一种金属耗能支撑的制作方法

1.本发明涉及建筑消能减震领域，具体涉及一种节约建材消耗，耗能密度高的金属耗能支撑。


背景技术：

2.金属耗能装置是一种用于建筑结构减震的装置，它是通过金属材料的塑性变形来吸收地震等外部力量，减少建筑结构的振动幅度，以达到减震效果的装置。其主要工作原理是利用金属材料的塑性变形特性，当建筑结构受到地震等外部力量作用时，金属耗能装置内部的金属材料会发生塑性变形，将部分地震输入能量吸收并转化为热能，从而减少结构的震动幅度。金属耗能装置的性能稳定，不受温度、湿度、频率等因素影响，耐久性和抗疲劳性能良好，可以适用于各种不同类型的建筑物和地震烈度区域，可以根据不同的建筑结构和环境条件进行设计和制造，适应性强。
3.现有金属耗能装置主要有金属阻尼器和屈曲约束支撑两种。其中金属阻尼器利用金属耗能板的剪切变形或者弯曲变形耗散地震能量，一般通过人字撑或者混凝土柱墩进行安装，额外消耗大量钢材和混凝土。屈曲约束支撑利用金属芯板的拉压变形耗散地震能量，设置外套筒的目的是为了防止芯板屈曲，在相同拉压变形下，支撑越长，应变越小，其耗能密度也较小。
4.现有金属阻尼器和屈曲约束支撑在实际应用时都存在一定的局限性，具体如下：
5.金属阻尼器：通过人字撑或者混凝土柱墩进行安装，额外消耗大量钢材和混凝土；不同尺寸和参数的阻尼器，需要单独进行分析、设计并加工，增加了研发成本，限制了加工效率。
6.屈曲约束支撑：在相同拉压变形下，支撑越长，应变越小，其耗能密度也越小；支撑长度一般较长，加工困难，运输不方便，吊装和安装困难；加工精度要求高，否则支撑两端连接孔位不匹配将造成无法安装。
7.针对现有金属阻尼器和屈曲约束支撑所存在的不足，也有一些改进方案被提出，例如，中国发明专利cn112503125a提出了一种螺旋式摩擦型金属阻尼器，其包括螺旋杆组件、多个耗能部、多个自复位部和外套管组件，多个耗能部和多个自复位部。其通过耗能部中旋转片与外套管组件之间的摩擦将地震能量转化为热能进行消耗。这种基于摩擦型金属阻尼器在实际应用过程中存在可靠性的问题，存在失效的可能性；同时基于摩擦来实现耗能，相应的耗能密度不高，实用性不强。
8.因此，如何有效减少金属耗能支撑的建材消耗，提高耗能密度并降低安装难度成为本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

9.针对现有金属耗能支撑存在耗能密度低且安装不方便的问题，本发明的目的在于提供一种节约建材消耗，耗能密度高，安装简单的金属耗能支撑。
10.为了达到上述目的，本发明提供了一种金属耗能支撑，包括外套筒连接端，内芯杆连接端，至少一组耗能模块；
11.所述耗能模块包括外套筒和内芯杆，所述内芯杆上设置有金属耗能板，所述外套筒的内壁上设置有耗能限位组件，所述内芯杆安置在所述外套筒中，所述内芯杆上的金属耗能板与所述外套筒内壁上耗能限位组件之间形成限位配合；所述内芯杆与外套筒之间在轴向上发生相对移动时，所述内芯杆上金属耗能板将产生弯曲变形；
12.所述外套筒连接端与外套筒的一端连接，并与外套筒内的内芯杆之间形成一定间隙；所述内芯杆与外套筒的另一端内的内芯杆连接，并与外套筒的另一端之间形成一定间隙。
13.在本发明的一些实例中，所述内芯杆上的金属耗能板采用连续方式沿内芯杆延伸方向分布。
14.在本发明的一些实例中，所述的外套筒内壁上的耗能限位组件采用连续方式沿外套筒延伸方向分布。
15.在本发明的一些实例中，所述内芯杆上的金属耗能板采用螺旋结构沿内芯杆的延伸方向连续方式分布在内芯杆的四周。
16.在本发明的一些实例中，所述外套筒内壁上的耗能限位组件采用螺旋结构沿外套筒的延伸方向连续分布在外套筒内壁上。
