗能单元受轴压时发生整体失稳或局部屈曲，其可采用钢管混凝土、钢筋混凝土外套、圆型或多边形钢管等，无粘结材料在耗能单元和约束单元之间提供滑动界面，使屈曲约束支撑在受拉与受压时尽可能有相似的力学性能，避免耗能单元因受压膨胀后与约束单元之间产生摩擦而造成轴力的增加。

4、传统的屈曲约束支撑一般只有一个屈服段，在多遇地震作用下不屈服，只提供附加刚度，不参与耗能，在罕遇地震作用下提供附加刚度和阻尼。由于传统屈曲约束支撑的核心耗能段一般采用低屈服钢，因此其屈服后刚度远小于初始屈服前刚度，其在大震或超大震作用下屈服后刚度减小，超出工作范围时易变形过大发生断裂，导致其瞬间丧失承载力和刚度。这种情况一般在建筑遭受超过预估的地震作用时出现，主体结构此时一般已接近倒塌，如果此时屈曲约束支撑的承载力和刚度突然丧失，会加速建筑物的倒塌。此外，为了满足多遇地震的耗能减震需要，也希望屈曲约束支撑能够在这一阶段也能发挥屈曲耗能特性，更好地适应不同等级的抗震耗能需求。因此，需要设计一种可以满足不同抗震等级下耗能需要的屈曲约束支撑。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：提供一种根据不同的位移条件下产生不同的受力工况，以实现多阶屈服的特性的多阶屈曲约束耗能支撑结构。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，包括约束管组件、紧固螺栓组件以及多阶耗能组件，所述的约束管组件的中间穿设有多阶耗能组件，约束管组件与多阶耗能组件之间通过紧固螺栓组件连接；所述多阶耗能组件包括一阶核心板、二阶核心板、三阶核心板以及垫板，所述一阶核心板为基层，一阶核心板的上下两表面上均复合有二阶核心板，二阶核心板上复合有三阶核心板，一阶核心板与二阶核心板之间设有垫板，二阶核心板与三阶核心板之间设有垫板，三阶核心板上复合有垫板。

3、进一步的，约束管组件包括左侧槽钢、右侧槽钢、上盖板以及下盖板，所述左侧槽钢和右侧槽钢的上端盖设有上盖板，左侧槽钢和右侧槽钢的下端设有下盖板，左侧槽钢、右侧槽钢、上盖板以及下盖板之间拼合后形成一个安装腔室，该安装腔室中安装有多阶耗能组件。

4、进一步的，一阶核心板、二阶核心板、三阶核心板以及垫板均包括端板和中间板，所述中间板的两端均设有端板，一阶核心板的端板的板面上等距开设有若干一阶核心板圆孔，一阶核心板圆孔与其配合的螺栓之间为过渡配合，二阶核心板、三阶核心板以及垫板的端板上均开设有若干长圆孔。

5、进一步的，左侧槽钢、右侧槽钢的腹板的两端等距离开设有若干槽钢长圆孔，左侧槽钢、右侧槽钢的腹板的中间段等距开设有若干槽钢圆孔。

6、进一步的，一阶核心板、二阶核心板、三阶核心板以及垫板一体成型结构或分体式结构。

7、进一步的，二阶核心板上长圆孔的宽度b2大于一阶核心板圆孔的孔径d1；三阶核心板上的长圆孔的宽度b3等于二阶核心板上长圆孔的宽度b2，三阶核心板上的长圆孔的长度l3大于二阶核心板上长圆孔的长度l2；垫板上的长圆孔的宽度b4大于二阶核心板上长圆孔的宽度b2，垫板上的长圆孔的长度l4大于三阶核心板上的长圆孔的长度l3。

8、进一步的，约束管组件中槽钢长圆孔的宽度b大于多阶耗能组件中垫板上的长圆孔的宽度b4，约束管组件中槽钢长圆孔的长度l大于多阶耗能组件中垫板上的长圆孔的长度l4。

9、进一步的，一阶核心板的两端端板的顶面和底面上均安装有第一筋板，一阶核心板的两端端板的中间两侧面上均安装有第二筋板。

10、进一步的，一阶核心板、二阶核心板、三阶核心板以及垫板均为两端宽、中间窄的哑铃型，二阶核心板、三阶核心板以及垫板之间宽窄处采用圆弧过渡连接。

11、进一步的，紧固螺栓组件分为抗剪高强螺栓和紧固螺栓，所述抗剪高强螺栓安装在约束管组件和多阶耗能组件的两端，紧固螺栓安装在约束管组件和多阶耗能组件的中间段。

12、本实用新型的有益效果是：本实用新型1、可以根据实际变形的大小，通过螺栓的固定连接，可根据不同的位移条件下产生不同的受力工况，以实现多阶屈服的特性；

13、2、结构相对简单，无多余材料，相对于普通brb材料并无明显增加；

14、3、一阶核心板一开始便开始受力，在小震时就能发挥屈曲耗能作用，相对于传统变阻尼产品具有明显优势；

15、4、采用了过渡配合方式，一阶段拉压过程间隙小；

16、5、通过调节二、三阶核心板以及槽钢上的长圆孔尺寸，可以精确调节二阶、三阶启动位移，可针对中震、大震的不同层间位移工况提供更大的耗能作用；

17、6、核心板均采用低屈服钢的材料，可有效保证其屈曲耗能特性；

18、7、当发生罕遇地震时，如产生过大的层间位移，超出了一、三阶核心板的限制时，约束管组件中的槽钢还能起到保护作用，以防止核心板完全屈服后强度下降，对结构产生较大破坏；

