[发明专利]一种含粘弹性材料的屈曲约束支撑

说明书

技术领域

本发明涉及一种含粘弹性材料的屈曲约束支撑，属于工程结构抗震与消能减震技术领域。

背景技术

地震发生时，地震动以能量的形式传给建筑结构体系，传统结构抗震是通过建筑结构体系的非线性变形和损伤来消耗地震动输入的能量。这是一种被动消极的抗震策略，抗震效果不够显著，而且会带来结构体系的破坏。随着结构减震技术的发展，减隔震装置正被广泛使用，其原理是通过减隔震装置来消耗或者隔离相当部分的地震能量，从而减少结构的损伤，保证结构的安全。传统的屈曲约束支撑便是其中一种，即在低屈服钢芯板外围套上外套筒，一般以斜撑的形式布置在建筑结构的层间对角位置。在地震作用下，芯板的反复拉压变形可以耗散地震能量，同时外套筒又有效防止了芯板的屈曲，保证了支撑的持续耗能和刚度的提供。

由于外套筒不直接受力，几乎没有变形，而芯板在地震作用下会有反复的拉压变形，特别是在芯板的两端，芯板相对外套筒之间的变形尤其大。如果从外套筒端部外伸钢板，并在钢板与芯板之间填充具有高耗能特性的粘弹性材料，外套筒与芯板之间的相对变形可以带动粘弹性材料的剪切变形。在外套筒与芯板发生相对变形较小时，在芯板尚未发生屈服而耗能时，粘弹性材料即开始剪切耗能；在外套筒与芯板发生相对变形较大时，由粘弹性材料剪切与芯板屈服共同耗能。这相当于屈曲约束支撑与粘弹性阻尼器的有机结合，从而有效提高了装置的耗能能力，对于减小地震过程中结构的损伤和减轻震后的修复工作、保证人们生命和财产安全具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含粘弹性材料的屈曲约束支撑。其所用材料成本低廉、结构构造简单、施工方便、便于更换，减震效果良好。

在低屈服钢芯板外围套上外套筒，使得芯板在地震作用下发生拉压变形而耗能，外套筒有效防止芯板屈服以保证芯板的持续耗能；同时从外套筒两端外伸钢板出来，在钢板和芯板之间填充粘弹性材料，通过外套筒与芯板之间的相对变形带动粘弹性材料的剪切变形而耗能，从而有效提高了装置的耗能能力。

本发明包括芯板、外套筒、粘弹性材料、钢板、螺栓孔和无黏结材料，

芯板外围设置外套筒，外套筒的两端端部设置钢板，钢板和芯板之间填充粘弹性材料，芯板的两侧设置螺栓孔，用于与外框架结构相连。

本装置中，粘弹性材料的长度和厚度根据具体工程实施环境下需要的抗震力（阻尼力）设置。

本装置可以使得支撑在地震作用下承受压力的时候不致屈曲，而低屈服钢芯板产生反复拉压变形的同时，粘弹性材料会产生剪切变形，两者共同耗散地震能量。本发明抗震概念设计清晰、结构构造简单、施工方便，便于更换，所用材料成本低廉，克服了传统屈曲约束支撑在小位移下不耗能的弊端，在相同大变形条件下较传统屈曲约束支撑具有更大的耗能能力。

本发明中，芯板使用的是低屈服钢，外套筒和钢板使用的是普通钢材。

本发明中，所述粘弹性材料为高阻尼橡胶或类似具高耗能特性的粘弹性材料。

本发明中，外套筒与从其端部伸出的钢板可以加工成一整体，也可以将钢板焊接在外套筒端部。

本发明中，外套筒可为方钢管或圆钢管，钢板与之对应地可为矩形平板或弧形凸板。

本发明中，芯板的横截面可为一字型或十字形。当芯板的横截面为一字形时，则本发明共有4处需要填充粘弹性材料；当芯板的横截面为十字形时，则本发明共有8处需要填充粘弹性材料。当芯板的横截面为十字形时，为保证变形协调，防止撕裂，粘弹性材料仅有上下表面分别与钢板和芯板的水平板黏结，侧面通过无黏结材料使得粘弹性材料与芯板的竖直板之间无黏结。当芯板的横截面为一字形时，芯板与外套筒之间必须有灰浆作为填充材料，灰浆与芯板之间涂有无黏结材料。

与传统的屈曲约束支撑相比，本发明的优点是：

(1) 粘弹性材料不会约束和影响低屈服钢芯板的拉压变形，不会影响芯板的耗能能力；

(2) 在小震情况下，只要芯板开始变形，无论芯板是否屈服，都会带动粘弹性材料的剪切变形，使其开始耗能，这克服了传统屈曲约束支撑在小震下不屈服、不耗能的弊端；

(3) 在大震情况下，随着芯板变形的增大，粘弹性材料的耗能能力也不断增大，可以有效耗散更多的地震能量，减小结构的损伤；

(4) 所用材料成本低廉、结构构造简单、施工方便、便于更换，减震效果良好。

附图说明

图1是本发明一种含粘弹性材料的屈曲约束支撑的俯视图。

图2是本发明一种含粘弹性材料的屈曲约束支撑主视图。