17.在本发明的一些实例中，所述外套筒连接端与外套筒的一端之间采用螺旋连接结构进行连接。
18.在本发明的一些实例中，所述内芯杆与外套筒的另一端内的内芯杆之间采用螺旋连接结构进行连接。
19.在本发明的一些实例中，所述金属耗能支撑中多个耗能模块之间基于可拆卸的连接结构依次连接组合在一起形成多级耗能模块。
20.在本发明的一些实例中，所述多级耗能模块中，相邻耗能模块中的外套筒之间进行可拆卸连接组合；相邻耗能模块中的内芯杆之间也进行可拆卸连接组合。
21.本发明提供的金属耗能支撑，通过采用耗能支撑形式和金属弯曲变形耗散地震能量的方式，能够有效综合传统金属阻尼器和屈曲约束支撑的优点，并采取了模块化装配式，大大提高其实用性。
22.本发明提供的金属耗能支撑在实际应用时，相对于现有方案具有如下技术优点：
23.1)节约建材消耗，提高安装效率；
24.2)耗能密度和减震效果可大幅提高，可有效降低建筑地震响应和损伤；
25.3)可将超长支撑分段加工、运输、吊装和安装，大幅降低各个环节的难度，节省成本和工期；
26.4)可实现规格化生产，灵活组合，适配各类应用场景和安装位置；
27.5)具有安装误差容错机制，可实现在一定尺寸偏差情况下的顺利安装。
附图说明
28.以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
29.图1a为本发明提供的金属耗能支撑的整体结构示意图；
30.图1b为本发明提供的金属耗能支撑的侧视图与立面图；
31.图1c为本发明提供的金属耗能支撑的剖视图；
32.图2a为本发明提供的金属耗能支撑分体状态的立体示例图；
33.图2b为本发明提供的金属耗能支撑分体状态的侧视图；
34.图3为本发明中外套筒的结构示意图；
35.图4a为本发明中带螺旋金属耗能板的内芯杆的立体结构示意图；
36.图4b为本发明中带螺旋金属耗能板的内芯杆的侧视图与立面图；
37.图5为本发明中内芯杆和外套筒的组合示意图；
38.图6为本发明提供的金属耗能支撑的第一应用实例示意图；
39.图7为本发明提供的金属耗能支撑的第二应用实例示意图。
40.附图标记：
41.1.外套筒连接端；11.连接筒体；12.连接件；13.内螺纹；
42.2.内芯杆连接端；21.座体；22.连接螺杆；23.连接件；
43.3.外套筒；31.金属套筒；32.螺旋导轨；33.外侧螺纹；34.内侧螺纹；
44.4.内芯杆；41.金属芯杆；42.螺旋金属耗能板；43.螺杆；44.螺纹洞。
45.5.间隙；6.间隙。
具体实施方式
46.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
47.针对现有金属阻尼器或屈曲约束支撑所存在的问题，本发明摒弃现有耗能支撑主要依靠金属拉压变形耗散地震能量的设计方案，在采用支撑连接形式的基础上，创新采用螺旋金属耗能片作为耗能主体，将金属拉压变形转换为金属弯曲变形而耗散地震能量，这样即有效提高耗能密度，同时基于支撑连接结构形式，有效节省连接用的大量钢材或混凝土材料。
48.参见图1a与图1b，其所示为本发明给出的新型金属耗能支撑的一种构成示例。
49.由图可知，本金属耗能支撑在构成上主要包括外套筒连接端1、内芯杆连接端2、外套筒3和内芯杆4，这几个部分。
50.其中，外套筒3整体为中空结构，用于承载其他的构成部件，以形成耗能支撑的主体结构。
51.为便于与内芯杆4进行组合，该外套筒3的内壁上设置有耗能限位组件，该耗能限位组件能够与内芯杆4上的金属耗能板配合，对金属耗能板沿外套筒3轴向的移动形成限位。
52.这里对于外套筒3的具体结构形式不加以限定，只要能够满足上述结构特点即可。
