技術領域

本發明涉及一種帶耗能裝置的防屈曲支撐，特別涉及一種平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐及其制作方法。

背景技術

防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。防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，防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，防屈曲支撐能夠隨著結構框架的變形作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，防屈曲支撐一直受到各國工程師和學者們的垂青。

然而，對于現有的防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：有日本學者指出，內芯剛度不足的防屈曲支撐可能會發生整體失穩。同樣有日本學者指出，防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防屈曲支撐設計方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有防屈曲支撐的缺陷，提供了一種平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐及其制作方法。本發明通過一種新的工作機理提高了防屈曲支撐的工作能力，同時避免了一些現有防屈曲支撐的問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐，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耗能鋼板集束，所述外層鋼管由外層鋼管鋼板焊接而成，外層鋼管兩端設置有端部鋼板用以密封外層鋼管，所述內部鋼板從端部鋼板中的孔洞穿過并置于外層鋼管內部，內部鋼板正、反面與外層鋼管鋼板之間分別垂直焊接有等間距布置的平行耗能鋼板，從而構成平行耗能鋼板集束，平行耗能鋼板集束與內部鋼板、外層鋼管以及端部鋼板之間的所有空隙部分填充有發泡劑用以防止潮濕空氣與鋼材及焊縫接觸。

所述平行耗能鋼板為低碳鋼鋼板。

所述平行耗能鋼板為兩端寬、中間窄的形狀。

所述內部鋼板可為兩塊，兩塊內部鋼板分別從外層鋼管兩端的端部鋼板孔洞穿過并置于鋼管內部，兩塊內部鋼板之間同心并間隔一定距離。

或者所述內部鋼板還可為一塊，該塊內部鋼板從外層鋼管一端的端部鋼板孔洞穿過并置于鋼管內部，內部鋼板與外層鋼管另一端的端部鋼板保持一定距離。

所述的內部鋼板橫截面為一字型，該鋼板在穿過外層鋼管的端部鋼板后在外層鋼管端部鋼板的開洞處不做任何連接形式。

所述的平行耗能鋼板集束中每塊鋼板均為相同材質的低碳鋼，上下端分別與內部鋼板和外層鋼管焊接。當防屈曲支撐受力時，平行耗能鋼板集束中的每塊鋼板受到彎剪作用力，中部呈現力矩為零的反彎點。據此可將每塊鋼板做成兩端較寬，中部較窄的形狀。

平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐的制作方法，該方法是按以下順序進行的：

1)配置外層鋼管中的鋼板，并在用于端部的鋼板上預留用于穿過內部鋼板的孔洞；

2)配置內部鋼板和用于制作平行耗能鋼板集束的低碳鋼鋼板，將低碳鋼鋼板做成兩端較寬，中間窄的形狀；

3)根據耗能能力的需求，將若干個低碳鋼鋼板等間距地垂直焊接于內部鋼板的一面，之后在反面也對稱的焊接低碳鋼鋼板；

4)將每塊低碳鋼鋼板的另一端與制作外層鋼管的鋼板焊接；

5)將已預留孔洞的外層鋼管端部鋼板套上內部鋼板，并將端部鋼板和已與低碳鋼鋼板焊接的外層鋼管鋼板焊接；

6)焊接外層鋼管的其他鋼板，但留下一面開口不焊；

7)在開口的一側灌入發泡劑，填補外層鋼管內所有空隙；

8)待發泡劑灌入完畢，焊接最后一塊外層鋼管鋼板以封閉外層鋼管。

本發明平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐采用了與現有防屈曲支撐完全不同的設計方案。其核心思想是支撐的耗能裝置利用多個相互平行的低碳鋼鋼板受到彎剪作用發揮能效，不同于現有防屈曲支撐中軟鋼通過承受軸向作用力產生塑性變形實現耗能，不但消除了現有防屈曲支撐因為內芯剛度不足產生失穩的危險，而且避免了內芯外露部分的過早屈服。其次，平行耗能鋼板集束將內部鋼板和外層鋼管聯系了起來，軸向力通過內部鋼板和平行耗能鋼板集束最終傳到了外層鋼管上，避免了現有防屈曲支撐中因為內芯和外圍約束剛度與強度不足引起的整體失穩。

附圖說明