19、8、一阶核心板采用了两种材料，可以避免端部材料过大、过宽，同时又减小了槽钢的高度，节约了成本；

20、9、采用了ptfe板作为垫板，有效降低了金属之间的摩擦力，让各阶段的受力更加清晰；

21、10、采用了高强抗剪螺栓进行紧固连接，在保证螺栓受剪传力的同时，还能够为核心板防屈曲提供辅助预紧力；

22、11、在紧固螺栓组件完全预紧后，上下盖板再通过焊接固定在左右槽钢上，可形成牢固的矩形管，有利于耗能支撑的受压稳定；

23、12、通过增加或减少核心板的数量，还可实现四阶或二阶屈服的功能。

技术特征：

1.一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：包括约束管组件(1)、紧固螺栓组件(2)以及多阶耗能组件(3)，所述的约束管组件(1)的中间穿设有多阶耗能组件(3)，约束管组件(1)与多阶耗能组件(3)之间通过紧固螺栓组件(2)连接；

2.如权利要求1所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的约束管组件(1)包括左侧槽钢(4)、右侧槽钢(5)、上盖板(6)以及下盖板(7)，所述左侧槽钢(4)和右侧槽钢(5)的上端盖设有上盖板(6)，左侧槽钢(4)和右侧槽钢(5)的下端设有下盖板(7)，左侧槽钢(4)、右侧槽钢(5)、上盖板(6)以及下盖板(7)之间拼合后形成一个安装腔室，该安装腔室中安装有多阶耗能组件(3)。

3.如权利要求1所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的一阶核心板(10)、二阶核心板(11)、三阶核心板(12)以及垫板(13)均包括端板(16)和中间板(17)，所述中间板(17)的两端均设有端板(16)，一阶核心板(10)的端板(16)的板面上等距开设有若干一阶核心板圆孔(18)，一阶核心板圆孔(18)与其配合的螺栓之间为过渡配合，二阶核心板(11)、三阶核心板(12)以及垫板(13)的端板(16)上均开设有若干长圆孔。

4.如权利要求2所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的左侧槽钢(4)、右侧槽钢(5)的腹板的两端等距离开设有若干槽钢长圆孔(8)，左侧槽钢(4)、右侧槽钢(5)的腹板的中间段等距开设有若干槽钢圆孔(9)。

5.如权利要求3所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的一阶核心板(10)、二阶核心板(11)、三阶核心板(12)以及垫板(13)一体成型结构或分体式结构。

6.如权利要求3所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的二阶核心板(11)上长圆孔的宽度b2大于一阶核心板圆孔(18)的孔径d1；

7.如权利要求1所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的约束管组件(1)中槽钢长圆孔(8)的宽度b大于多阶耗能组件(3)中垫板(13)上的长圆孔的宽度b4，约束管组件(1)中槽钢长圆孔(8)的长度l大于多阶耗能组件(3)中垫板(13)上的长圆孔的长度l4。

8.如权利要求1所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的一阶核心板(10)的两端端板的顶面和底面上均安装有第一筋板(14)，一阶核心板(10)的两端端板的中间两侧面上均安装有第二筋板(15)。

9.如权利要求1所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的一阶核心板(10)、二阶核心板(11)、三阶核心板(12)以及垫板(13)均为两端宽、中间窄的哑铃型，二阶核心板(11)、三阶核心板(12)以及垫板(13)之间宽窄处采用圆弧过渡连接。

10.如权利要求1所述的一种多阶屈曲约束耗能支撑结构，其特征在于：所述的紧固螺栓组件(2)分为抗剪高强螺栓和紧固螺栓，所述抗剪高强螺栓安装在约束管组件(1)和多阶耗能组件(3)的两端，紧固螺栓安装在约束管组件(1)和多阶耗能组件(3)的中间段。

技术总结
本技术涉及结构抗震技术领域，尤其是一种多阶屈曲约束耗能支撑结构。约束管组件的中间穿设有多阶耗能组件，约束管组件与多阶耗能组件之间通过紧固螺栓组件连接；一阶核心板为基层，一阶核心板的上下两表面上均复合有二阶核心板，二阶核心板上复合有三阶核心板，一阶核心板与二阶核心板之间设有垫板，二阶核心板与三阶核心板之间设有垫板，三阶核心板上复合有垫板。根据不同的位移条件下产生不同的受力工况，以实现多阶屈服的特性；一阶核心板一开始便开始受力，在小震时就能发挥屈曲耗能作用；通过调节二、三阶核心板以及槽钢上的长圆孔尺寸，精确调节二阶、三阶启动位移，可针对中震、大震的不同层间位移工况提供更大的耗能作用。

技术研发人员：刘馨萍
受保护的技术使用者：江苏佳力得新材料科技有限公司
技术研发日：20230213
技术公布日：2024/1/13