一種裝配式自復位耗能支撐的制作方法

本發明涉及一種裝配式自復位耗能支撐，屬于鋼結構應用技術領域。

背景技術：

目前多高層鋼結構中，框架—支撐結構體系是應用最廣泛的結構體系之一。作為一種較為新型的建筑類型，框架—支撐結構具有優良的抗震性能，對我國做好抗震防震工作意義重大。當地震作用發生時，鋼支撐可承擔大部分水平剪力，減少整體結構的水平位移。

傳統的普通中心支撐在水平地震作用下容易發生側向屈曲，特別是在往復的水平地震作用下，當結構的受力進入彈塑性范圍內，樓層的抗剪能力和側向剛度急劇下降，易導致結構發生整體失穩破壞；在傳統的偏心支撐結構體系中，由于耗能梁段塑性變形較大，在震后極難修復。傳統的防屈曲支撐構件是應用于多高層結構中的抗側力耗能減震裝置，在中震或大震作用下，防屈曲支撐構件在拉壓時均能實現全截面充分屈服，又不出現支撐構件的整體或局部屈曲破壞，使原來通過主體結構梁端塑性鉸的耗能方式轉變為只在防屈曲支撐部件上集中耗能，從而較好地保護了主體結構；然而在大震作用下，防屈曲支撐的殘余變形較大，相應的整體結構殘余變形也較大。

這些傳統的支撐構件且不具備自我修復能力，因此震后修復難度大、成本高且修復正常使用的時間長。

技術實現要素：

本發明提出了一種以鉚釘和鉛沙摩擦作用為主要耗能方式且具有自復位、工業化生產效率高、便于修復等優點的裝配式自復位耗能支撐。其目的是至少在一定程度上解決背景技術中的技術問題，體現出鋼結構的優勢。

本發明的技術方案如下：

一種裝配式自復位耗能支撐，包括鉛沙、內約束管⑴、寬耳板⑵、抗剪鉚釘⑶、外約束管耳板⑷、外約束管⑸、隔板⑹、固定端板⑺、連接耳板⑻、索⑼、夾具⑽和錨板⑾。

所述寬耳板⑵焊接于內約束管⑴一端，所述抗剪鉚釘⑶焊接于內約束管⑴中部位置，所述內約束管⑴設置在外約束管⑸內；所述外約束管⑸一端開有長槽孔，一端焊接有外約束管耳板⑷，所述隔板⑹焊接于外約束管⑸內側中部位置，所述固定端板⑺由施加預應力的自復位體系緊緊壓在外約束管⑸兩端，所述連接耳板⑻沿外約束管⑸長度方向等間距焊接；所述索⑼施加預應力張拉后由夾具⑽錨固在錨板⑾上。

所述寬耳板⑵一端與建筑物相連，在寬耳板⑵上施加拉力和壓力時，內約束管可在外約束管滑動，內約束管與鉛沙發生相對運動，鉛沙阻止抗剪鉚釘⑶和內約束管滑動，耗散能量；可通過改變抗剪鉚釘⑶的數量和布置位置，調整與鉛沙之間的摩擦作用力，抗剪鉚釘⑶沿內約束管⑴長度方向可布置成單排或多排，抗剪鉚釘⑶在同一截面的布置數量、抗剪鉚釘⑶的具體尺寸取決于支撐耗能大小和內約束管⑴尺寸。

所述外約束管⑸由兩相同外槽鋼通過螺栓拼裝而成，外槽鋼由三塊鋼板通過半熔透焊焊接而成，所開長槽孔寬度要比寬耳板⑵的厚度大1-2mm，以便寬耳板⑵在水平力作用下可滑動；外約束管耳板⑷一端與建筑物連接；隔板⑹所開孔洞直徑應比外約束管⑴直徑大1-2mm，以方便拼裝；由于鋼管⑴中部焊接有抗剪鉚釘⑶，此處尺寸應比外約束管⑸的內部高度小，具體差值應利于所述內約束管⑴滑移；外約束管⑸中部應預設灌注孔，灌注孔的尺寸大小和具體位置，取決于鉛沙灌注量和抗剪鉚釘位置；當所述內約束管⑴與外約束管⑸拼裝完成之后，內約束管⑴、外約束管⑸和隔板⑹組成密閉的空間，通過在外約束管⑸預設的灌注孔，灌注鉛沙，完成之后封閉開孔，形成鉛心。

所述索⑼、夾具⑽和錨板⑾組成自復位體系，所述自復位體系用于對外界拉力或壓力作用下移位的內約束管進行復位。所述索⑼可采用鋼絞線索、鋼絲索和鋼絲繩索；所述夾具⑽應與所述索⑼對應，將索⑼錨固在錨板⑾的外部；所述錨板⑾開有索孔，索孔的大小宜比所述索⑼大1-2mm，位置應與所述索⑼相對應。

