技术领域
[0001] 本
发明主要用于
土木工程领域，对于
建筑物抗震以及加固等方面非常有效，具体涉及到一种双
铝合金板装配式
屈曲约束支撑。
背景技术
[0002]
地震作为一种常见的
自然灾害，每一次的发生都给人类带来巨大的灾难与痛苦，因此，研究经济有效的抗震措施具有十分重要的意义。传统的结构抗震方法是通过提高结构本身的强度和
刚度来抵御地震作用，同时利用结构的延性，即结构本身的塑性
变形，来消耗地震输入的
能量。这种消极的抗震对策是不可取的。自上世纪日本学者首次提出并应用屈曲约束支撑以来，地震损害受到了较好的控制，屈曲约束支撑作为一种理想的耗能构件，对其的研发和改进是必不可少的。
[0003] 目前屈曲约束支撑的构造形式主要分为三种，一种是
钢与
混凝土约束型屈曲约束支撑，该种支撑发明较早，应用较广，但其制作困难，自重大，震后损坏不可修复。第二种是全钢整体式防屈曲支撑，该种支撑自重减轻，构造相对简单，但震后无法对损坏内芯进行更换。第三种是装配式屈曲约束支撑，该支撑相对其他两个更具优势，构造简单，震后可更换内芯。
[0004] 铝合金作为一种常见的金属被应用于各行业，但将铝合金作为消能构件的支撑并不多，某些铝合金(如A5083)
质量轻，屈服点低，装配式屈曲约束支撑将其作为消能内芯，优势会更明显并获得更好的消能效果。
发明内容
[0005] 本发明针对传统屈曲约束支撑的不足，提出了一种双铝合金板装配式屈曲约束支撑，充分利用铝合金的优点，提高了支撑的滞回耗能能
力，同时震后可对损害芯材进行更换。
[0006] 根据当前屈曲约束支撑的研究现状，主要有以下问题：(1)支撑自重过大，给梁柱造成更大负担，且加工困难；(2)芯板震后容易在加劲肋端部破坏，不利于芯板充分耗能；(3)铝合金初始刚度和屈服点过低，容易在小震就开始工作，此时结构本身完全可以抵抗震动；(4)震后芯材不容易更换，支撑无法再次利用。
[0007] 本发明需要达到的目的是：(1)采用更加轻质的材料，减小对建筑的负担；(2)加强芯材端部强度，使地震时芯材耗能区域充分耗能，避免端部首先破坏；(3)使支撑初始刚度加大，变形后刚度减小，小震时功能如普通支撑，中震及大震时充分耗能；(4)震后可更换受损的芯材，降低维修成本。
[0008] 对于以上问题，本发明采用的技术方案为：提供一种双铝合金板装配式屈曲约束支撑，包括采用铝合金所制成的下铝合金板1、上铝合金板2，平行设置在核心板1下侧和2上侧以及中间的槽形下约束板3、槽形上约束板4、工字形中间约束板5，在槽形上约束板4的左右两侧分别设置有半十字形
角形板件，该半十字形角形板件是由两
块L形角形板6通过高强
螺栓10连接，在槽形下约束板3的左右两端分别设置有半十字形角形板件，该半十字形角形板件也是由两块L形角形板件6通过高强螺栓10连接，槽形上约束板4两端的半十字形角形板件通过螺栓及两下铝合金板1、上铝合金板2以及矩形
垫块与槽形下约束板3两端的半十字形角形板件连接，将下铝合金板1、上铝合金板2的两端部进行上下
位置的固定，并使得两端部形成一个十字形状结构。
[0009] 优选的，核心板侧面中部设置限位卡勾，约束板与其相对应的位置设置限位卡槽，限位卡勾伸入限位卡槽，可以避免芯板与约束板之间在反复荷载下纵向的相对运动。
[0010] 优选的，所述限位卡勾为半椭圆形。
[0011] 优选的，所述端部十字形是由四块L型角钢及上下两角钢之间的矩形垫块通过螺栓连接构成。
[0012] 优选的，所述芯板由铝合金制成，约束板为钢材。
[0013] 优选的，所述铝合金可选型号为A5083,A6061，钢材可选型号为Q345、Q235等。
[0014] 优选的，所述芯板与约束板之间不使用粘结材料，主要由于芯材失稳后所需侧向支撑力较小，故芯板与约束板之间
摩擦力也较小，于是构造更加简单，可不使用粘结材料。
[0015] 优选的，所述芯板以及端部连接螺栓上
喷涂SPUA材料或其他绝缘材料，以避免钢材与铝合金之间的电位
