防失稳装置的耗能内芯制造方法及图纸

本分案申请公开了一种防失稳装置的耗能内芯，属于建筑减震领域，用于解决为了解决现有支撑主要依靠内芯变形耗能的问题，技术要点是：所述耗能内芯(1)是长条的矩形体，其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒(7)内部的基本为中央的位置，所述铁棒贯穿耗能内芯(1)并呈两侧对称，所述扭转弹簧(2)安装位置及其弹簧力臂的限位位置以被贯穿的耗能内芯(1)为中心而对称，效果是：将耗能内芯轴向荷载承担分散于扭转平面承担。

【技术实现步骤摘要】
防失稳装置的耗能内芯本申请是申请号201710348998.8，申请日2017-05-17，专利技术名称“具有双扭转防失稳装置的防屈曲支撑”的分案申请。
本专利技术属于建筑减震领域，涉及一种具有双扭转防失稳装置的防屈曲支撑。
技术介绍
传统的土木工程结构支撑主要有：中心支撑、偏心支撑、耗能隅撑、耗能框架支撑等支撑形式，大多数支撑主要通过变形来消耗地震能量，达到减轻地震灾害的目的。由于结构构件具有弹塑性的特性，这些耗能支撑不可避免地会发生一些损伤、变形，不利于能量的耗散，对建筑物的安全性有影响。消能减震技术近年来受到了国内外学者的青睐，原理是通过采用附加装置或一定的方法，有效的消耗地震输入结构的能量。从能量耗散的角度看，地震输入结构的总能量是固定的，通过耗能构件消耗掉的能量越多，结构本身需消耗的能量就越小，结构本身的地震响应就越小，从而能够有效的保护主体结构在地震下不受破坏。从动力学的角度看，耗能装置安装到结构中，增加了结构的阻尼，增加了结构耗散的能量。因此，消能减震技术的广泛研究和应用能够显著的提高结构的抗震性能。防屈曲支撑(Buckling-RestrainedBrace)作为一种兼具抗侧承载力与耗能能力的消能减震构件，近年来引起了越来越多学者的关注，并在日本、美国和中国得到广泛应用。防屈曲支撑主要由三部分构成，即核心单元(芯材)、约束单元和滑动机制单元。防屈曲支撑的主要特点是芯材在压力和拉力下都可以达到屈服，从而有效地耗散地震能量。同时约束单元可以提供侧撑与约束、防止芯材在受压时发生整体或局部失稳。此外，滑动机制单元是在核心单元与约束单元间提供滑动界面，用无粘结材料或空隙相隔离，以确保内芯独自承担轴向力。因此，防屈曲支撑不仅可以给结构提供侧向刚度，同时还消除了传统支撑框架体系中支撑屈曲问题，确保在强震时具有更强更稳定的能量耗散能力。此外，防屈曲支撑还具有设计灵活、安装方便、便于更换等优点，既可用于新建建筑也可用于结构抗震加固和改造，既可以用于钢结构体系也可以用于混凝土结构体系。尽管防屈曲支撑有诸多优点，但是防屈曲支撑构件是通过内芯的弹塑性变形耗散地震输入能量，导致结构在经历大震作用后产生较大的残余变形而难以修复，因此，设计出地震中不发生破坏或仅发生可以迅速修复破坏的结构，将成为可持续发展工程抗震的重要研究方向之一。前人在防屈曲支撑端部附加摩擦阻尼器，但是摩擦阻尼器在大震过后，摩擦阻尼器由于支撑屈曲而不易拆卸；此外，传统自复位支撑通过加复位筋实现自复位功能，但是初始状态需要施加预应力，预应力能否准确施加和预应力的损失都会严重影响支撑的耗能能力；内芯更换频率与维护成本高。
技术实现思路
为了解决现有支撑主要依靠内芯变形耗能，导致内芯在地震中可能过早失去作用，并且内芯由于外约束的原因，失稳问题可能出现，更换及维护成本高，不具有自复位能力的问题，本专利技术提出如下技术方案：一种具有双扭转防失稳装置的防屈曲支撑，包括耗能内芯、挡板、连接板及约束外套筒，约束外套筒罩接于耗能内芯的外周，且沿耗能内芯轴线方向的两端部向外延伸出约束外套筒，并由挡板连接在连接板上，约束外套筒具有一组相对且平行的平行内壁，耗能内芯与其平行，耗能内芯沿其轴线方向被罩接在约束外套筒内部的一端部与该端部对应的约束外套筒的内壁之间的空间中安装第一扭转防失稳装置；且所述耗能内芯的另一端部与该端部对应的约束外套筒的内壁之间的空间中安装第二扭转防失稳装置。进一步的，所述第一扭转防失稳装置包括扭转弹簧、限位卡及导向铁棒，所述导向铁棒在垂直于耗能内芯的轴线方向上贯穿耗能内芯，并被固定于耗能内芯上，铁芯裸露在所述空间中的两侧由扭转弹簧覆接其上，连接扭转弹簧本体的弹簧力臂分别被限位卡限位在扭转弹簧扭转时形成的扭转平面的上、下两侧。