新型螺栓装配式防屈曲耗能支撑制造技术

一种新型螺栓装配式防屈曲耗能支撑，包括核心受力单元、位于核心受力单元外围的约束单元和位于核心受力单元两端的转化装置，核心受力单元为“一”字形截面的形式的钢板，在核心受力单元的两端分别设有螺栓孔，核心受力单元的端部设有芯材压缩材料件，转化装置包括第一转化板和第二转化板，核心受力单元位于第一转化板和第二转化板之间且通过转化螺栓群将第一转化板的内端、核心受力单元的端部、第二转化板的内端连接；第一转化螺栓群的螺母端和螺帽段分别设有螺栓压缩材料件；约束单元包括套管和盖板。本实用新型专利技术延性较好、避免对支撑核心受力构件产生残余应力和残余变形、耐久性和抗震性能良好。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及建筑工程和桥梁工程结构减振
，尤其是一种新型螺栓装配式防屈曲耗能支撑。
技术介绍
地震是威胁人类生命财产安全的主要自然灾害之一，地震除导致房屋倒塌、人员伤亡等直接损害之外，还会引发火灾、疾病等次生灾害，造成巨大的经济损失。为了能够减少地震灾害给世界经济和人民安全带来巨大的安全隐患，世界抗震方面的专家和学者长期致力于提高结构抗震性能的研宄，传统的抗震设计是采用结构本身“硬抗”的模式，采用该模式的结构在承受小震或中震后，只需要采用修理的方式即可，但是在承受部分中震甚至大震后，该种结构将不能再进行修理，而需要进行拆除重建，资源浪费严重，这是一种被动消极的抗震方式；另一种抗震模式是采用消能减震产品或者隔震产品来积极地提高建筑结构、桥梁结构等的抗震性能，是一种经济而高效的抗震方法。最近几十年来，各类耗能减震构件在美国、日本、我国台湾等国家和地区已得到了广泛的应用，防屈曲耗能支撑就是其中的一种耗能构件。当采用防屈曲耗能支撑的结构受到地震等动力荷载时，外围的约束单元能够保证内部核心受力单元在受压时能够达到全截面屈服的状态，并通过屈服滞回达到耗能的效果，达到结构“保险丝”的作用，从而较好地保护人民生命安全和世界经济安全。但是，我国在防屈曲耗能支撑的设计、加工、试验以及工程应用等方面并不成熟。现有防屈曲耗能支撑存在以下几个问题:1.不管是钢-混凝土防屈曲耗能支撑和全钢防屈曲耗能支撑，都采用了大量的焊接工艺，而防屈曲支撑芯材部分对焊接的要求很高，需要有较好的强度、延性和疲劳性能，要求的焊接劳动量大，并不经济。2.现有一部分防屈曲支撑的芯材采用十字形截面，这将给黏贴无粘结材料工序带来很大的麻烦。3.用于试验的防屈曲支撑吨位较小，初始缺陷对钢板的动力性能、力学性能、疲劳性能等都有很大的影响。焊接所产生的残余应力和焊接时的大量热量对核心受力构件力学性能、动力性能等的影响仍然很大。上述两者因素的影响综合起来将对防屈曲耗能支撑的性能有更加严重的影响，将大大降低采用防屈曲耗能支撑结构的安全性。4.当结构所采用的防屈曲耗能支撑的尺寸、吨位、耗费材料相对较大。核心受力构件的屈服段采用较薄钢板，截面将非常巨大，材料利用率低，也会影响结构的美观性；核心受力构件的屈服段采用较厚钢板，核心受力构件的屈服段将很厚(采用“一”字形截面形式时，截面厚度将更厚)，钢材可焊性较差，焊接工艺将要求将大大提高，且会有Z向性能问题，工艺难度增大，不利于防屈曲耗能支撑和主体结构进行连接，将会严重影响到结构的安全性，该采用焊接的防屈曲耗能支撑并不经济。
技术实现思路
为了克服已有防屈曲耗能支撑的延性较差、容易对支撑核心受力构件产生残余应力和残余变形、耐久性和抗震性能较差的不足以及无粘结材料黏贴工序困难，本技术提供了一种延性较好、避免对支撑核心受力构件产生残余应力和残余变形、耐久性和抗震性能良好的新型螺栓装配式防屈曲耗能支撑。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种新型螺栓装配式防屈曲耗能支撑，包括核心受力单元、位于核心受力单元外围的约束单元和位于核心受力单元两端的转化装置，所述核心受力单元为“一”字形截面的形式的钢板，在所述核心受力单元的两端分别设有螺栓孔，所述核心受力单元的端部设有芯材压缩材料件，所述转化装置包括第一转化板和第二转化板，所述核心受力单元位于所述第一转化板和第二转化板之间且通过转化螺栓群将第一转化板的内端、核心受力单元的端部、第二转化板的内端连接；所述转化螺栓群的螺母端和螺帽段分别设有螺栓压缩材料件；所述约束单元包括套管和盖板，所述核心受力单元位于所述套管内，所述套管的两端安装盖板并形成封闭空腔，所述封闭空腔内填充灌浆料；所述盖板上分别开有供所述第一转化板伸出的第一安装孔和供所述第二转化板伸出的第二安装孔，伸出所述盖板的第一转化板和第二转化板焊接方式连接于主体结构。进一步，所述第一转化板与所述第一安装孔的缝隙之间、所述第二转化板与所述第二安装孔的缝隙之间均设有密封材料件。