53.与之配合的，本金属耗能支撑中的内芯杆4作为主要的耗能组件，其上设置有相应的金属耗能板，该内芯杆4整体安置在外套筒3中，并且其上的金属耗能板与外套筒3内壁上的耗能限位组件形成限位配合，由此形成一个耗能模块。这样当耗能模块受力，致使内芯杆4与外套筒3之间在轴向上发生相对移动时，内芯杆4上金属耗能板与外套筒3内壁上的耗能限位组件之间相互将产生轴向移动的限位干涉，内芯杆4上的金属耗能板在外套筒3内壁上
的耗能限位组件的限位干涉作用下，将发生金属耗能板弯曲变形来实现耗能。
54.本金属耗能支撑中的外套筒连接端1与内芯杆连接端2作为连接部件，设置在由外套筒3与内芯杆4配合构成的耗能模块的两端，分别用于与相应的待支撑主体结构进行连接。
55.其中，外套筒连接端1设置在耗能模块的一端，并与耗能模块中最近的内芯杆4之间留有一定间隙，内芯杆连接端2设置在耗能模块的另一端，并与耗能模块中最近的外套筒3之间留有一定间隙，作为支撑压缩变形的预留空间。
56.具体的，外套筒连接端1只与耗能模块一端的外套筒3进行连接，且与耗能模块中的内芯杆4不连接，两者之间留有一定间隙；与此同时，内芯杆连接端2只与耗能模块另一端的内芯杆4进行连接，且与耗能模块该端中的外套筒3不连接，在两者之间留有一定间隙，作为支撑压缩变形的预留空间。
57.如此设置的外套筒连接端1与内芯杆连接端2能够将受到的力传递给内芯杆4或外套筒3，使得内芯杆4与外套筒3之间能够产生轴向的相对移动，再基于两者之间的轴向限位配合，致使内芯杆4上的金属耗能板弯曲变形来实现耗能。
58.在本发明的一些实施方式中，为了提高耗能模块中内芯杆4与外套筒3之间金属弯曲变形耗能配合的效果，内芯杆4上的金属耗能板采用连续方式分布在内芯杆4的四周，与此同时，外套筒3内壁上的耗能限位组件同步采用连续方式分布在的外套筒3内壁上。
59.具体的，内芯杆4上的金属耗能板采用螺旋结构沿内芯杆4的延伸方向连续方式分布在内芯杆4的四周；再者外套筒3内壁上的耗能限位组件也采用相配合的螺旋结构沿外套筒3的延伸方向连续分布在外套筒3内壁上。
60.这样能够极大的增加内芯杆4上的金属耗能板与外套筒3内壁上的耗能限位组件之间发生限位干涉的配合面积，从而大大提高金属弯曲变形耗能效果。
61.在本发明的一些实施方式中，外套筒连接端1与外套筒3之前的连接，优选采用螺旋连接方式，同时内芯杆连接端2与内芯杆4之间也优先螺旋连接方式，这样形成可调的装配式连接结构，从而使得所构成的金属耗能支撑具有安装误差容错机制，基于调节的螺旋连接结构，金属耗能支撑在安装时，通过相应连接端的旋转，可实现支撑长度的微调，实现在一定尺寸偏差情况下的顺利安装。
62.在基础上，本发明方案可进一步进行优化所给出的金属耗能支撑方案，以提高金属耗能支撑的性能。
63.针对金属耗能支撑的构成方案，可采用模块化装配式设计，通过模块化标准组件的灵活组合即可形成尺寸和参数各异的耗能支撑，可适配各种不同场合，并且安装灵活便捷。
64.针对芯杆、套筒及连接端均采取装配式构造设计，可将超长支撑分段加工、运输、吊装和安装，大幅降低各个环节的难度，节省成本和工期。
65.在此基础上，将芯杆和套筒按照标准化模块设计构建，形成一系列标准化结构的耗能模块组件，该系列耗能模块组件具有不同的尺寸和参数，同时，针对芯杆上的螺旋金属耗能片(即金属耗能板)具有不同的厚度和螺距，可实现规格化生产。实际应用中，通过不同规格组件的灵活组合，可实现支撑尺寸和耗能参数灵活可调，适配各类应用场景和安装位置。
66.这样相应的金属耗能支撑可由多个耗能模块组装在一起，每个耗能模块可从一系列标准模块化组件中自由选择和灵活组合，以实现支撑尺寸和耗能参数的灵活可调，适配各类应用场景和安装位置。
67.再者，每个耗能模块中的芯杆上的螺旋金属耗能片的尺寸和螺距均可调，同时基于各圈耗能片之间呈并联结构，在相同支撑变形下，各圈耗能片的耗能叠加，耗能密度可大幅提高。
