[發明專利]兩端帶鋼板夾鉛層耗能裝置的約束屈曲支撐及制作方法

無效

• 申請號: 201210077946.9
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102605873A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 曹萬林;李國東;董宏英;張建偉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04G21/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種帶耗能裝置的約束屈曲支撐，特別涉及一種兩端帶平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置的約束屈曲支撐及制作方法。

背景技術

約束屈曲支撐被認為是一種兼具普通支撐和金屬阻尼器雙重功能的新型抗側力支撐構件。內芯為強度與剛度較低的軟鋼，一般采用屈服點低的純鐵或低碳鋼制作，其作用是承受軸向荷載作用，外圍的約束部分不參與抵抗軸向荷載，只起到保護內芯并防止其屈曲的作用。約束屈曲支撐在建筑物中的作用體現在，當因地震產生的荷載不大時，約束屈曲支撐相當于位于建筑物框架內的斜撐，能夠為結構提供側向剛度；當因地震產生的荷載較大時，約束屈曲支撐能夠隨著結構框架的變形做出相應的調整并同時消耗地震傳給建筑物的能量。由于這種雙重特性，約束屈曲支撐一直受到各國工程師和學者們的垂青。

然而，對于現有的約束屈曲支撐仍然存在一些受力機理上的不同觀點及一些難以避免的問題，如有日本學者指出，內芯剛度不足的約束屈曲支撐可能會發生整體失穩。同樣有日本學者指出，約束屈曲支撐的整體失穩是由于內芯和外圍約束的剛度與強度不足引起的，應由內芯和外圍約束的剛度與強度并行或相關控制來保證等等。此外，外圍約束機構僅起防止內芯屈曲的作用，其材料性能不能全部發揮，外露于外包約束構件的內芯與結構構件的連接部分容易發生屈曲。在諸如此類的問題上如沒有統一的分析理論與構造措施，恐怕難以建立合理完善的約束屈曲支撐設計方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有約束屈曲支撐的缺陷，提供了一種兩端帶平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置的約束屈曲支撐及制作方法。本發明通過一種新的工作機理提高了約束屈曲支撐的工作能力。實驗證明，本發明的耗能能力可較傳統防屈曲支撐提高20％-35％。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

兩端帶平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置的約束屈曲支撐，其特征在于：包括外層鋼管、內部鋼板和連接這兩部分的平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置，所述外層鋼管由外層鋼管鋼板焊接而成。所述平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置為等間距布置的平行耗能鋼板，平行耗能鋼板間為鉛層，且鉛將充滿內部平行耗能鋼板的孔中。內部鋼板和外層鋼管通過平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置相互連接。

所述平行耗能鋼板為低碳鋼(碳含量小于0.25％)鋼板。

所述平行耗能鋼板為：平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置兩端鋼板為矩形，中間鋼板為矩形且帶有數個孔洞的形狀。

所述的內部鋼板橫截面為一字型。

所述的平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置中每塊鋼板均為相同材質的低碳鋼，上下端分別通過連接板與內部鋼板和外層鋼管連接。當約束屈曲支撐受力時，平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置中的每塊鋼板受到彎剪作用力而變形，從而使鉛層在平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置帶動下發生剪切變形及彎曲變形，增加構件耗能能力。

兩端帶平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置的約束屈曲支撐的制作方法，該方法是按以下順序進行的：

1)配置外層鋼管鋼板、端部鋼板、用于連接平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置與內部鋼板和外層鋼管的連接板，且將連接板加工成中間帶有若干矩形孔洞形狀，以安裝平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置，將外層鋼板與安裝板打好螺栓孔；

2)配置內部鋼板和用于制作平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置的低碳鋼鋼板，將低碳鋼鋼板分別做成矩形形狀(用于平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置兩端)和矩形且中間帶有數個孔洞的形狀(用于平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置中部)，將內部鋼板端部打好螺栓孔；

3)將若干個低碳鋼鋼板兩對邊等間距地垂直安裝于連接板上并和連接板焊接；

4)將連接板和平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置間注滿鉛，并使鉛充滿平行耗能鋼板的孔洞；

5)將平行軟鋼板間夾鉛層耗能裝置通過連接板分別與內部鋼板、外層鋼管螺栓連接；

6)焊接外層鋼管的其他鋼板，但留下一面開口不焊；

7)將端部鋼板焊接于外層鋼管兩端，且在端部鋼板與內部鋼板接觸處不做任何連接。

8)在開口的一側灌入約束填充材料，填充于內部鋼板約束屈服段與外層鋼管間。

9)焊接最后一塊外層鋼管鋼板以封閉外層鋼管。