更进一步，所述第一转化板和第二转化板与所述核心受力单元连接处靠近所述核心受力单元的中部的一端设置转化压缩材料件。所述第一转化板和第二转化板的外端分别设置连接加劲板。在所述核心受力单元的两侧中部设有长条形防滑装置。所述防滑装置为凸起。在所述核心受力单元的外表面和第一转化板、第二转化板被所述约束单元所包裹的部位的外表面均贴有无粘结材料层。所述套管为圆钢管、方钢管、矩形钢管或菱形钢管。本技术的技术构思为:防屈曲耗能支撑构件中受力构件(包括核心受力单元、转换装置)的连接处均采用延性较好的螺栓连接方式，摒弃了延性差、工艺要求高、疲劳性能差、动力性能差、力学性能差、残余应力与残余应变影响大的焊缝连接，有效的提高了防屈曲耗能支撑的耐久性、承载能力、延性、滞回性能、耗能性能等；该种防屈曲耗能支撑工艺流程简单，制作方面，具有较高的经济性能，方便地震后防屈曲耗能支撑的置换工作；采用螺栓连接的方式可以大大减小现有防屈曲耗能支撑的截面尺寸，使得建筑更加美观。随着国民经济的发展，大跨度桥梁、超高超限的建筑结构、大悬挑结构等在我国如雨后春笋般涌现，这些结构所采用的防屈曲耗能支撑的尺寸、吨位、耗费材料、制作费用相对较大。防屈曲耗能支撑的芯材(即本专利申请中的核心受力单元)较厚时，非屈服段(即本专利申请中的左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板以及右向第二转化板)的截面面积需要为芯材截面面积的1.4?1.8倍，如采用传统防屈曲耗能支撑的形式，非屈服段的厚度将更大了，防屈曲耗能支撑的截面将更大了，这不但不利于防屈曲耗能支撑与外部主体结构的连接，会影响建筑的美观性，而且非常不经济。本技术中采用“转化”的方式，将较厚的核心受力单元在两端分别转化成两块较薄的转换板(即左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板以及右向第二转化板)，代替了现有技术中的核心受力构件整体通长变截面设计的方案。设计缩尺防屈曲耗能支撑或者小吨位防屈曲耗能支撑时，由于吨位较小，防屈曲耗能支撑的芯材(即本专利申请中的核心受力单元)较薄，较薄的钢板受初始缺陷的影响很大，容易在动力何在或者地震荷载的作用下出现非正常的屈曲现象。本技术采用“转化”的方式，将较薄的核心受力单元在两端分别转化成两块较厚的转换板(即左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板以及右向第二转化板)，并与节点板连接，这样可以有效避免小吨位防屈曲耗能支撑在工程应用或试验受焊缝残余变形和残余应力的影响，可以避免初始缺陷对较薄板的影响，可以使防屈曲耗能支撑在工程应用中更加有安全性，使防屈曲耗能支撑在试验中的数据更加真实。本技术的有益效果主要表现在:1、受力构件(包括核心受力单元、左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板和右向第二转化板)之间均采用延性较好的螺栓连接方式，有效的提高了防屈曲耗能支撑的耐久性、承载能力、延性、滞回性能、耗能性能等；该种防屈曲耗能支撑工艺流程简单，制作方面，具有较高的经济性能，方便地震后防屈曲耗能支撑的置换工作；可以大大减小现有防屈曲耗能支撑的截面尺寸，使得建筑更加美观；2、核心受力单元可以采用较厚的钢材，可以在保证约束构件足够约束作用的基础上，尽可能地节省材料，达到防屈曲耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型螺栓装配式防屈曲耗能支撑，包括核心受力单元、位于核心受力单元外围的约束单元和位于核心受力单元两端的转化装置，其特征在于：所述核心受力单元为“一”字形截面的形式的钢板，在所述核心受力单元的两端分别设有螺栓孔，所述核心受力单元的端部设有芯材压缩材料件，所述转化装置包括第一转化板和第二转化板，所述核心受力单元位于所述第一转化板和第二转化板之间且通过转化螺栓群将第一转化板的内端、核心受力单元的端部、第二转化板的内端连接；所述转化螺栓群的螺母端和螺帽段分别设有螺栓压缩材料件；所述约束单元包括套管和盖板，所述核心受力单元位于所述套管内，所述套管的两端安装盖板并形成封闭空腔，所述封闭空腔内填充灌浆料；所述盖板上分别开有供所述第一转化板伸出的第一安装孔和供所述第二转化板伸出的第二安装孔，伸出所述盖板的第一转化板和第二转化板焊接方式连接于主体结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杭振园，
申请(专利权)人：浙江交通职业技术学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33