68.由上可知，本发明给出的金属耗能支撑方案，利用金属弯曲变形耗散地震能量，支撑越长(金属耗能板越多)，耗能密度也越大。本支撑方案综合传统金属阻尼器和屈曲约束支撑的优点，既充分发挥了金属的耗能作用，又采用了支撑的连接形式，节省了连接用的大量钢材或混凝土材料。
69.针对本发明给出的金属耗能支撑方案，以下通过相应的实例来进一步说明其实现过程。
70.参见图1a-1c，其所示为本实例给出的金属耗能支撑的整体结构示例。
71.基于图示，本实例给出的金属耗能支撑在构成上主要包括外套筒连接端1，内芯杆连接端2、若干的外套筒3，以及若干的内芯杆4。
72.其中一个内芯杆4对应安置在一个外套筒3中，以形成耗能模块，由此形成多个耗能模块。
73.在此基础上，多个耗能模块之间基于可拆卸的连接结构依次连接组合在一起，形成多级耗能模块。
74.这里需要说明的，在多个耗能模块之间进行依次连接组合时，相邻耗能模块中的外套筒3之间进行可拆卸连接组合。同时相邻耗能模块中的内芯杆4之间也进行可拆卸连接组合，由此的多级耗能模块中，相应的多个外套筒3依次连接形成一体，多个内芯杆4也依次连接形成一体，可同步在外套筒内移动并进行金属弯曲变形耗能，大大提高耗能效果。
75.这里对于外套筒3与内芯杆4的数量与规格不加以限定，可根据实际需求而定。
76.为图示方案为例，该示例中分别采用3个外套筒3与3个内芯杆4，这3个外套筒3与3个内芯杆4之间依次组装配合，形成三级耗能模块。
77.进一步的，作为金属耗能支撑连接部的外套筒连接端1与内芯杆连接端2分别设置在多级耗能模块的两端，以用于与待支撑的主体结构连接。
78.这里的外套筒连接端1与多级耗能模块一端的外套筒进行可拆卸的螺接，同时与多级耗能模块中最近的内芯杆4不连接，两者之间留有一定间隙5；再者，内芯杆连接端2与多级耗能模块另一端的内芯杆4进行可拆卸的螺接，同时与该端的最近的外套筒3之间留有一定间隙6，通过间隙5与间隙6配合形成支撑压缩变形的预留空间。
79.这里需要说明的，本实例中给出的金属耗能支撑由多个耗能模块组装在一起形成，实际应用并不限于此，根据需要也可以只采用一组耗能模块，相应的耗能模块可从一系列标准模块化组件中自由选择和灵活组合，以实现支撑尺寸和耗能参数的灵活可调，适配各类应用场景和安装位置。
80.参见图3，本实例中外套筒3整体为中空的圆筒状，具体由金属套筒31和螺旋轨道32配合构成。
81.具体的，金属套筒31一端设置外侧螺纹33，另一端设置内侧螺纹34，用于多个外套
筒(3)之间的可拆卸连接组合。
82.在此基础上，金属套筒31内壁上设置有呈螺纹状分布的螺旋导轨32来作为耗能限位组件，用于与内芯杆4上的螺旋金属耗能板42配合，对其形成限位干涉。
83.该螺旋导轨32从金属套筒31的一端开始，沿金属套筒31的延伸方向以螺旋状结构分布在金属套筒31内壁上。
84.进一步参见图5，在一些实施方式中，为了提高螺旋导轨32与内芯杆4上螺旋金属耗能板42之间限位干涉配合效果，同时保证内芯杆4与金属套筒31之间组合的便捷性，螺旋导轨32优选采用横截面呈“t型槽”结构，这样便于与内芯杆4上螺旋金属耗能板42的螺旋插入，避免螺旋金属耗能板42从螺旋导轨32中脱离，保证限位干涉时配合的可靠性。
85.这里需要说明，对于螺旋导轨32的具体结构形式，并不限于上述的“t型槽”结构，根据需要也可以采用其他的结构形式，只保证与内芯杆4上螺旋金属耗能板42之间配合的稳定可靠性即可。
86.参见图2a-2b，如此结构的多个金属套筒31之间可通过其上的外侧螺纹33与相邻金属套筒31上的内侧螺纹34进行有效的螺纹连接，例如，中间金属套筒的外侧螺纹连接下一金属套筒的内侧螺纹，中间金属套筒的内侧螺纹连接上一金属套筒的外侧螺纹，由此将多个金属套筒之间依次连接形成一个整体。
