CN115405010A - 一种耗能节段及一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及房建工程结构抗震与消能减震技术领域，特别涉及一种耗能节段及一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，所述耗能节段包括外围约束构件、第一耗能芯材和第二耗能芯材，第一耗能芯材包括低屈服点钢材构件，第二耗能芯材包括高强钢材构件，第一耗能芯材和第二耗能芯材在节段截断面呈对称设置。两种不同材料的耗能芯材分工明确，充分发挥各自材料优点，且能够确保纵向传力可靠，所述支撑构造包括偶数个的耗能节段，若干耗能节段在支撑主体跨中两侧相对设置，相对及相邻设置的两个耗能节段的第一耗能芯材和第二耗能芯材在节段截断面呈反向设置，使每个耗能节段的耗能及承载能力得到充分利用，提高了框架加强的安全性和使用耐久性。

Description

一种耗能节段及一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造

技术领域

本发明涉及房建工程结构抗震与消能减震技术领域，特别涉及一种耗能节段及一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造。

背景技术

随着我国基础设施建设快速发展和四新技术更新迭代，复杂结构形式、多样化造型的建筑不断涌现，导致不规则的平面或竖向结构布置问题。当遭遇地震作用时，这些问题容易使结构产生严重的扭转效应或由于刚度突变形成薄弱层；尤其针对结构抗侧刚度有限的纯抗弯钢框架体系，受荷载作用下过大侧向位移限制，造成应用高度严重受限。虽然框架—支撑体系能增大结构抗侧刚度，但支撑构造在大震作用下受压容易发生屈曲造成本身或连接构造失效，同时屈曲变形后很难有效地消耗框架结构的地震能量，因此，研发构造合理且延性良好的防屈曲耗能支撑构架，对于保证新建结构和既有结构的抗震安全性具有很强的现实意义。

现有的防屈曲支撑在构造上通常由内核钢芯、外围约束构件和两者之间的无黏结隔离材料组成，依靠外部约束构件约束内部核心构件的屈曲，并通过核心构件的非弹性变形来达到耗能目的，相比普通支撑而言，其内部核心可从一阶屈曲发展为多阶屈曲从而达到全截面屈服而非破坏，从而提供稳定的承载力和耗能能力。但是，现有的防屈曲支撑除节点区域外，一般采用相同截面或材料均匀分布的构造，一般单纯依靠钢板芯材的塑性变形耗能，低屈服点钢板芯材通常在拉-压作用下出现较大变形，若得不到有效约束则无法有效贡献耗能性能，而高屈服点钢板芯材通常延性有限，如果处于不合适的往复变形状态往往使其高强性能得不到有效发挥，同时，当大变形下框架结构梁柱产生较大弯曲变形对支撑构造相连节点部位造成显著的张开或闭合效应时，既可能使梁柱端剪力显著增加，又可能引起偏心并改变支撑构造的轴向传力路径，不仅容易出现在有一定时间持续但地震荷载不大的情况下就提早出现屈曲，而随后当地震荷载增大时可能已经丧失了足够的承载能力及抗侧刚度的情况，而且容易在支撑中部出现较大的屈曲应力，尤其对于长度较大的支撑更为不利，造成支撑中部屈曲及损伤，而其余部位的材料强度得不到充分发挥，造成内部核心构件未有效耗能便出现外部约束构件破坏的情况。

中国专利CN206337880U（一种复合双板式钢管混凝土防屈曲支撑结构，公告日2017.07.18）、中国专利申请CN104532977A（一种预应力索撑型防屈曲支撑，公告日2015.04.25），采用组合截面方式，但是，当截面存在一定面外变形或偏心时，防屈曲支撑可能出现抗拉压不平衡现象，内部核心构件发生过大的局部或单侧屈服，消耗过多耗能储备，从而降低了支撑对持续较大地震力的抵御能力和安全性储备，影响支撑对于加强框架的安全性和正常使用的耐久性；若出现局部损伤，其受损耗能部件也无法独立更换，不利于震后结构加固及恢复，且约束截面过大容易造成支撑自重过大，不仅使其承受较大的附加地震惯性力，加剧不必要的损伤，而且给安装和运输造成不便影响。

