CN104746765A - 一种新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑及制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，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。以及提供一种螺栓转化式防屈曲耗能支撑的制作工艺。本发明延性较好、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。

Description

一种新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑及制作工艺

技术领域

本发明涉及建筑工程和桥梁工程结构减振技术领域，尤其是一种防屈曲耗能支撑及制作工艺。

背景技术

中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。中国地震主要分布在五个区域：台湾地区、西南地区、西北地区、华北地区、东南沿海地区和23条地震带上。1949年以来，100多次破坏性地震袭击了我国22个省(自治区、直辖市)。在20世纪里，全球共发生3次7.6级以上的强烈地震，其中两次发生在中国；全球发生两次导致20万人死亡的强烈地震也都发生在中国，一次是1920年宁夏海原地震；一次是1976年河北唐山地震。近年来，地震在我国的依然非常活跃，给我国居民的生命安全带来了巨大隐患；我国每年都将花重资进行震后的重建工作，这严重阻碍了我国社会的发展。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。

防屈曲耗能支撑一般主要包括内部核心受力单元和外围约束单元组成，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，从而达到结构“保险丝”的作用。如能在我国地震多发的高烈度区大量推广防屈曲耗能支撑，将大 大提高我国建筑结构、桥梁结构等的安全系数，从而可以更好得保证居民的生命安全和财产安全。

目前，国内市场上的防屈曲耗能支撑主要分为两大类：①纯钢类防屈曲耗能支撑；②钢-混凝土类防屈曲耗能支撑。国内在这方面的研究已取得了一定的成果，但行业总体还处在起步阶段，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.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，核心受力单元所采用的板相对较薄，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。如果核心受力单元的屈服段和非屈服段、过渡段采用焊接方式连接，焊缝质量和焊接工艺要求很高，即便满足焊缝质量要求和焊接工艺的要求，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。焊缝延性较差，很容易在动力荷载下出现破坏现象，这将大幅降低结构的安全系数。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。

2.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、耗费材料相对较大。其中，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)，不利于防屈曲耗能支撑和主体结构进行连接，特别当核心受力单元的屈服段和非屈服段、过渡段采用焊接方式连接时，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，将会降低防屈曲耗能支撑的性能，影响结构的耗能性能和安全性能，并降低防屈曲耗能支撑与主体结构连接施工的可操作性和安全性等，使得工艺难度增大，造价上升。

3.针对上述问题2，如果大吨位防屈曲耗能支撑采用较薄的板来制作核心受力构件，截面较大，材料得不到充分的利用，经济性能较差，并会影响到结构的整体美观；而如果采用强度高的钢材，强度高的钢材的韧性、冲击性能等动力性能以及焊接性能比软钢差很多，对防屈曲耗能支撑的工程应用的效果产生很大的不利影响，会降低结构的耗能性能、耐久性和安全系数。

综上所述，在建筑结构中采用现有的防屈曲耗能支撑面临以下问题：1.初始缺陷对较薄钢板的静力性能和动力性能的影响较大；2.焊缝延性差，焊缝位置容易出现锈蚀问题；3.焊接工艺要求高、烦琐；4.焊接的残余应力和残余变形大，容易产生安装偏差；5.连接件的耗能性能差的问题；6.耐久性、力学性能；7.材料利用率问题。上述这些问题都将较大地影响钢结构在各类工况下的结构性能，结构安全系数较低。

发明内容

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,本发明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螺栓转化式防屈曲耗能支撑及制作工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种螺栓转化式防屈曲耗能支撑，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；

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，节点板位于伸出所述盖板的第一转化板和第二转化板之间且通过连接螺栓群将第一转化板的外端部、节点板的端部、第二转化板的外端连接。

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。

一种螺栓转化式防屈曲耗能支撑的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤：

(1)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；

(2)将芯材压缩材料件安装在所述核心受力单元的端部，将螺栓压缩材料件分别安装在所述第一转化螺栓群的螺母端和螺帽段；

(3)所述套管的两端安装盖板并形成封闭空腔，把安装压缩材料后的核心受力构件穿过套管，使第一转化板和第二转化板的外端分别穿过盖板露出套管；

(4)将套管竖向布置，向所述封闭空腔浇注灌浆料，等到所述灌浆料的强度满足设计值，将套管平放；

(5)通过连接螺栓群将第一转化板的外端部、节点板的端部、第二转化板的外端连接。

进一步，所述步骤(2)中，将转化压缩材料件安装在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。

本发明的技术构思为：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。本发明中采用“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。本发明采用“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。