87.参见图4a-4b，本实例中的内芯杆4具体由金属芯杆41和螺旋金属耗能板42配合构成。
88.具体的，金属芯杆41整体为长杆状，其一端设有外凸代螺纹的螺杆43，另一端设有内凹的螺纹洞44，该螺杆43与相应螺纹洞44相互配合，能够实现多个金属芯杆41之间的可拆卸连接组合。
89.参见图1-c，如此结构的金属芯杆41之间可通过其上的螺杆43与相邻金属芯杆41上的螺纹洞44进行有效的螺纹连接，例如，中间金属芯杆的螺杆连接上一金属芯杆的螺纹洞，中间金属芯杆的螺纹洞连接下一金属芯杆的螺杆，由此将多个金属芯杆之间依次连接形成一个整体。
90.基于上述结构的金属芯杆41，在金属芯杆41的外侧壁上设有相应的螺旋金属耗能板42，作为弯曲变形的耗能组件，用于与金属套筒31内壁上螺旋导轨32配合，能够在螺旋导轨32的限位干涉下发生弯曲变形，以耗散支撑所受到的能量。
91.该螺旋金属耗能板42在径向上相对于金属芯杆4垂直分布，同时在轴向上沿金属芯杆4的延伸方向以螺旋状结构分布在金属芯杆4外侧壁上。
92.进一步参见图5，在一些实施方式中，为了提高内芯杆4上螺旋金属耗能板42与金属套筒31内壁上的螺旋导轨32之间限位干涉配合效果，同时保证内芯杆4与金属套筒31之间组合的便捷性，该螺旋金属耗能板42的外侧端采用横截面呈“t”字型结构，该“t”字型结构与“t型槽”结构的螺旋导轨32相适配，这样便于与内芯杆4上螺旋金属耗能板42的螺旋插入，保证内芯杆4上螺旋金属耗能板42的外侧端始终卡设在螺旋导轨32中，避免螺旋金属耗能板42从螺旋导轨32中脱离，保证限位干涉时配合的可靠性。
93.这里需要说明，对于螺旋金属耗能板42的具体结构形式，并不限于上述的“t”字型结构，根据需要也可以采用其他的结构形式，只保证与金属套筒31内壁上的螺旋导轨32之间配合的稳定可靠性即可。
94.基于上述方案所形成的内芯杆4，其上的螺旋金属耗能板42的尺寸和螺距均可根据实际需求进行可调，同时基于螺旋金属耗能板42绕金属芯杆41外侧螺旋状的分布结构，所形成的各圈耗能片之间呈并联关系，在相同支撑变形下，各圈耗能片的耗能叠加，从而可大幅提高耗能密度。
95.本实例所形成的内芯杆4在与外套筒3在进行组合连接时，通过呈螺旋分布在金属芯杆41外侧的螺旋金属耗能板42与外套筒3内壁上的螺旋导轨32进行配合，使得内芯杆4以旋转的方式旋入外套筒3内，同时内芯杆4上的螺旋分布在金属芯杆41同步旋入外套筒3内壁上的螺旋导轨32中，从而实现内芯杆4与外套筒3的组合连接。
96.具体参见图5，将内芯杆4上螺旋金属耗能板42一端的外侧端旋入外套筒3内壁上的螺旋导轨32的进口，螺旋金属耗能板42的t字形端正好插入“t型槽”结构的螺旋导轨32中，接着将螺旋金属耗能板42通过沿螺旋导轨32旋转，将内芯杆4旋入外套筒3内部；螺旋金属耗能板42和螺旋导轨32的直径、螺距和总长保持匹配，螺旋导轨32能够牢固卡住螺旋金属耗能板42的端部，确保螺旋金属耗能板42与金属套筒31的有效连接。
97.如此单个内芯杆4和外套筒3组合连接之后将形成一个耗能模块单元，在实际应用时，可根据具体应用场景和安装位置选择采用多个耗能模块增加整体金属耗能支撑长度，同时也能提高耗能密度。
98.参见图2a，本实例中的外套筒连接端1，其用于与外套筒3进行连接，以及与待支撑主体结构连接。
99.具体的，该外套筒连接端1包括连接筒体11以及设置在连接筒体上的连接件12。
100.这里的连接筒体11为一端开口，且内部中空的圆筒结构，其端口设置内螺纹13，该内螺纹13与外套筒3上的外侧螺纹34相适配，可实现两者之间的螺接。连接件12设置在连接筒体11的一端，用于与待支撑主体结构连接。这里对于连接件的具体结构不加以限定。