因此，目前亟需要一种技术方案，以解决现有防屈曲支撑采用相同截面或材料均匀分布的构造，无法充分发挥组成材料耗能优势，影响支撑对于加强框架的安全性和正常使用的耐久性，且无法独立更换，不利于震后结构加固及恢复，给安装和运输造成不便影响的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术问题，提供了一种耗能节段及一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种耗能节段，包括外围约束构件、第一耗能芯材和第二耗能芯材，所述第一耗能芯材和所述第二耗能芯材沿节段纵向平行设置且纵向端部通过螺栓连接于所述外围约束构件，所述第一耗能芯材包括低屈服点钢材构件，所述第二耗能芯材包括高强钢材构件，所述第一耗能芯材和所述第二耗能芯材在节段截断面呈对称设置。

本发明的一种耗能节段，通过采用两种不同屈服强度的构件作为耗能芯材，当耗能节段承受轴向拉力和压力时，位于节段截断面一侧的低屈服点钢材构件的第一耗能芯材将发生非弹性轴向变形，有效消耗地震能量，位于另一侧的高强钢材构件保持一定的弹性承载力和抗侧移刚度，不至于在一定时间持续但地震荷载不大的情况下较早退出工作，两种不同材料的耗能芯材分工明确，充分发挥各自材料优点，同时，耗能芯材采用螺栓进行纵向连接固定，不仅能够确保纵向传力可靠，而且形成装配式结构，有利于震后结构加固及恢复。

作为本发明的优选方案，所述第一耗能芯材和所述第二耗能芯材均包括钢板构件，所述钢板构件包括位于纵向两端的连接部和位于中部的拉伸部，所述连接部与所述拉伸部之间设置圆弧过渡段，所述连接部的宽度大于所述拉伸部宽度，所述连接部厚度大于所述拉伸部厚度。形成整体呈狗骨状的耗能芯材构造，通过圆弧过渡段将拉伸和压缩变形控制在拉伸部的有效长度内，避免固定部与发生过大拉伸变形或受压屈曲。

作为本发明的优选方案，所述外围约束构件包括设置在节段纵向两端的端板，两个所述端板之间设置侧板和波纹盖板，所述波纹盖板的波肋方向与节段纵向垂直，所述波纹盖板的波纹边与所述侧板连接，所述侧板包括延性结构件。利用波纹板材特有的“手风琴效应”能自由伸缩及波肋横向刚度为零的特性，使外围约束构件不会影响受力作用下耗能芯材的耗能及承载能力的充分发挥。

作为本发明的优选方案，所述外围约束构件截面呈矩形或正方形，所述外围约束构件包括平行设置的两个所述波纹盖板和平行设置的两个所述侧板。使节段主轴方向的惯性矩、回转半径、截面抗弯模量均相同，提高节段稳定性，而且节段具有表面平整、无死角、外表面积小等特点，有利于节省防腐和防火涂料的使用，便于防尘。

作为本发明的优选方案，所述外围约束构件内填装无黏结填充物或设置抗弯加固构件，所述外围约束构件内沿节段纵向贯通设置预应力锚固件。通过无黏结填充物包裹耗能芯材，限制其弯曲及面外变形，避免其受压屈曲，减小或消除耗能芯材在轴力作用下传递给外围约束构件的附加力，使低屈服点耗能芯材在受拉与受压时均能达到屈服而不会发生屈曲，高强耗能芯材也可以较好发挥其轴向强度高的优点。

一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，包括支撑本体，所述支撑本体设置偶数个的耗能节段，纵向相邻的两个所述耗能节段之间可拆卸连接杆件段，若干所述耗能节段在所述支撑主体跨中两侧相对设置，相对及相邻设置的两个所述耗能节段的第一耗能芯材和第二耗能芯材在节段截断面呈反向设置。

本发明的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，采用多段式构造，各节段之间有效区分，充分发挥各组成材料优点，实现组合截面传力有效性，同时，可拆卸连接实现支撑本体的装配化，方便安装和施工，可灵活拆卸方便运输，且可实现对耗能节段的独立更换，便于检修及可重复利用支撑承载后保持完好无损的构件，同时，偶数个耗能节段在支撑本体纵向呈第一耗能芯材和第二耗能芯材交替布置状态，使支撑本体在跨中两侧主轴方向截面惯性矩相当，面内和面外稳定性能相近，整体稳定性较好，在偏心作用下跨中出现附加弯矩时，位于跨中两侧耗能节段的耗能及承载能力能得到充分利用，避免了支撑因抗拉压不平衡现象而导致的内芯耗能不充分的问题，不会出现偏心作用下支撑本体单侧强度及稳定性丧失的问题，使每个耗能节段的耗能及承载能力得到充分利用，提高了框架加强的安全性和使用耐久性。