腐蚀。
[0016] 优选的，所诉芯板为两块，可以增加单个芯板过低的初始刚度，并获得更好的消能能力。
[0017] 优选的，芯板耗能区采用开洞处理，以“芯板中部削弱相当于端部加强”为理念，以避免加劲肋端部芯板首先破坏。
[0018] 所述屈曲约束支撑中的矩形垫块为所要连接
框架的一部分，支撑端部与框架结构的连接通过高强螺栓根据常用做法完成。
[0019] 本发明的有益效果：本发明描述的双铝合金板装配式屈曲约束支撑，采用上下槽钢及中部工字钢通过螺栓将芯板固定在工字钢两侧，可以提供支撑整体较大的抗弯刚度，较容易满足约束比的要求，支撑在受到往复荷载时可以快速进入塑性耗能状态，更大程度的消耗地震能量，而且核心板是由铝合金制作，在一定程度上可以减轻结构自重，该结构采用装配式，拆卸方便，便于震后更换受损部件，经济效益及社会效益突出。
附图说明
[0020] 图1为支撑整体轴侧分解图
[0021] 图2为支撑立体示意图
[0022] 图3为支撑主视图
[0023] 图4为支撑俯视图
[0024] 图5为图4中沿C-C线的剖视图
[0025] 图6为图4中沿D-D线的剖视图
[0026] 图7为图4中沿B-B线的剖视图
[0027] 图8为图3中沿A-A线的剖视图
具体实施方式
[0028] 下面结合1～8，详细说明本
专利的实施方式。
[0029] 如图1所示，一种由双铝合金板组成的装配式屈曲约束支撑构件包括以下部分：
[0030] 1—下铝合金板；
[0031] 2—上铝合金板；
[0032] 3—槽形下约束板；
[0033] 4—槽形上约束板；
[0034] 5—工字形中间约束板；
[0035] 6—L形角形板；
[0036] 7—矩形垫块；
[0037] 8—限位卡勾；
[0038] 9—限位卡槽；
[0039] 10—高强度螺栓；
[0040] 如图1和图2所示，本支撑包括采用铝合金所制成的下铝合金板1、上铝合金板2，平行设置在核心板1下侧和2上侧以及中间的槽形下约束板3、槽形上约束板4、工字形中间约束板5，在槽形上约束板4的左右两侧分别设置有半十字形角形板件，该半十字形角形板件是由两块L形角形板6通过高强螺栓10连接，同理，在槽形下约束板3的左右两端分别设置有半十字形角形板件，该半十字形角形板件也是由两块L形角形板件6通过高强螺栓10连接，如图6所示，槽形上约束板4两端的半十字形角形板件通过螺栓及两下铝合金板1、上铝合金板2以及矩形垫块与槽形下约束板3两端的半十字形角形板件连接，将下铝合金板1、上铝合金板2的两端部进行上下位置的固定，并使得两端部形成一个十字形状结构，以便于整个屈曲约束支撑与外部设备机构可以灵活连接；两下铝合金板1、上铝合金板2采用A5083铝合金，其他部件均采用普通钢材。
[0041] 如图1至图8所示，铝合金板1、上铝合金板2被两侧的槽形下约束板3、槽形上约束板4以及工字形中间约束板5通过螺栓固定住(如图5和图7)；为了防止下铝合金板1、上铝合金板2在反复荷载下发生较大的纵向移动，在下铝合金板1、上铝合金板2两侧设置有限位卡勾8，在槽形下约束板3、槽形上约束板4、以及工字形中间约束板5的与其相对应的位置设置限位卡槽9，限位卡槽9将限位卡勾8包裹在其内(如图1和图8)。
[0042] 如图8所示，限位卡勾8为半椭圆状，限位卡槽9贯穿槽形下约束板3、槽形上约束板4以及工字形中间约束板5翼缘厚度方向。
[0043] 本发明所述一种双铝合金板装配式屈曲约束支撑，其工作时，在受到地震等灾害时，该支撑核心板1和2可以快速进入塑性耗能状态，防止局部发生屈曲破坏，槽形下约束板3、槽形上约束板4以及工字形中间约束板5包裹着下铝合金板1和上铝合金板2，防止核心发生整体屈曲破坏，使得槽形下约束板3、槽形上约束板4以及工字形中间约束板5只起到约束下铝合金板1、上铝合金板2横向变形的作用，并不与下铝合金板1、上铝合金板2共同承受外部传来的荷载。