本发明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，达到防屈曲耗能支撑的最佳经济性，截面采用“一”字形截面降低了在核心受力构件表面设置无粘结材料的工艺难度，保证了约束构件对核心受力构件的约束作用，螺栓连接方式可以简化防屈曲耗能支撑两端与节点板之间的连接工艺，降低了成本；3、核心受力单元和节点板采用较薄的钢材时，螺栓连接以及薄板转化成较厚的板可以有效避免由于钢板初始缺陷和焊缝给防屈曲耗能支撑和节点板连接处力学性能和动力性能等带来的影响，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，从而大幅提升防屈曲耗能支撑工程应用的安全系数，提升小吨位防屈曲耗能支撑试验数据的真实可靠性。

附图说明

图1为螺栓转化式防屈曲耗能支撑的整体正面示意图。

图2为螺栓转化式防屈曲耗能支撑的受力构件的正面剖视图。

图3为螺栓转化式防屈曲耗能支撑的整体结构正面剖视图。

图4为图1中沿A-A向的剖面图。

图5为图1中沿B-B向的断面图。

图6为图1中沿C-C向的断面图。

图7为图1中沿D-D向的断面图。

图8为图2中沿E-E向的剖面图。

图9为图2中沿F-F向的剖面图。

图10为图3中沿G-G向的剖面图。

图11为螺栓转化式防屈曲耗能支撑的装配图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1～图10，一种螺栓转化式防屈曲耗能支撑，包括核心受力单元1、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1为“一”字形截面的形式的钢板，在所述核心受力单元1的两端分别设有螺栓孔，所述核心受力单元1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1的端部、第二转化板的内端连接；所述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；

所述约束单元包括套管14和盖板，所述核心受力单元1位于所述套管14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13；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，节点板位于伸出所述 盖板的第一转化板和第二转化板之间且通过连接螺栓群将第一转化板的外端部、节点板的端部、第二转化板的外端连接。

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16。

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。

本实施例中，位于核心受力单元1两端的转化装置是相同的，位于核心受力单元1左端的左转化装置包括左向第一转化板21和左向第二转化板22，对应的零部件依次为：左螺栓孔51，左转化螺旋群91，左向第一螺栓孔31、左向第一连接螺栓孔41，左向第二螺栓孔32、左向第二连接螺栓孔42，左向第一转化压缩材料件71，左向第二转化压缩材料件72，左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82，左芯材压缩材料件111，左盖板151，左安装孔191，左连接螺栓群101，左节点板171，左向第一连接加劲板181，左向第二连接加劲板182和上防滑装置61。

位于核心受力单元1右端的右转化装置包括右向第一转化板23和右向第二转化板24，对应的零部件依次为：右螺栓孔52，右转化螺旋群92，右向第一螺栓孔33、右向第一连接螺栓孔43，右向第二螺 栓孔34、左向第二连接螺栓孔44，右向第一转化压缩材料件73，右向第二转化压缩材料件74，右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84，右芯材压缩材料件112，右盖板152，右安装孔192，右连接螺栓群102，左节点板172，左向第一连接加劲板183，左向第二连接加劲板184和下防滑装置62。

所述核心受力单元采用钢材，优先采用软钢或Q235或高性能钢材。所述核心受力单元的厚度不宜大于50mm。

所述左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板、右向第二转化板采用和核心受力单元相同的材料，左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板、右向第二转化板也可以采用强度较核心受力单元高的材料。

所述左向第一转化板与左向第二转化板的截面面积之和与右向第一转化板与右向第二转化板的截面面积之和相等，且应大于核心受力单元截面面积的1.4倍，合理经济区间为1.4倍～1.8倍，当用于小吨位试件试验时，无上限限制。