作为本发明的优选方案，所述杆件段为非屈曲段，第一耗能芯材和第二耗能芯材的轴向延长线对应所述杆件段的外壁。

作为本发明的优选方案，所述杆件段包括钢壳构件，所述钢壳构件包括纵向贯通所述杆件段的波肋。利用波纹板具有较大面外刚度及剪切屈服强度高的优点，提高杆件段的承载效率，相比于具有相同承载力的同类平直段杆件段，自重更小，有利于降低地震惯性力，且节省材料。

作为本发明的优选方案，所述支撑本体两端部设置端部连接段，所述端部连接段通过杆件段连接所述耗能节段，所述端部连接段包括约束套筒，所述约束套筒内设置预应力锚固件的锚具，预应力锚固件纵向贯穿所述支撑本体。通过预应力锚固件提供预应力，提高无黏结填充物的开裂荷载，有效防止或延缓无黏结填充物受拉开裂，并将预应力锚固件的拉力稳定传递到无黏结填充物，进一步提高耗能节段的耗能及承载能力。

作为本发明的优选方案，所述约束套筒内设置与所述支撑本体纵向平行的加劲肋板，所述约束套筒端部设置与所述支撑本体纵向垂直的加劲端板，所述加劲端板设置外伸段，所述外伸段设置安装孔。进一步提高支撑主体端部的连接强度和稳定性。

作为本发明的优选方案，所述约束套筒内填装无黏结填充物。进一步增大支撑本体的整体刚度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的一种耗能节段：

1、通过采用两种不同屈服强度的构件作为耗能芯材，两种不同材料的耗能芯材分工明确，充分发挥各自材料优点，有效消耗地震能量，不至于在一定时间持续但地震荷载不大的情况下较早退出工作；

2、耗能芯材采用螺栓进行纵向连接固定，不仅能够确保纵向传力可靠，而且形成装配式结构，有利于震后结构加固及恢复。

本发明的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造：

1、通过采用多段式构造，各节段之间有效区分，充分发挥各组成材料优点，实现组合截面传力有效性，实现支撑本体的装配化，方便安装和施工，可灵活拆卸方便运输，且可实现对耗能节段的独立更换，便于检修及可重复利用支撑承载后保持完好无损的构件；

2、偶数个耗能节段在支撑本体纵向呈第一耗能芯材和第二耗能芯材交替布置状态，使支撑本体在跨中两侧主轴方向截面惯性矩相当，面内和面外稳定性能相近，整体稳定性较好，在偏心作用下跨中出现附加弯矩时，位于跨中两侧耗能节段的耗能及承载能力能得到充分利用，避免了支撑因抗拉压不平衡现象而导致的内芯耗能不充分的问题，不会出现偏心作用下支撑本体单侧强度及稳定性丧失的问题，使每个耗能节段的耗能及承载能力得到充分利用，提高了框架加强的安全性和使用耐久性。

附图说明

图1是本发明的一种耗能节段的结构示意图；

图2是实施例1中所述耗能结构的内部结构示意图；

图3是实施例1中所述第一耗能芯材的结构示意图；

图4是本发明的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造的结构示意图；

图5是本发明的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造的内部结构示意图；

图6是图5中A-A剖面的结构示意图；

图7是图5中B-B剖面的结构示意图；

图8是图5中C-C剖面的结构示意图；

图9是图5中D-D剖面的结构示意图。

图标：

11-外围约束构件，111-端板，112-侧板，113-波纹盖板，12-第一耗能芯材，13-第二耗能芯材，14-螺栓，21-连接部，22-圆弧过渡段，23-拉伸部，3-无黏结填充物，4-预应力锚固件，5-耗能节段，6-杆件段，61-波纹边，62-波纹板，63-平面板，7-端部连接段，71-约束套筒，72-加劲肋板，73-加劲端板，74-外伸段，75-安装孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-图3所示，一种耗能节段，包括外围约束构件11、第一耗能芯材12和第二耗能芯材13，第一耗能芯材12和第二耗能芯材13沿节段纵向平行设置且端部通过高强螺栓14连接于外围约束构件11，第一耗能芯材12包括低屈服点钢材构件，第二耗能芯材13包括高强钢材构件，第一耗能芯材12和第二耗能芯材13在节段截断面呈对称设置。