101.如此结构的连接筒体11能够与外套筒3具有外侧螺纹34的一端进行调节螺接，并且与位于外套筒3内的内芯杆4之间留有一定间隙5，如图1-c所示。
102.进一步参见图2a，本实例中的内芯杆连接端2，其用于与外套筒3进行连接，以及与待支撑主体结构连接。
103.具体的，该内芯杆连接端2包括座体21、设置在座体21一端的连接螺杆22以及设置在座体21另一端的连接件23。
104.这里的座体21构成内芯杆连接端2的主体，具体的结构形式不加以限定，可根据实际需求而定。作为举例，该座体21整体为与外套筒3端口相对应的圆饼结构。
105.连接螺杆22垂直设置在座体21一端的中部位置，该连接螺杆22与内芯杆4上的内凹的螺纹洞44相适配，可实现两者之间的螺接。连接件23设置在座体21另一端的中部位置，用于与待支撑主体结构连接。这里对于连接件的具体结构不加以限定。
106.如此结构的内芯杆连接端2，能够通过其上的连接螺杆22伸入到外套筒3具有内侧螺纹34一端内，并与位于外套筒3内的内芯杆4上的内凹的螺纹洞44进行调节螺接，并且与外套筒3的端口之间留有一定间隙6，如图1-c所示。
107.本实例通过上述结构的外套筒连接端1与内芯杆连接端2，与由内芯杆4和外套筒3组合形成的耗能模块的两端进行可调节的螺接配合，可使得金属耗能组件具备安装误差容错机制，支撑在安装时，通过相应连接端的旋转，可实现支撑长度的微调，实现在一定尺寸
偏差情况下的顺利安装。
108.本实例所构成的金属耗能支撑在实际应用时，针对内芯杆4和外套筒3可设计一系列标准模块化组件，该系列组件具有不同的尺寸和参数，同时针对内芯杆4上的螺旋金属耗能片可具有不同的厚度和螺距，并实现规格化生产。
109.同时，作为优选，本支撑中螺旋金属耗能板42使用低屈服点钢材、高阻尼合金或形状记忆合金，其余组件均使用普通钢材，如此能够保证所形成的金属耗能支撑具有足够的强度，以及具有高的耗能密度。
110.参见图1a-2b，本实例所构成的金属耗能支撑在进行组装时，可先将所有带螺旋金属耗能板的内芯杆4连接在一起形成组合式的通长内芯杆4，并将所有外套筒3连接在一起形成组合式的通长外套筒3，然后将通长的内芯杆4整体旋入通长的外套筒3中，形成组合式耗能模块。
111.根据需要，也可以将单个内芯杆4旋入单个外套筒3中组合成单个耗能模块，然后将各个耗能模块再一次连接在一起，形成组合式耗能模块。
112.针对形成的组合式耗能模块，将外套筒连接端1与组合式耗能模块上具有外侧螺纹33的一端进行螺接，并且与组合式耗能模块内最近的内芯杆4之间留有一定间隙5；同时将内芯杆连接端2通过其上的连接螺杆22伸入组合式耗能模块上具有内侧螺纹34的一端内，与组合式耗能模块内最近的内芯杆4上的内凹的螺纹洞44进行调节螺接，且与最近的外套筒3之间留有一定间隙6，作为支撑压缩变形的预留空间，如此完成金属耗能支撑的组装。
113.对于完成组装的金属耗能支撑，分布通过其两端的连接件安装到待支撑主体结构之间，该金属耗能支撑在安装时，外套筒连接端1和内芯杆连接端2与耗能模块之间，通过旋转松紧程度的调整，实现支撑长度的微调，确保在一定尺寸偏差情况下的顺利安装。
114.如此安装设置的金属耗能支撑，无论支撑整体发生拉伸还是压缩变形，金属套筒31与金属芯杆41均为相反运动方向，基于金属芯杆41上螺旋金属耗能板42与金属套筒31内壁上的螺旋导轨32之间的相互限位干涉配合，都将导致螺旋金属耗能板42发生弯曲变形而耗散地震能量。