所述核心受力单元上1设置的上防滑装置61和下防滑装置62，采用凸起形式，优先采用与核心受力构件相同的材料，上防滑装置和下防滑装置高度取值为心受力单元宽度的1/8～1/6，上防滑装置和下防滑装置厚度取值同核心受力单元的厚度，两端的切角取值范围为45°～60°，上防滑装置和下防滑装置采用焊接方式连接在核心受力单元两侧的中部。

在所述核心受力单元的外表面和左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板、右向第二转化板被所述约束单元所包裹的部位均贴有无粘结材料层。所述无粘结材料采用软玻璃、橡胶、硅胶等没 有腐蚀性且均不和灌浆料及钢材发生反应或者粘结的材料。

所述连接螺栓群和转化螺栓群采用高强度螺栓，优先采用摩擦型高强度螺栓。所述左向第一螺栓孔、左向第二螺栓孔、右向第一螺栓孔、右向第二螺栓孔、左螺栓孔、右螺栓孔、左向第一连接螺栓孔、左向第二连接螺栓孔、右向第一连接螺栓孔、右向第二连接螺栓孔大小相同，开孔大小和设置均应满足《钢结构设计规范》GB 50017-2003以及其他相关规范的要求。

所述左向第一螺栓孔、左向第二螺栓孔、右向第一螺栓孔、右向第二螺栓孔大小相同，开孔大小和设置均应满足《钢结构设计规范》GB 50017-2003以及其他相关规范的要求。所述左转化螺栓群和右转化螺栓群的承载力设计值均应大于核心受力单元承载力的1.4倍以上，不宜小于1.8倍。所述左连接螺栓群和右连接螺栓群的承载力设计值均应大于核心受力单元承载力的1.4倍以上，不宜小于1.8倍。

所述左节点板和右节点板厚度与核心受力构件相同，左节点板和右节点板的强度应大于芯板材料的强度，约1.4～1.8倍。所述左节点板和右节点板如采用与芯板相同厚度、牌号的材料，应在连接在节点板上的左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板、右向第二转化板端头出，均应设置连接加劲板，连接加劲板的厚度应不小于左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板、右向第二转化板的厚度，连接加劲板通过围焊的方式设置在节点板的两侧面上。

所述套管优先采用钢材，可以是圆钢管、方钢管、矩形钢管、菱形钢管等，优先采用市场上已有的钢管规格，或采用两块由金属板进行90°弯曲后形成的两个板臂相互垂直折板的进行焊接而成。

所述左盖板、右盖板取与套管相同的材料，板厚约为套管厚度的 1.5倍左右，范围取1～2倍，左盖板和右盖板与套管相连平面的尺寸与套管外边尺寸相同，左盖板、右盖板与套管之间采用焊接的连接方式。

在所述左盖板和右盖板上设有安装孔，以便于左盖板和右盖板分别通过左向第一转化板和左向第二转化板与右向第一转化板和右向第二转化板和套管相连接，在左盖板和右盖板所设有开孔均应比左向第一转化板或左向第二转化板或右向第一转化板或右向第二转化板的截面尺寸略大，一般所开的安装孔的长度比左向第一转化板或左向第二转化板或右向第一转化板或右向第二转化板的截面长度长2mm(范围为：1mm～3mm)，一般所开的安装孔的宽度比左向第一转化板或左向第二转化板或右向第一转化板或右向第二转化板的截面宽度长2mm(范围为：1mm～3mm)。

所述左盖板和左向第一转化板、左向第二转化板之间的缝隙采用密封材料进行密封，右盖板和右向第一转化板、右向第二转化板之间的缝隙采用密封材料进行密封，以保护内部混凝土和钢材。

所述密封材料采用硅胶或者类似硅胶的弹性粘结胶体。

所述左向第一转化压缩材料件、左向第二转化压缩材料件、右向第一转化压缩材料件、右向第二转化压缩材料件、左芯材压缩材料件、右芯材压缩材料件、左第一螺栓压缩材料件、左第二螺栓压缩材料件、右第一螺栓压缩材料件、右第二螺栓压缩材料件优先采用聚苯乙烯、海绵、橡胶、硅胶块等。