本实施例的一种耗能节段，通过采用两种不同屈服强度的构件作为耗能芯材，当耗能节段5承受轴向拉力和压力时，位于节段截断面一侧的低屈服点钢材构件的第一耗能芯材12将发生非弹性轴向变形，有效消耗地震能量，位于另一侧的高强钢材构件的第二耗能芯材13保持一定的弹性承载力和抗侧移刚度，不至于在一定时间持续但地震荷载不大的情况下较早退出工作，两种不同材料的耗能芯材分工明确，充分发挥各自材料优点。

优选的，高强钢材包括符合《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的Q460以上牌号结构钢材、符合《建筑结构用钢板》GB/T 19879的Q460GJ及以上牌号结构钢材；低屈服点钢材包括材料屈服强度Fy=100～165MPa 的钢材。

优选的，所述外围约束构件11包括延性构件，使外围约束构件11具有延性，不会阻碍轴向拉力和压力作用于耗能芯材，使两种耗能芯材在受拉与受压时具有相同的屈服强度，能够充分发挥各自材料优点。

具体的，在一些实施例中，所述外围约束构件11包括镍钛记忆合金板。充分利用记忆合金板所具有的超弹性、记忆及阻尼特性进行耗能，且不会影响两种耗能芯材各自材料优点的充分发挥，也可根据实际情况，对薄型记忆合金板采用加筋加强构造，以确保外围约束构件11的结构稳定性。

优选的，外围约束构件11包括钢壳中空结构，内填装无黏结填充物3或设置抗弯加固构件。

具体的，在一些实施例中，通过在外围约束构件11内填充无黏结填充物3包裹耗能芯材，限制其弯曲及面外变形，避免其受压屈曲，并减小或消除耗能芯材在轴力作用下传递给外围约束构件11的附加力，使两种耗能芯材在受拉与受压时具有相同的屈服强度，使低屈服点耗能芯材能达到屈服而不会发生屈曲，高强耗能芯材也可以较好发挥其轴向强度高的优点。

具体的，在一些实施例中，无黏结填充物3包括混凝土类填充料。

具体的，在一些实施例中，通过在耗能芯材靠近外围约束构件11的外侧安装纵弯加固管作为抗弯加固构件，以避免耗能芯材在压缩时发生纵弯。

优选的，外围约束构件11内沿节段纵向贯通设置预应力锚固件4。

具体的，在一些实施例中，预应力锚固件4包括预应力钢丝束、钢绞线或钢筋中的任意一种。

实施例2

如图1-图3所示，本实施例的一种耗能节段，在实施例1的基础上，以钢壳中空结构外围约束构件11为例，所述外围约束构件11包括设置在节段纵向两端的端板111，两个所述端板111之间设置侧板112和波纹盖板113，波纹盖板113的波肋方向与节段纵向垂直，波纹盖板113的波纹边与侧板112连接，所述侧板112包括延性结构板。

优选的，所述外围约束构件11包括平行设置的两个所述波纹盖板113和平行设置的两个所述侧板112，成型截断面呈矩形或正方形的耗能节段5。

具体的，在一些实施例中，截断面呈矩形或正方形的外围约束构件11的顶部和底部设置为波纹盖板113，波纹盖板113的波纹侧边与侧板112连接，波纹盖板113的直边侧边与端板111连接，侧板112作为波纹盖板113端部翼缘，使外围约束构件11对内部无黏结填充物4提供类似于套箍作用的约束。

本实施例的一种耗能节段，利用波纹板特有的“手风琴效应”能自由伸缩及波肋横向刚度为零的特性，利用延性结构板具有高弹性和高延性的特性，使外围约束构件11不会影响受力作用下耗能芯材的耗能及承载能力的充分发挥。

具体的，在一些实施例中，波纹盖板113的波纹形状可以是梯形、正弦波性、矩形等任一形状。

具体的，在一些实施例中，侧板112采用镍钛记忆合金板，充分利用记忆合金板所具有的超弹性、记忆及阻尼特性进行耗能，也可根据实际情况，对薄型记忆合金板采用加筋加强构造。

