[发明专利]一种填充粘弹性材料的复合型防屈曲支撑

说明书

技术领域

本发明涉及一种填充粘弹性材料的复合型防屈曲支撑，属于结构工程中的耗能减震技术领域。

背景技术

防屈曲支撑是新型的阻尼器，相较其他阻尼器其的优点在于，它不仅具有阻尼器的功能还可以作为普通支撑使用。防屈曲支撑主要由两个基本部分组成：一是用以承担全部支撑轴向力的钢内芯，钢内芯通过拉压屈服耗散地震能量，；二是为钢内芯提供侧撑与约束、防止其在受压时失稳的外包约束构件。钢内芯与外包约束构件之间用无粘结材料或空隙相隔离，以确保内芯独自承担轴向力。由于其耗能性能良好，在过去几十年里，防屈曲支撑得到了广泛的应用。

防屈曲支撑虽有很好的耗能性能，但存在以下缺点：一、内芯与约束钢管之间应留有间隙，以满足内芯受压时泊松变形的需要，此间隙应严格控制其精度，以保证支撑有良好的性能，但支撑间隙的精度难以控制，且均匀性差，从而影响其性能；二、支撑仅在中震或大震作用下屈服耗能，从而减轻结构主体构件的损伤，但在小震和风振作用下仅为结构提供抗侧刚度，无法进行耗能。为了解决第二个问题，可将粘弹性材料和防屈曲支撑结合，形成复合型防屈曲支撑。其工作原理是：在小震或风振作用下，粘弹性材料工作，耗散能量；在中震或大震作用下，防屈曲支撑内芯开始屈服耗能。然而，现有的复合型防屈曲支撑，粘弹性材料和防屈曲支撑内芯呈串联关系，在中震或大震作用下首先由粘弹性材料耗能，当位移达到一定程度时，粘弹性材料由于位移过大停止工作，此时防屈曲支撑内芯才开始工作，导致其内芯耗能效率较低。另外，串联式复合型防屈曲支撑无法解决内芯与约束钢管之间间隙难以控制的问题。

因此，开发一种在小震和风振下耗能良好、在中震和大震下防屈曲支撑内芯和粘弹性材料可以同时工作、具有较高耗能效率、且间隙可控的并联式复合型防屈曲支撑，对提高防屈曲支撑的耗能能力、减小结构在小震和风振下的振动响应、避免结构在中震和大震下的破坏具有重要的实际意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种填充粘弹性材料的复合型防屈曲支撑，解决普通防屈曲支撑在小震和风振下无法耗能、防屈曲支撑内芯与约束钢管之间间隙难以控制等问题。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：一种填充粘弹性材料的复合型防屈曲支撑，包括耗能段，耗能段两端是连接段，其特征在于，所述的耗能段采用如下结构：内向外依次，包括内芯1、隔离单元2、粘弹性材料3和约束钢管4；隔离单元2与内芯1表面完全接触；约束钢管4与内芯1同轴，且约束钢管4内表面与隔离单元2的间隙为1～3mm；约束钢管4与隔离单元2的间隙填充接粘弹性材料3。

所述的耗能段通过约束钢管4和隔离单元2与连接段焊接，约束钢管4和隔离单元2不同时在一侧焊接，即约束钢管4与左侧连接段焊接而隔离单元2与右侧连接段焊接或约束钢管4与右侧连接段焊接而隔离单元2与左侧连接段焊接。

当内芯1采用一字形截面内芯时，所述约束钢管4截面为空心矩形；所述隔离单元2由两块钢板组成；所述粘弹性材料3分为两块，每块粘弹性材料3的外侧粘结在矩形截面的约束钢管4的长边内侧，各块粘弹性材料3的内侧粘结在隔离单元2的钢板的外侧。

当内芯1采用十字形截面内芯时，所述约束钢管4截面为空心十字形；所述隔离单元2由四个角钢组成；所述粘弹性材料3分为八块，各块粘弹性材料3的外侧粘结在约束钢管4的内侧，各块粘弹性材料3的内侧粘结在隔离单元2的角钢的外侧。

一种填充粘弹性材料的复合型防屈曲支撑，防屈曲支撑内芯和粘弹性材料呈并联关系，只要支撑两端有相对位移，防屈曲支撑内芯和粘弹性材料就可以同时产生变形，此时，粘弹性材料由于剪切变形而耗能，而防屈曲支撑内芯由于拉压变形而耗能。在小震或风振下主要由粘弹性材料耗能，在中震或大震下作用下，防屈曲支撑内芯和粘弹性材料同时耗能，具有较高的耗能效率。此外，粘弹性材料设置在隔离单元和约束钢管之间，隔离单元直接与防屈曲支撑内芯接触，防屈曲支撑内芯与约束钢管之间的间隙依靠粘弹性材料的厚度控制，其精度和均匀性容易保证。本发明能够有效地减小结构在不同强度地震下的振动响应，具有结构简单、易于加工、耗能性能良好等优点。

附图说明

以下给出本发明的一种填充粘弹性材料的复合型防屈曲支撑基本结构示意图。为了更清楚地说明本发明的实施例中的技术方案，对本发明的实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的复合型防屈曲支撑基本结构示意图。