所述左向第一转化压缩材料件、左向第二转化压缩材料件、右向第一转化压缩材料件、右向第二转化压缩材料件截面分别和左向第一转化板、左向第二转化板、右向第一转化板、右向第二转化板的截面 相同，在核心受力单元长度方向的尺寸为核心受力单元的最大位移的0.5倍以上。

所述左芯材压缩材料件、右芯材压缩材料件截面和核心受力单元的截面相同，在核心受力单元长度方向的尺寸为核心受力单元的最大位移的0.75倍以上。

所述左第一螺栓压缩材料件、左第二螺栓压缩材料件、右第一螺栓压缩材料件、右第二螺栓压缩材料件应整个包裹于左转化螺栓群和右转化螺栓群，并向长度轴的两向各延伸核心受力单元长度方向的尺寸为核心受力单元的最大位移的0.5倍以上。

参照图11，本实施例的螺栓转化式防屈曲耗能支撑，包括核心受力单元1、无粘结材料层12、位于核心受力单元外围的约束单元以及位于核心受力单元两端的转化装置。所述核心受力单元1采用“一”字形截面的形式的钢板，在核心受力单元1的两侧中部设有上防滑装置61和下防滑装置62，在所述核心受力单元1的两端分别设有左螺栓孔51和右螺栓孔52，所述位于核心受力单元1左侧的左转化装置主要包括左向第一转化板21和左向第二转化板22，所述位于核心受力单元1右侧的右转化装置主要包括右向第一转化板23和右向第二转化板24，所述核心受力单元1与左转化转置和右转化转置连接的端部分别设有左芯材压缩材料件111和右芯材压缩材料件112，所述左向第一转化板21、左向第二转化板22与核心受力单元1的左端用左转化螺栓群91进行连接，所述右向第一转化板23、右向第二转化板24与核心受力单元1的右端用右转化螺栓群92进行连接，所述左向第一转化板21上设置有左向第一螺栓孔31和左向第一连接螺栓孔41，所述左向第二转化板22上设置有左向第二螺栓孔32和左向第二连接螺栓孔 42，所述右向第一转化板23上设置有右向第一螺栓孔33和右向第一连接螺栓孔43，所述右向第二转化板24上设置有右向第二螺栓孔34和右向第二连接螺栓孔44，所述左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23、右向第二转化板24与核心受力单元1连接处靠近核心受力单元1中部的一端分别设置左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73和右向第二转化压缩材料件74，所述左转化螺栓群91和右转化螺栓群92的螺母端和螺帽段分别设有左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84，所述约束单元包括左盖板151、右盖板152、套管14和灌浆料13，所述左盖板151和右盖板152上分别开设有左安装孔191和左安装孔192，所述左向第一转化板21、左向第二转化板22与左盖板151之间和右向第一转化板23、右向第二转化板24与右盖板152的缝隙之间均填充有密封材料16，所述新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑通过左连接螺栓群101和右连接螺栓群102分别与左节点板171和右节点板172相连接，在连接与左节点板171和右节点板172上的左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23、右向第二转化板24的端部分别对应设置左向第一连接加劲板181、左向第二连接加劲板182、右向第一连接加劲板183、右向第二连接加劲板184。