实施例3

如图3所示，本实施例的一种耗能节段，在实施例1或实施例2的基础上，第一耗能芯材12和第二耗能芯材13结构、尺寸均相同，区别仅在于材料不同，以钢板构件的第一耗能芯材12和第二耗能芯材13为例，钢板构件的第一耗能芯材12和第二耗能芯材13，在结构上均包括位于纵向两端的连接部21和位于中部的拉伸部23，连接部21与拉伸部23之间设置圆弧过渡段22，连接部21的宽度大于拉伸部23宽度，连接部21厚度大于拉伸部23厚度，钢板构件的第一耗能芯材12和第二耗能芯材13平行设置。

本实施例的一种耗能节段，连接部21在耗能芯材的纵向端部设置螺纹孔，通过高强螺栓14和刚性垫块紧固连接在外围约束构件11，通过连接部21、拉伸部23和圆弧过渡段22形成整体呈狗骨状的钢板构件的耗能芯材构造，通过圆弧过渡段22将拉伸和压缩变形控制在拉伸部23的有效长度内，避免连接部21发生过大拉伸变形或受压屈曲。

优选的，圆弧过渡段23的圆弧起始点与节段端板111内壁的距离M为3倍端板111厚；圆弧过渡段23的圆弧曲率半径R为中部拉伸部23宽度N的3倍。该结构状态下，能够有效避免圆弧过渡段23出现较大的应力集中现象，使应力沿耗能芯材纵向均匀分布，增加位于耗能芯材纵向的均匀应力段。

具体的，在一些实施例中，第一耗能芯材12和第二耗能芯材13可以采用钢板、钢棒、钢杆件或其他任意形状。

实施例4

如图1-图9所示，一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，包括支撑本体，所述支撑本体设置偶数个的耗能节段5，纵向相邻的两个所述耗能节段5之间可拆卸连接非屈曲杆件段6，若干所述耗能节段5在所述支撑主体跨中两侧相对设置，相对及相邻设置的两个所述耗能节段5的第一耗能芯材12和第二耗能芯材13在节段截断面呈反向设置。

本实施例的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，以单个支撑本体设置两个耗能节段5为例，两个耗能节段5之间设置非屈曲杆件段6，杆件段6在自身纵向两端设置端部连接板，两个耗能节段5分别与杆件段6的端部连接板通过高强螺栓14连接，高强螺栓14同时连接位于耗能节段5内的第一耗能芯材12和第二耗能芯材13，两个耗能节段5整体沿支撑本体跨中相对设置，且耗能芯材与支撑本体轴向平行，形成由非屈曲杆件段6与屈曲耗能节段5组合的多段式构造的支撑本体，实现组合截面传力有效性。

优选的，第一耗能芯材12和第二耗能芯材13在支撑本体纵向的延长线对应于杆件段6外壁，使耗能节段5在受到弯曲作用时成为支撑本体中发挥主导作用的承载和耗能构件。

优选的，两个耗能节段5的第一耗能芯材12和第二耗能芯材13在节段截断面呈反向设置，即，其中一个耗能节段5的第一耗能芯材12在支撑本体纵向对应另一耗能节段5的第二耗能芯材13，以便支撑本体在跨中两侧主轴方向截面惯性矩相当，稳定性较好，当偏心作用下跨中出现附加弯矩时，位于跨中两侧的耗能节段5的耗能及承载能力能够得到充分利用，避免了支撑本体因抗拉压不平衡现象而导致的内芯耗能不充分的问题，提高了框架-支撑体系的安全性和使用耐久性。

本实施例的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，各节段之间有效区分，充分发挥各组成材料优点，实现支撑本体的装配化，方便安装和施工，可灵活拆卸方便运输，且可实现对耗能节段5的独立更换，便于检修及可重复利用支撑承载后保持完好无损的构件，同时，支撑本体两主轴截面惯性矩相当，使其稳定性能相近，使支撑本体整体稳定性较好，在偏心作用下跨中出现附加弯矩，截断面存在不大的面外变形或偏心时，通过耗能节段5内低屈服点的第一耗能芯材12的非弹性轴向变形来消耗框架结构的地震能量，通过耗能节段5内高屈服点的第二耗能芯材13保证支撑本体具有一定轴向承载力和抗侧移刚度，使不会出现偏心作用下支撑本体单侧强度及稳定性丧失的问题，使每个耗能节段5的耗能及承载能力得到充分利用。

