[发明专利]外套管约束折叠钢板耗能支撑

说明书

本发明公开了一种外套管约束折叠钢板耗能支撑，包括外套管、设置在所述外套管内的芯筒、设置在所述芯筒两侧筒口的端头承压板、设置在外套管两侧端部的外套管封板，所述端头承压板上连接有穿过外套管封板的十字节点板，所述芯筒由多个耗能单元依次连接而成。本发明利用其良好的屈服后耗能能力减少建筑物的地震响应，制作简单，便于安装，能够应用到结构抗震方面，有效地减轻地震灾害。

技术领域

本发明属于建筑结构耗能支撑领域，涉及一种外套管约束折叠钢板耗能支撑。

背景技术

地震灾害具有突发性和毁灭性，威胁着人类生命财产的安全。对于建筑物，由于建筑物地震反应过大，导致建筑物出现失去其使用功能、严重破坏甚至倒塌的现象。为减少地震带来的灾害，耗能减震技术被广泛应用于结构设计中。其中，屈曲约束支撑的开发与应用就是具有代表性的一项技术。

屈曲约束支撑主要由芯板、外套管、无粘结材料等部分构成。该技术中芯板为主要受力单元，在地震作用下芯板发生变形而消耗地震所输入的能量，从而达到保护主体框架的目的。外套管通过对芯板的约束，防止芯板产生侧向屈曲影响其耗能效果。

然而目前的屈曲约束耗能支撑塑性铰出现较少，并不能发挥整块芯板的耗能能力，无法控制芯板的屈服点位置，无法控制塑性铰出现的数量，这就使得整个支撑的耗能性能并不能实现精确控制，从而达到预期的效果。

发明内容

技术问题：本发明提供一种利用折叠钢板形成的芯筒代替芯板作为主要受力构件，利用其良好的屈服后耗能能力减少建筑物的地震响应，制作简单，便于安装，能够应用到结构抗震方面，有效地减轻地震灾害的外套管约束折叠钢板耗能支撑。

技术方案：本发明的外套管约束折叠钢板耗能支撑包括外套管、设置在所述外套管内的芯筒、设置在所述芯筒两侧筒口的端头承压板、设置在外套管两侧端部的外套管封板，所述端头承压板上连接有穿过外套管封板的十字节点板，所述芯筒由多个耗能单元依次连接而成，所述耗能单元包括4n个异面三角形，其中2n个为第一类三角形，2n个为第二类三角形，每两个第一类三角形顶角连接设置，构成一个分组，每两个第二类三角形底边连接设置，构成一个分组，第一类三角形分组与第二类三角形分组相邻连接，拼接成一个筒状构件，n为耗能单元端面多边边形边数，且n≥3。

进一步的，本发明中，所述外套管封板上设置有与十字节点板对应的“十”字型缝。

进一步的，本发明中，所述端头承压板的尺寸与芯筒的筒口尺寸相同。

进一步的，本发明中，所述外套管内壁与芯筒之间有间隙，其中填充有无粘结材料。

进一步的，本发明中，所述十字节点板上焊接有竖向的加劲肋。

折叠钢板耗能支撑对钢板采用冲压的方式使其出现折痕，相当于在钢板之中引入了初始缺陷，进而可以控制出现塑性铰的位置，使塑性铰出现在折痕附近，还可以通过控制折痕的数量来控制塑性铰的数量。然后将冲压之后的钢板焊接成为筒状，同时增加了稳定性，不易发生面外屈曲。

折叠钢板耗能支撑由芯筒、外套管、端头承压板、外套管封板、十字节点板、无粘结材料、加劲肋构成；其中芯筒是是由普通钢板经过冲压焊接成为筒状，其折叠段是由几何尺寸相同的耗能单元组成。且耗能单元体四面均采用相同的折痕，其构造形式相对简单，制作方便；端头承压板与芯筒、十字节点板相连，将荷载均匀的传递给芯筒。外套管限制耗能段折痕处出现过大的变形而影响整个支撑的耗能性能。外套管封板限定外套管的位置，十字节点板从其中穿过，将芯筒与框架连接在一起，十字节点板上焊接有加劲肋，防止十字节点板受压屈曲。

本发明的外套管约束折叠钢板耗能支撑，由七部分构成，分别为外套管、端头承压板、芯筒、十字节点板、外套管封板、无粘结材料、加劲肋。

其核心为芯筒，芯筒集中体现了发明的设计原理，且以n＝4时为例进行说明。