实例1：核心受力单元1较厚，核心受力单元1采用Q235D钢材，厚度为28mm长度为3500mm，高度为200mm；左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23和右向第二转化板24均采用Q235D钢材，厚度为20mm，高度200mm，长度650mm；无粘结材料12采用2mm厚软玻璃；灌浆料13采用细石混凝土；转化左向第 一螺栓孔31、转化左向第二螺栓孔32、转化右向第一螺栓孔33、转化右向第二螺栓孔34、左螺栓孔51、右螺栓孔52、左向第一连接螺栓孔41、左向第二连接螺栓孔42、右向第一连接螺栓孔43和右向第二连接螺栓孔44采用三排螺栓孔，孔径采用28mm，螺栓孔中心间距取47mm，螺栓孔距左向第一转化板21或左向第二转化板22或右向第一转化板23或右向第二转化板24或核心受力单元1边缘的距离为25mm；左连接螺栓群101、连接螺栓群102、左转化螺栓群91和转化螺栓群92均采用10.9级高强螺栓螺栓，螺栓直径为27mm，有效直径为24.19mm；左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73、右向第二转化压缩材料件74、左芯材压缩材料件111、右芯材压缩材料件112、左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84采用聚苯乙烯；左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73、右向第二转化压缩材料件74的尺寸为，70mm×200mm×20mm(核心受力单元长度方向长度×高度×厚度)；左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84的尺寸为，300mm×200mm×40mm(核心受力单元长度方向长度×高度×厚度)；左芯材压缩材料件111、右芯材压缩材料件112的尺寸为：100mm×200mm×30mm(核心受力单元长度方向长度×高度×厚度)；核心受力单元1上设置的上防滑装置61和下防滑装置62采用凸起使形式，优先采用与核心受力构件1相同的材料，Q235D钢材，上防滑装置61和下防滑装置62高度为28mm，上防滑装置61和下防滑装置62厚度为30mm，两端的切角取值范围为45°，上防滑装置61和下防 滑装置62采用焊接方式连接在核心受力单元1两侧的中部；套管14采用Q235B钢材，长度为4100mm，截面尺寸为150mm×250mm×10mm(长度×高度×壁厚)；左盖板151和右盖板152采用Q235B，尺寸为150mm×250mm×16mm(长度×高度×板厚)；左节点板171和右节点板172的采用Q345钢材，厚度为30mm，在左节点板171和右节点板172上开设9个节点板连接螺栓孔，设置为三排，孔径为28mm，，螺栓孔中心间距取47，螺栓孔距左节点板171或右节点板172边缘的距离为25mm；接加劲板一181、左向第二连接加劲板182、右向第一连接加劲板183、右向第二连接加劲板184采用Q345钢材，厚度为20mm，宽度为200mm，长度从左向第一转化板21或左向第二转化板22或右向第一转化板23或右向第二转化板24开左向第一连接螺栓孔段延伸至梁柱边缘处断开(应与梁柱边缘保持一定的距离，约50mm)；左盖板151和右盖板152上的左安装孔191和右安装孔的开孔尺寸为：202mm×22mm(高度×宽度)。

实例2：核心受力单元1较薄，核心受力单元1采用Q235D钢材，厚度为6mm长度为1000mm，高度为80mm；左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23和右向第二转化板24均采用Q235D钢材，厚度为12mm，高度80mm，长度200mm；无粘结材料12采用0.5mm厚软玻璃；灌浆料13采用砂浆；转化左向第一螺栓孔31、转化左向第二螺栓孔32、转化右向第一螺栓孔33、转化右向第二螺栓孔34、左螺栓孔51、右螺栓孔52、左向第一连接螺栓孔41、左向第二连接螺栓孔42、右向第一连接螺栓孔43和右向第二连接螺栓孔44采用三排螺栓孔，孔径采用11mm，螺栓孔中心间距取26.5mm，螺栓孔距左向第一转化板21或左向第二转化板22或右向第一转化板 23或右向第二转化板24或核心受力单元1边缘的距离为13.5mm；左连接螺栓群101、连接螺栓群102、左转化螺栓群91和转化螺栓群92均采用8.9级高强螺栓螺栓，螺栓直径为10mm，有效直径为8.59mm；左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73、右向第二转化压缩材料件74、左芯材压缩材料件111、右芯材压缩材料件112、左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84采用聚苯乙烯；左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73、右向第二转化压缩材料件74的尺寸为，20mm×80mm×10mm(核心受力单元长度方向长度×高度×厚度)；左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84的尺寸为，120mm×80mm×25mm(核心受力单元长度方向长度×高度×厚度)；左芯材压缩材料件111、右芯材压缩材料件112的尺寸为：35mm×80mm×6mm(核心受力单元长度方向长度×高度×厚度)；核心受力单元1上设置的上防滑装置61和下防滑装置62采用凸起使形式，优先采用与核心受力构件1相同的材料，Q235D钢材，上防滑装置61和下防滑装置62高度为12mm，长度40mm，上防滑装置61和下防滑装置62厚度为6mm，两端的切角取值范围为60°，上防滑装置61和下防滑装置62采用焊接方式连接在核心受力单元1两侧的中部；套管14采用Q235B钢材，长度为1040mm，截面尺寸为50mm×100mm×3mm(长度×高度×壁厚)；左盖板151和右盖板152采用Q235B，尺寸为50mm×100mm×5mm(长度×高度×板厚)；左节点板171和右节点板172的采用Q345钢材，厚度为6mm，在左节点 板171和右节点板172上开设9个节点板连接螺栓孔，设置为三排，孔径为11mm，，螺栓孔中心间距取26.5，螺栓孔距左节点板171或右节点板172边缘的距离为13.5mm；接加劲板一181、左向第二连接加劲板182、右向第一连接加劲板183、右向第二连接加劲板184采用Q345钢材，厚度为4mm，宽度为80mm，长度从左向第一转化板21或左向第二转化板22或右向第一转化板23或右向第二转化板24开左向第一连接螺栓孔段延伸至梁柱边缘处断开(应与梁柱边缘保持一定的距离，约10mm)；左盖板151和右盖板152上的左安装孔191和右安装孔的开孔尺寸为：81mm×7mm(高度×宽度)。