[0044] 在受拉过程中，下铝合金板1、上铝合金板2受拉变形，与普通支撑的力学性能基本一致，且同时通过限位卡勾8与限位卡槽9配合带动槽形下约束板3、槽形上约束板4以及工字形中间约束板5发生位移，在受压过程中，下铝合金板1、上铝合金板2受压变形，带动槽形下约束板3、槽形上约束板4以及工字形中间约束板5发生位移，由于约束板的存在，下铝合金板1、上铝合金板2只发生屈服却不发生屈曲或只发生多波小幅屈曲破坏，变形稳定，具有良好的耗能减震效果。
[0045] 本发明中铝合金相对于钢材价格较贵且屈服点较低，所以只是耗能内芯采用了铝合金，因铝合金屈服点较低，无法给内芯提供较大的侧向约束力，换句话说，若支撑约束单元用铝，支撑在受力时约束单元因受到核心单元的
挤压，容易发生屈服，最后结果就是支撑整体屈曲，无法耗能，而钢材价格较低，屈服点较高，所以是更好的选择。
[0046] 本发明中芯板耗能区采用开洞处理，以“芯板中部削弱相当于端部加强”为理念，以避免加劲肋端部芯板首先破坏。是考虑到新型屈曲耗能支撑的滞回曲线的光滑过渡性、滞回耗能性能、小位移下屈服及
应力分布特性等综合性能，用长条形开孔形式有利于实现新型屈曲耗能支撑的最佳性能。
[0047] 本支撑自上向下依次为约束板-芯板-约束板-芯板-约束板，因本支撑采用了两块耗能内芯，其耗能能力在单个芯板的
基础上大大加强，从另一方面说，两个内芯就像单个内芯从中间分开，因此弱向抗弯曲能力更佳，耗能效果更好；至于分层，上中约束板约束上芯板，下中约束板约束下芯板，层数是不变的。
[0048] 中间矩形垫块的作用，螺栓穿过端部角钢-芯板-垫块-芯板-角钢将他们联系在一起，垫块作为两块芯板之间的媒介，使两芯板协同工作，共同承受端部荷载；另一方面，此垫块其实是框架
节点的一部分，框架节点向外伸出矩形钢板(也就是这里的矩形垫块)，支撑端部与钢板用螺栓连接(螺栓穿过角钢-芯板-钢板-芯板-角钢)，使得支撑与框架的连接更容易。因垫块有较大作用，所以放入支撑中进行说明。
[0049] 限位卡勾只分布在每块芯材中部的两侧，即每块芯材设置两个限位卡勾；限位卡的设置主要是让芯材与约束单元连系起来，芯材纵向移动约束单元也纵向移动(本发明中有相关解释)，卡勾主要受剪力，即约束单元的自重和支撑受力时约束单元对其的作用力，卡勾较多会影响芯板屈服受力及多波屈曲。
[0050] 本发明中，铝合金相对于钢材价格较贵且屈服点较低，所以只是耗能内芯采用了铝合金，因铝合金屈服点较低，无法给内芯提供较大的侧向约束力，换句话说，若支撑约束单元用铝，支撑在受力时约束单元因受到核心单元的挤压，容易发生屈服，最后结果就是支撑整体屈曲，无法耗能，而钢材价格较低，屈服点较高，所以是更好的选择。
[0051] 考虑到新型屈曲耗能支撑的滞回曲线的光滑过渡性、滞回耗能性能、小位移下屈服及应力分布特性等综合性能，用长条形开孔形式有利于实现新型屈曲耗能支撑的最佳性能。
[0052] 本支撑自上向下依次为约束板-芯板-约束板-芯板-约束板，因本支撑采用了两块耗能内芯，其耗能能力在单个芯板的基础上大大加强，从另一方面说，两个内芯就像单个内芯从中间分开，因此弱向抗弯曲能力更佳，耗能效果更好；至于分层，上中约束板约束上芯板，下中约束板约束下芯板，层数是不变的。
[0053] 中间矩形垫块的作用，螺栓穿过端部角钢-芯板-垫块-芯板-角钢将他们联系在一起，垫块作为两块芯板之间的媒介，使两芯板协同工作，共同承受端部荷载；另一方面，此垫块其实是框架节点的一部分，框架节点向外伸出矩形垫块，支撑端部与钢板用螺栓连接(螺栓穿过角钢-芯板-钢板-芯板-角钢)，使得支撑与框架的连接更容易。因垫块有较大作用，所以放入支撑中进行说明。
[0054] 卡勾主要受剪力，即约束单元的自重和支撑受力时约束单元对其的作用力，卡勾较多会影响芯板屈服受力及多波屈曲。
[0055] 应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本
实施例中未明确的各组成部分均可用
现有技术加以实现。
