[发明专利]两端带钢板夹铅层耗能装置的约束屈曲支撑及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带耗能装置的约束屈曲支撑，特别涉及一种两端带平行软钢板间夹铅层耗能装置的约束屈曲支撑及制作方法。

背景技术

约束屈曲支撑被认为是一种兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能的新型抗侧力支撑构件。内芯为强度与刚度较低的软钢，一般采用屈服点低的纯铁或低碳钢制作，其作用是承受轴向荷载作用，外围的约束部分不参与抵抗轴向荷载，只起到保护内芯并防止其屈曲的作用。约束屈曲支撑在建筑物中的作用体现在，当因地震产生的荷载不大时，约束屈曲支撑相当于位于建筑物框架内的斜撑，能够为结构提供侧向刚度；当因地震产生的荷载较大时，约束屈曲支撑能够随着结构框架的变形做出相应的调整并同时消耗地震传给建筑物的能量。由于这种双重特性，约束屈曲支撑一直受到各国工程师和学者们的垂青。

然而，对于现有的约束屈曲支撑仍然存在一些受力机理上的不同观点及一些难以避免的问题，如有日本学者指出，内芯刚度不足的约束屈曲支撑可能会发生整体失稳。同样有日本学者指出，约束屈曲支撑的整体失稳是由于内芯和外围约束的刚度与强度不足引起的，应由内芯和外围约束的刚度与强度并行或相关控制来保证等等。此外，外围约束机构仅起防止内芯屈曲的作用，其材料性能不能全部发挥，外露于外包约束构件的内芯与结构构件的连接部分容易发生屈曲。在诸如此类的问题上如没有统一的分析理论与构造措施，恐怕难以建立合理完善的约束屈曲支撑设计方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有约束屈曲支撑的缺陷，提供了一种两端带平行软钢板间夹铅层耗能装置的约束屈曲支撑及制作方法。本发明通过一种新的工作机理提高了约束屈曲支撑的工作能力。实验证明，本发明的耗能能力可较传统防屈曲支撑提高20％-35％。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

两端带平行软钢板间夹铅层耗能装置的约束屈曲支撑，其特征在于：包括外层钢管、内部钢板和连接这两部分的平行软钢板间夹铅层耗能装置，所述外层钢管由外层钢管钢板焊接而成。所述平行软钢板间夹铅层耗能装置为等间距布置的平行耗能钢板，平行耗能钢板间为铅层，且铅将充满内部平行耗能钢板的孔中。内部钢板和外层钢管通过平行软钢板间夹铅层耗能装置相互连接。

所述平行耗能钢板为低碳钢(碳含量小于0.25％)钢板。

所述平行耗能钢板为：平行软钢板间夹铅层耗能装置两端钢板为矩形，中间钢板为矩形且带有数个孔洞的形状。

所述的内部钢板横截面为一字型。

所述的平行软钢板间夹铅层耗能装置中每块钢板均为相同材质的低碳钢，上下端分别通过连接板与内部钢板和外层钢管连接。当约束屈曲支撑受力时，平行软钢板间夹铅层耗能装置中的每块钢板受到弯剪作用力而变形，从而使铅层在平行软钢板间夹铅层耗能装置带动下发生剪切变形及弯曲变形，增加构件耗能能力。

两端带平行软钢板间夹铅层耗能装置的约束屈曲支撑的制作方法，该方法是按以下顺序进行的：

1)配置外层钢管钢板、端部钢板、用于连接平行软钢板间夹铅层耗能装置与内部钢板和外层钢管的连接板，且将连接板加工成中间带有若干矩形孔洞形状，以安装平行软钢板间夹铅层耗能装置，将外层钢板与安装板打好螺栓孔；

2)配置内部钢板和用于制作平行软钢板间夹铅层耗能装置的低碳钢钢板，将低碳钢钢板分别做成矩形形状(用于平行软钢板间夹铅层耗能装置两端)和矩形且中间带有数个孔洞的形状(用于平行软钢板间夹铅层耗能装置中部)，将内部钢板端部打好螺栓孔；

3)将若干个低碳钢钢板两对边等间距地垂直安装于连接板上并和连接板焊接；

4)将连接板和平行软钢板间夹铅层耗能装置间注满铅，并使铅充满平行耗能钢板的孔洞；

5)将平行软钢板间夹铅层耗能装置通过连接板分别与内部钢板、外层钢管螺栓连接；

6)焊接外层钢管的其他钢板，但留下一面开口不焊；

7)将端部钢板焊接于外层钢管两端，且在端部钢板与内部钢板接触处不做任何连接。

8)在开口的一侧灌入约束填充材料，填充于内部钢板约束屈服段与外层钢管间。

9)焊接最后一块外层钢管钢板以封闭外层钢管。