实施例2

参照图1～图11，一种螺栓转化式防屈曲耗能支撑的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤：

(1)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；

(2)将芯材压缩材料件安装在所述核心受力单元的端部，将螺栓压缩材料件分别安装在所述第一转化螺栓群的螺母端和螺帽段；

(3)所述套管的两端安装盖板并形成封闭空腔，把安装压缩材料后的核心受力构件穿过套管，使第一转化板和第二转化板的外端分别穿过盖板露出套管；

(4)将套管竖向布置，向所述封闭空腔浇注灌浆料，等到所述灌浆料的强度满足设计值，将套管平放；

(5)通过连接螺栓群将第一转化板的外端部、节点板的端部、第二转化板的外端连接。

进一步，所述步骤(2)中，将转化压缩材料件安装在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。

本实施例的螺栓转化式防屈曲耗能支撑的结构与实施例1相同，本实施例的螺栓转化式防屈曲耗能支撑的制作工艺包括如下步骤：

1)、先选择用于制作核心受力单元1、左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23、右向第二转化板24、左盖板151、右盖板152、套管14、加劲板一181、左向第二连接加劲板182、右向第一连接加劲板183、右向第二连接加劲板184、上防滑装置61、下防滑装置62、左节点板171、右节点板172、灌浆料13、无粘结材料12、左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73、右向第二转化压缩材料件74、左芯材压缩材料件111、右芯材压缩材料件112、左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84等的坯料。 

2)、通过对这些坯料进行各种加工工艺得到核心受力单元1的备料、左向第一转化板21的备料、左向第二转化板22的备料、右向第一转化板23的备料、右向第二转化板24的备料、左盖板151的备料、右盖板152的备料、套管14、加劲板一181、左向第二连接加劲板182、右向第一连接加劲板183、右向第二连接加劲板184、上防滑装置61、下防滑装置62、左节点板171的备料、右节点板172的备料、灌浆料13。

3)、再在核心受力单元1的备料两端开左螺栓孔51、右螺栓孔52；在左向第一转化板21的备料、左向第二转化板22的备料、右向 第一转化板23的备料、右向第二转化板24的备料上分别开设转化左向第一螺栓孔31和左向第一连接螺栓孔41，转化左向第二螺栓孔32和左向第二连接螺栓孔42，转化右向第一螺栓孔33和右向第一连接螺栓孔43，转化右向第二螺栓孔34和右向第二连接螺栓孔44，并在上述各螺栓孔周边(高强度螺栓摩擦型连接有效面积处进行喷砂处理，得到核心受力单元1、左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23、右向第二转化板24。

4)、通过左转化螺栓群91和右转化螺栓群92，把核心受力单元1与左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23、右向第二转化板24进行有效连接，形成防屈曲耗能支撑的核心受力构件。