所述的鋼索⑼通過施加預應力使外約束管⑸兩側的固定端板⑺，緊緊壓在外約束管⑸兩側，當地震等水平作用發生時，建筑物會對寬耳板⑵和外約束管耳板⑷施加壓力或者拉力，內約束管⑴頂開外約束管⑸兩側固定端板⑺而發生滑移，同時固定端板⑺的滑移將一部分水平力傳遞給自復位體系的預應力索⑼，此時預應力索⑼的張拉力大于內約束管⑴的抗剪鉚釘⑶與鉛沙之間的摩擦阻力；當地震等水平作用發生后，索力克服內約束管⑴的抗剪鉚釘⑶與鉛沙的摩擦阻力，內約束管⑴被壓回到外約束管⑸內，實現再復位。

以上所述的該裝配式自復位耗能支撐的新形式應屬于本發明保護的范圍。

有益效果

本發明提出的一種裝配式自復位耗能支撐，可以根據建筑結構體系設計的需要，靈活調整本發明耗能參數和自復位參數，以滿足不同建筑結構耗能需求。本發明目的在于克服現有技術下的缺陷，在地震等水平作用下，自復位耗能支撐承擔大部分水平剪力，抗剪鉚釘與鉛沙之間的產生相對運動，鉛沙阻止抗剪鉚釘的運動，耗散能量，減少整體結構的水平位移；并在地震等水平作用發生后，索力克服抗剪鉚釘與鉛沙的摩擦阻力，內約束管管被壓回到外約束管內，實現支撐再復位，進而減少整個結構的殘余變形。本發明所有部件均在工廠加工拼裝完成，制作簡單，易于拼裝，可顯著減少施工工期；在震后僅需要更換抗剪鉚釘，可實現快速修復和降低修復成本的目的。

附圖說明

圖1是本發明實例1的整體示意圖

圖2是本發明實例1的整體分解圖

圖3是本發明實例1的內約束部件示意圖

圖4是本發明實例1的外約束部件示意圖

圖5是本發明實例1的外約束部件分解圖

圖6是本發明實例1的自復位體系示意圖

圖7是本發明實例2的整體示意圖

圖8是本發明實例2的整體分解圖

圖9是本發明實例3的整體分解圖

圖中，1-內約束管；2-寬耳板；3-抗剪鉚釘；4-外約束管耳板；5-外約束管；6-隔板；7-固定端板；8-連接耳板；9-索；10-夾具；11-錨板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明，下面通過參考附圖描述的實施例是實例型的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

如附圖1-附圖6所示，本發明的焊接和栓接拼裝過程均在工廠完成，在工廠先將所述寬耳板⑵、抗剪鉚釘⑶與內約束管⑴焊接拼裝，將所述外約束管耳板⑷、隔板⑹、連接耳板⑻和外約束管⑸焊接拼裝，再將內約束管⑴設置在外約束管⑸內，然后將所述自復位體系的索⑼插入內約束管中，再穿過固定端板⑺的開孔，通過施加預應力將固定端板⑺緊緊壓在外約束管⑸兩端，張緊索⑼并用夾具⑽錨固在錨板⑾上，最后將鉛沙通過灌注孔注入形成鉛心，即完成拼裝。

結合附圖1-附圖6對所述裝配式自復位耗能支撐的工作過程進行描述：在地震等水平作用發生時，建筑物通過寬耳板⑵和外約束管耳板⑷向支撐施加拉力或壓力，內約束管⑴在外約束管⑸內部發生滑移，抗剪鉚釘⑶與鉛沙發生相對運動，鉛沙發生剪切變形，阻止抗剪鉚釘⑶運動，鉛沙與抗剪鉚釘⑶發生摩擦作用而耗散能量；同時內約束管⑴運動會頂開外約束管⑸兩側的固定端板⑺，而固定端板⑺的運動會將一部分水平力傳遞給自復位體系的預應力索⑼，使預應力索⑼繼續張拉，此時預應力索⑼的張拉力大于內約束管⑴與鉛沙、抗剪鉚釘⑴與鉛沙的摩擦阻力之和；當地震等水平作用發生后，預應力索⑼的索力會克服內約束管⑴與鉛沙、抗剪鉚釘⑶與鉛沙的摩擦阻力，帶動固定端板⑺回移，固定端板⑺又將內約束管⑴壓回到外約束管⑸內，實現支撐再復位。

如附圖7和附圖8所示，本實例與實例1的不同之處在于：所述外約束管⑸是圓形鋼，隔板⑹是圓鋼板，固定端板⑺是圓形鋼板。

如附圖9所示，本實例與實例1的不同之處在于：所述抗剪鉚釘⑶為弧形抗剪鋼板。