实施例5

如图1-图9所示，本实施例的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，在实施例4的基础上，所述杆件段6为钢壳构件的非屈曲段，杆件段6包括纵向贯通的波肋，在杆件段6的截断面形成至少一段波纹边61。

优选的，本实施例中的杆件段6为钢板组合形成的非屈曲空心杆件段6，杆件段6截断面为矩形或正方形。

具体的，杆件段6的截断面形状、面积均可根据实际情况进行调整，也可根据实际情况设置为其他非屈曲实心结构件，或通过调整填筑材料、调整截断面面积等，实现其抗屈曲性能的调整，确保位于跨中的杆件段6始终处于弹性范围内，并通过内部预应力锚固件4的耗能能力充当保险丝作用，确保杆件段6的长时间稳定使用，避免普通节段构造屈曲部分与非屈曲部分的抗拉压承载力差异显著的缺陷。

优选的，本实施例以截断面为正方形的空心杆件段6为例，杆件段6的相对两侧面设置为波纹板62，形成沿支撑主体纵向的波肋，另外两个侧面设置为平面板63，利用波纹板62具有较大面外刚度及剪切屈服强度高的优点，提高杆件段6的承载效率，相比于具有相同承载力的同类平直段杆件段6，自重更小，有利于降低地震惯性力，且节省材料。

优选的，与外围约束构件11的顶部和底部设置为波纹盖板113相对应，本实施例的杆件段6的顶面和底面设置为平面板63，两侧面设置为波纹板62，即，外围约束构件11的波纹盖板113与杆件段6的波纹板62在支撑本体纵向错位设置。

具体的，在一些实施例中，空心杆件的杆件段6内可选择性的填充无黏结填充物3或设置抗弯加固构件以增大刚度。

具体的，在一些实施例中，波纹板62的波纹形状可以是梯形、正弦波性、矩形等任一形状。

实施例6

如图1-图9所示，本实施例的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，在实施例4和实施例5的基础上，支撑本体两端部设置端部连接段7，端部连接段7包括约束套筒71，约束套筒71内设置与所述支撑本体纵向平行的加劲肋板72，所述约束套筒71端部设置与所述支撑本体纵向垂直的加劲端板73，所述加劲端板73设置外伸段74，所述外伸段74设置安装孔75，约束套筒71内设置预应力锚固件4的锚具，预应力锚固件4纵向贯穿所述支撑本体。

本实施例的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，以单个支撑本体设置两个耗能节段5为例，两个耗能节段5之间通过杆件段6连接，两个耗能节段5相对远离的一侧通过杆件段6连接至约束套筒71，约束套筒71为板体连接成型结构件，具有与杆件段6和耗能节段5相近的矩形或正方形截断面，约束套筒71内设置加劲肋板72，本实施例中的加劲肋板72在支撑本体截断面呈十字型，能够对约束套筒71起到较好的内部支撑作用，并呈十字型的分隔出四个用于设置锚具的张拉槽空间，张拉槽空间设置为朝向支撑本体端部的开放空间，设置紧固螺母作为锚具，使本实施例的支撑本体能够在纵向贯通设置预应力锚固件4，并将预应力锚固件4的拉力稳定传递到无黏结填充物3上，进行各节段的有效连接以及加强。

具体的，在一些实施例中，约束套筒71内还设置有与支撑本体截断面平行的锚垫板，锚垫板在约束套筒71内分隔成型填充空间，一方面方便对预应力锚固件4的端部进行锚具固定，另一方面也可根据实际情况对约束套筒71采用无黏结填充物3进行填装，进一步增大支撑本体的整体刚度。

具体的，在一些实施例中，杆件段6、约束套筒71和耗能节段5内均采用无黏结填充物3进行填装，并通过预应力钢丝束、钢绞线或钢筋等预应力锚固件4，通过端部锚固为支撑本体内部填充提供预应力。

具体的，以采用混凝土作为无黏结填充物4为例，支撑本体成型时，首先将预应力锚固件4穿过约束套筒71内锚垫板上的预留孔洞，并将预应力锚固件4预埋在耗能节段5的填充物内，排布好预应力锚固件4后，旋紧张拉槽内预应力锚固件4上的待张拉锚固螺母，待混凝土凝固到设计强度后进行机械张拉，有效防止或延缓混凝土类无黏结填充物或填充料的受拉开裂，提高混凝土类无黏结填充物或填充料的开裂荷载，并进一步提高耗能节段5的耗能及承载能力。