5)、将左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73、右向第二转化压缩材料件74、左芯材压缩材料件111、右芯材压缩材料件112、左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84分别按图10中的方式安装在所述核心受力构件的各部位，左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23、右向第二转化板24与核心受力单元1连接处靠近核心受力单元1中部的一端分别设置左向第一转化压缩材料件71、左向第二转化压缩材料件72、右向第一转化压缩材料件73和右向第二转化压缩材料件74，所述左转化螺栓群91和右转化螺栓群92的螺母端和螺帽段分别设有左第一螺栓压缩材料件81、左第二螺栓压缩材料件82、右第一螺栓压缩材料件83、右第二螺栓压缩材料件84，核心受力单元1与左转化转置和右转化转置连接的端部分别设有左芯材压缩材料件111和右芯材压 缩材料件112，得到安装压缩材料后的核心受力构件。

6)、对套管14两端截面打用于焊接的坡口；

7)、把所述安装压缩材料后的核心受力构件穿过套管14，使安装压缩材料后的核心受力构件两端露出套管14部分的长度基本一致。

8)、在左盖板151和右盖板152上分别开始用于穿过左向第一转化板21与左向第二转化板22和右向第一转化板23与右向第二转化板24的左安装孔191和右安装孔192；

9)、把左盖板151通过左安装孔191安装在所述安装压缩材料后的核心受力构件左端；

10)、通过焊接方式把左盖板151和套管14左端进行连接；

11)、保证左向第一转化板21与左向第二转化板22伸出盖板151的长度为290mm，再采用密封材料16密封左盖板151和左向第一转化板21与左向第二转化板22之间留出的缝隙；

12)、将由之前12部制作所得的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑的半成品竖起，采用密封材料16密封盖板151和左向第一转化板21与左向第二转化板22之间缝隙的一端在下，该端的核心受力构件并不受力；

13)、在由套管14、所述核心受力构件、左盖板151及密封材料、各种压缩材料所形成的一端开口的空腔浇注灌浆料13，等灌浆料13当灌浆料13的强度大于等于其强度设计值的70％时，把新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑的半成品放平；

14)、把右盖板152通过右安装孔192安装在所述新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑的半成品核心受力构件的右端；

15)、通过焊接方式把右盖板152和套管14右端进行连接；

16)、采用密封材料16密封右盖板152和右向第一转化板23与右向第二转化板24之间留出的缝隙，得到新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑；

17)、在左节点板171和右节点板172开设连接螺栓孔，再通过焊接方式(围焊连接)在左节点板171和右节点板172上对应左向第一转化板21、左向第二转化板22、右向第一转化板23、右向第二转化板24处设置左向第一连接加劲板181，左向第二连接加劲板182，右向第一连接加劲板183，右向第二连接加劲板184。

18)、将新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑通过左连接螺栓群101和右连接螺栓群102分别连接于左节点板171和右节点板172上，即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，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；

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，节点板位于伸出所述盖板的第一转化板和第二转化板之间且通过连接螺栓群将第一转化板的外端部、节点板的端部、第二转化板的外端连接。

2.如权利要求1所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，其特征在于：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。

3.如权利要求1或2所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，其特征在于：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。

4.如权利要求1或2所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，其特征在于：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。

5.如权利要求1或2所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，其特征在于：在所述核心受力单元的两侧中部设有防滑装置。

6.如权利要求5所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述防滑装置为凸起。

7.如权利要求1或2所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，其特征在于：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。

8.如权利要求1或2所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑，其特征在于：所述套管为圆钢管、方钢管、矩形钢管或菱形钢管。

9.一种如权利要求1所述的新型螺栓转化式防屈曲耗能支撑的制作工艺，其特征在于：所述制作工艺包括如下步骤：

(1)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；

(2)将芯材压缩材料件安装在所述核心受力单元的端部，将螺栓压缩材料件分别安装在所述第一转化螺栓群的螺母端和螺帽段；

(3)所述套管的两端安装盖板并形成封闭空腔，把安装压缩材料后的核心受力构件穿过套管，使第一转化板和第二转化板的外端分别穿过盖板露出套管；

(4)将套管竖向布置，向所述封闭空腔浇注灌浆料，等到所述灌浆料的强度满足设计值，将套管平放；

(5)通过连接螺栓群将第一转化板的外端部、节点板的端部、第二转化板的外端连接。

10.如权利要求9所述的制作工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，将转化压缩材料件安装在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。