进一步的，所述耗能内芯是长条的矩形体，其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒内部的两平行内壁之间的中央位置，所述铁棒贯穿耗能内芯并呈两侧对称，所述扭转弹簧安装位置及其弹簧力臂的限位位置以被贯穿的耗能内芯为中心而对称。进一步的，所述的扭转弹簧为由记忆合金制成，扭转弹簧为由螺旋弹簧及连接在螺旋弹簧两端部的力臂组成。进一步的，所述第二扭转防失稳装置包括钢板、带有齿条的钢板、齿轮、涡旋弹簧及支撑架，钢板连接耗能内芯的所述另一端部，两个带有齿条的钢板被分别对称固定于所述钢板的两个侧面，各带有齿条的钢板与其相对且平行的约束外套筒的内壁之间安装有与齿条啮合的齿轮，且所述齿轮的上、下两侧直接固定有两个被限位于所述平行内壁上的涡旋弹簧，该齿轮及涡旋弹簧被由该平行内壁上伸出的支撑架固定在该带有齿条的钢板与其相对的且平行的约束外套筒的内壁之间。进一步的，所述的支撑架，包括两个固定于所述平行内壁的横架，其分别位于两个涡旋弹簧的上方，及一贯穿横架、涡旋弹簧及齿轮的竖轴。进一步的，所述涡旋弹簧由限位卡槽限位于所述平行内壁上。进一步的，所述的钢板及带有齿条的钢板带有螺栓孔，由螺栓将钢板及带有齿条的钢板紧固连接。进一步的，所述涡旋弹簧为由记忆合金制成，其由涡旋弹簧本体及连接在涡旋弹簧两端部的力臂组成。有益效果：安装扭转防失稳装置，将耗能内芯轴向荷载承担分散于扭转平面承担，并且本专利技术中的扭转防失稳装置包括两个，并分别位于耗能内芯的两个端部，耗能内芯两个终端的附近空间，形成扭转平面，需要对耗能内芯的校正需求更强，并且，把握住该两个位置，可以在源头开始校正，尽量不使得变形传递，从而能够进一步降低变形的区间，抑制变形的能力更强。该两个扭转防失稳装置在结构上不同，一个使用扭转弹簧的扭转力，另一个使用涡旋弹簧的扭转力，一方面，极大降低耗能内芯耗能负担，降低内芯失稳，使得内芯更换频率降低，减小维护成本；另一方面，使得弹簧成为耗能主体，充分利用扭转弹簧扭转力，对荷载承担能力更强且弹簧不易失稳；又一方面，可以在弹簧耗能的同时，使用扭转力对内芯的变形进行校正，更进一步增加耗能内芯的使用寿命，使支撑具有了自复位能力。特别是，第二扭转防失稳装置中，在支撑的端部安装齿轮，在内芯的两个侧面安装于齿轮啮合的齿条，并在所述齿轮的上、下两侧直接固定(接触性固定)有两个被限位于所述平行内壁上的涡旋弹簧，且该齿轮及涡旋弹簧被由该平行内壁上伸出的支撑架固定在该带有齿条的钢板与其相对的且平行的约束外套筒的内壁之间。将耗能内芯轴向荷载承担分散于弹簧涡旋平面承担，一方面，极大降低耗能内芯耗能负担，降低内芯失稳，使得内芯更换频率降低，减小维护成本；另一方面，使得弹簧成为耗能主体，充分利用涡旋弹簧扭转力，对荷载承担能力更强且弹簧不易失稳；又一方面，可以在涡旋转弹簧耗能的同时，使用扭转力对内芯的变形进行校正，更进一步增加耗能内芯的使用时间，具有了支撑的自复位能力。更为重要的是，为了获得更大的扭转力，本专利技术使用了涡旋弹簧，然而涡旋弹簧会造成其对震动敏感性降低，而为了弥补这一缺陷，使用了两侧对称齿轮和齿条的啮合来在初始震动时耗能，在震动强度达到涡旋弹簧工作强度时，涡旋弹簧提供大的扭转力以抵抗变形，增强防失稳能力，通过该举措，在不牺牲震动敏感性的前提下，仍然可以利用涡旋弹簧的强大扭转力得到更具有敏感性的复合防失稳装置。附图说明图1为结构外观示意图。图2为耗能内芯组成示意图。图3为截面位置图。图4约束外套筒分解结构示意图。图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防失稳装置的耗能内芯，其特征在于，所述耗能内芯(1)是长条的矩形体，其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒(7)内部的基本为中央的位置，所述铁棒贯穿耗能内芯(1)并呈两侧对称，所述扭转弹簧(2)安装位置及其弹簧力臂的限位位置以被贯穿的耗能内芯(1)为中心而对称。

【技术特征摘要】
1.一种防失稳装置的耗能内芯，其特征在于，所述耗能内芯(1)是长条的矩形体，其插接在形状为长筒矩形的约束外套筒(7)内部的基本为中央...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔迪，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21