115.具体的，本金属耗能支撑安装在结构中，例如层间位置或者剪力墙脚部位置，由于结构变形响应导致其发生拉伸或者压缩变形，进而导致金属套筒31与金属芯杆41发生反向运动。螺旋金属耗能板42则认为是介于金属套筒31与金属芯杆41之间的一块呈螺旋状的长条耗能板。
116.螺旋金属耗能板42与金属套筒31之间，螺旋金属耗能板42与金属芯杆41均形成有效连接，可认为螺旋金属耗能板42两端存在弯曲变形的有效嵌固端，在金属套筒31与金属芯杆41反向运动下，可带动螺旋金属耗能板42发生平面外弯曲变形，在往复作用下，由于金属进入塑性状态的滞回效应而耗散地震能量。
117.再者，由于螺旋金属耗能板42呈螺旋状分布，因此可以通过调整螺距来调整其总长度，总长度越大，耗能密度越大。同时，在进行产品设计时，可调整螺旋金属耗能板42的材料、板厚、宽度来调整其耗能的性能参数。
118.本实例给出的金属耗能支撑通过在内芯杆和外套筒间设置螺旋金属耗能板，将金属拉压变形转换为金属弯曲变形而耗散地震能量，螺旋金属耗能板的尺寸和螺距均可调，耗能板之间的耗能叠加大幅度提高耗能密度；同时采用耗能支撑形式，节约装置与主体结
构连接的建材消耗。
119.本实例给出的金属耗能支撑方案在适应时相对于现有方案，具有如下的技术特点：
120.1、现有技术中如果要利用金属弯曲变形耗散地震能量，一般需通过人字撑或混凝土柱墩进行安装，消耗大量钢材和混凝土；本金属耗能支撑方案采取耗能支撑形式，充分发挥支撑型耗能装置在安装方面的优势，节约装置与主体结构连接的建材消耗，提高安装效率。
121.2、现有金属耗能支撑主要是屈曲约束支撑，其依靠金属拉压变形耗散地震能量；本金属耗能支撑方案利用金属弯曲变形耗散地震能量，改变了耗能支撑主要依靠金属拉压变形耗散地震能量的方式，通过在芯杆和套筒间设置螺旋金属耗能片，将金属拉压变形转换为金属弯曲变形而耗散地震能量，螺旋金属耗能片的尺寸和螺距均可调，各圈耗能片是并联关系，在相同支撑变形下，各圈耗能片的耗能叠加，耗能密度可大幅提高。
122.3、现有金属阻尼器和屈曲约束支撑需要单独进行分析、设计并加工，增加了研发成本，限制了加工效率；本金属耗能支撑方案采用规格化生产，模块化组合，其中芯杆和套筒可划分为一系列标准模块化组件，该系列组件具有不同的尺寸和参数，特别是螺旋金属耗能片具有不同的厚度和螺距，可实现规格化生产。实际应用中，通过不同规格组件的灵活组合，可实现支撑尺寸和耗能参数灵活可调，适配各类应用场景和安装位置。
123.4、本金属耗能支撑方案采用模块化装配式设计装配式构造设计：芯杆、套筒及连接端均采取装配式构造设计，可将超长支撑分段加工、运输、吊装和安装，大幅降低各个环节的难度，节省成本和工期；同时具有安装误差容错机制，在安装时可以实现支撑长度的微调，适应一定尺寸偏差情况下的顺利安装。
124.以下举例说明本发明在具体应用时的工作过程，这里需要说明下所述内容只是本方案的一种具体应用示例，并不对本方案构成限定。
125.应用实施例一：
126.本应用实施例中内芯杆4和外套筒3可划分为一系列标准模块化组件，将不同规格和参数的组件进行灵活组合，实现不同的支撑尺寸和耗能参数，以满足建筑结构减震设计的需求。
127.参见图6，在框架结构梁柱节点中安装金属耗能支撑，采取斜撑或人字的布置形式，通过螺栓与主体结构连接。
128.在地震作用下，结构层间位移响应较大，从而带动支撑整体拉压往复变形。无论支撑整体发生拉伸还是压缩变形，金属套筒31与金属芯杆41均为相反运动方向，导致螺旋金属耗能板42发生弯曲变形而耗散地震能量。
129.实施例二：
130.本应用实施例中内芯杆4和外套筒3可划分为一系列标准模块化组件，将不同规格和参数的组件进行灵活组合，实现不同的支撑尺寸和耗能参数，以满足建筑结构减震设计的需求。
131.参见图7，在剪力墙柱脚位置安装本支撑，作为可更换的墙脚耗能沟构件。