具体的，在一些实施例中，加劲端板73具有沿支撑本体截断面方向的外扩部分，使加劲端板73的板面面积甚至大于耗能节段5的截断面面积，以提高加劲端板73的连接强度和稳定性。

具体的，在一些实施例中，约束套筒71具有与杆件段6和耗能节段5相近的矩形或正方形截断面，使支撑本体在整体上截断面外形相对统一，位于跨中两侧的两个主轴方向的惯性矩和回转半径、截面抗弯模量相同，稳定性较好，且支撑本体整体具有表面平整、无死角以及外表面积小的特点，有利于节省防腐和防火涂料，并便于除尘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耗能节段，其特征在于，包括外围约束构件（11）、第一耗能芯材（12）和第二耗能芯材（13），所述第一耗能芯材（12）和所述第二耗能芯材（13）沿节段纵向平行设置且纵向端部通过螺栓（14）连接于所述外围约束构件（11），所述第一耗能芯材（12）包括低屈服点钢材构件，所述第二耗能芯材（13）包括高强钢材构件，所述第一耗能芯材（12）和所述第二耗能芯材（13）在节段截断面呈对称设置。

2.如权利要求1所述的一种耗能节段，其特征在于，所述第一耗能芯材（12）和所述第二耗能芯材（13）均包括钢板构件，所述钢板构件包括位于纵向两端的连接部（21）和位于中部的拉伸部（23），所述连接部（21）与所述拉伸部（23）之间设置圆弧过渡段（22），所述连接部（21）的宽度大于所述拉伸部（23）宽度，所述连接部（21）厚度大于所述拉伸部（23）厚度。

3.如权利要求1所述的一种耗能节段，其特征在于，所述外围约束构件（11）包括设置在节段纵向两端的端板（111），两个所述端板（111）之间设置侧板（112）和波纹盖板（113），所述波纹盖板（113）的波肋方向与节段纵向垂直，所述波纹盖板（113）的波纹边与所述侧板（112）连接，所述侧板（112）包括延性结构板。

4.如权利要求3所述的一种耗能节段，其特征在于，所述外围约束构件（11）截面呈矩形或正方形，所述外围约束构件（11）包括平行设置的两个所述波纹盖板（113）和平行设置的两个所述侧板（112）。

5.如权利要求1所述的一种耗能节段，其特征在于，所述外围约束构件（11）内填装无黏结填充物（3）或设置抗弯加固构件，所述外围约束构件（11）内沿节段纵向贯通设置预应力锚固件（4）。

6.一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，其特征在于，包括支撑本体，所述支撑本体设置偶数个如权利要求1所述的耗能节段（5），纵向相邻的两个所述耗能节段（5）之间可拆卸连接杆件段（6），若干所述耗能节段（5）在所述支撑主体跨中两侧相对设置，相对及相邻设置的两个所述耗能节段（5）的第一耗能芯材（12）和第二耗能芯材（13）在节段截断面呈反向设置。

7.如权利要求6所述的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，其特征在于，所述杆件段（6）为非屈曲段，第一耗能芯材（12）和第二耗能芯材（13）的轴向延长线对应所述杆件段（6）的外壁。

8.如权利要求7所述的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，其特征在于，所述杆件段（6）包括钢壳构件，所述钢壳构件包括纵向贯通所述杆件段（6）的波肋。

9.如权利要求6所述的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，其特征在于，所述支撑本体两端部设置端部连接段（7），所述端部连接段（7）通过杆件段（6）连接所述耗能节段（5），所述端部连接段（7）包括约束套筒（71），所述约束套筒（71）内设置预应力锚固件（4）的锚具，预应力锚固件（4）纵向贯穿所述支撑本体。

10.如权利要求9所述的一种节段式组合防屈曲耗能支撑构造，其特征在于，所述约束套筒（71）内设置与所述支撑本体纵向平行的加劲肋板（72），所述约束套筒（71）端部设置与所述支撑本体纵向垂直的加劲端板（73），所述加劲端板（73）设置外伸段（74），所述外伸段（74）设置安装孔（75）。

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