132.地震作用下，通过墙脚金属耗能支撑集中塑性变形耗散地震能量，保护剪力墙其余部分，地震后不影响结构的使用，更换构件后结构全部恢复正常功能。
133.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。

技术特征：
1.一种金属耗能支撑，其特征在于，包括外套筒连接端，内芯杆连接端，至少一组耗能模块；所述耗能模块包括外套筒和内芯杆，所述内芯杆上设置有金属耗能板，所述外套筒的内壁上设置有耗能限位组件，所述内芯杆安置在所述外套筒中，所述内芯杆上的金属耗能板与所述外套筒内壁上耗能限位组件之间形成限位配合；所述内芯杆与外套筒之间在轴向上发生相对移动时，所述内芯杆上金属耗能板将产生弯曲变形；所述外套筒连接端与外套筒的一端连接，并与外套筒内的内芯杆之间形成一定间隙；所述内芯杆与外套筒的另一端内的内芯杆连接，并与外套筒的另一端之间形成一定间隙。2.根据权利要求1所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述内芯杆上的金属耗能板采用连续方式沿内芯杆延伸方向分布。3.根据权利要求2所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述的外套筒内壁上的耗能限位组件采用连续方式沿外套筒延伸方向分布。4.根据权利要求2所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述内芯杆上的金属耗能板采用螺旋结构沿内芯杆的延伸方向连续方式分布在内芯杆的四周。5.根据权利要求4所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述外套筒内壁上的耗能限位组件采用螺旋结构沿外套筒的延伸方向连续分布在外套筒内壁上。6.根据权利要求1所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述外套筒连接端与外套筒的一端之间采用螺旋连接结构进行连接。7.根据权利要求1所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述内芯杆与外套筒的另一端内的内芯杆之间采用螺旋连接结构进行连接。8.根据权利要求1所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述金属耗能支撑中多个耗能模块之间基于可拆卸的连接结构依次连接组合在一起形成多级耗能模块。9.根据权利要求8所述的金属耗能支撑，其特征在于，所述多级耗能模块中，相邻耗能模块中的外套筒之间进行可拆卸连接组合；相邻耗能模块中的内芯杆之间也进行可拆卸连接组合。

技术总结
本发明公开了一种金属耗能支撑，其包括外套筒连接端，内芯杆连接端，至少一组耗能模块；所述耗能模块包括外套筒和内芯杆，所述内芯杆上设置有金属耗能板，所述外套筒的内壁上设置有耗能限位组件，所述内芯杆安置在所述外套筒中，所述内芯杆上的金属耗能板与所述外套筒内壁上耗能限位组件之间形成限位配合；所述外套筒连接端与外套筒的一端连接，并与外套筒内的内芯杆之间形成一定间隙；所述内芯杆与外套筒的另一端内的内芯杆连接，并与外套筒的另一端之间形成一定间隙。本金属耗能支撑，通过采用耗能支撑形式和金属弯曲变形耗散地震能量的方式，能够有效综合传统金属阻尼器和屈曲约束支撑的优点，并采取了模块化装配式，大大提高其实用性。其实用性。其实用性。


技术研发人员：龚顺明 平奕炜 马明磊 张世武 冯俊 李日炎 邵建涛 阮诗鹏
受保护的技术使用者：中国建筑第八工程局有限公司
技术研发日：2023.06.04
技术公布日：2023/8/21