[發(fā)明專利]一種含粘彈性材料的屈曲約束支撐

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310087668.X
• 申請(qǐng)日: 2013-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN103122662A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳旭杭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海沃耳沃建筑材料有限公司
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含粘彈性材料的屈曲約束支撐，屬于工程結(jié)構(gòu)抗震與消能減震技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

地震發(fā)生時(shí)，地震動(dòng)以能量的形式傳給建筑結(jié)構(gòu)體系，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震是通過建筑結(jié)構(gòu)體系的非線性變形和損傷來消耗地震動(dòng)輸入的能量。這是一種被動(dòng)消極的抗震策略，抗震效果不夠顯著，而且會(huì)帶來結(jié)構(gòu)體系的破壞。隨著結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的發(fā)展，減隔震裝置正被廣泛使用，其原理是通過減隔震裝置來消耗或者隔離相當(dāng)部分的地震能量，從而減少結(jié)構(gòu)的損傷，保證結(jié)構(gòu)的安全。傳統(tǒng)的屈曲約束支撐便是其中一種，即在低屈服鋼芯板外圍套上外套筒，一般以斜撐的形式布置在建筑結(jié)構(gòu)的層間對(duì)角位置。在地震作用下，芯板的反復(fù)拉壓變形可以耗散地震能量，同時(shí)外套筒又有效防止了芯板的屈曲，保證了支撐的持續(xù)耗能和剛度的提供。

由于外套筒不直接受力，幾乎沒有變形，而芯板在地震作用下會(huì)有反復(fù)的拉壓變形，特別是在芯板的兩端，芯板相對(duì)外套筒之間的變形尤其大。如果從外套筒端部外伸鋼板，并在鋼板與芯板之間填充具有高耗能特性的粘彈性材料，外套筒與芯板之間的相對(duì)變形可以帶動(dòng)粘彈性材料的剪切變形。在外套筒與芯板發(fā)生相對(duì)變形較小時(shí)，在芯板尚未發(fā)生屈服而耗能時(shí)，粘彈性材料即開始剪切耗能；在外套筒與芯板發(fā)生相對(duì)變形較大時(shí)，由粘彈性材料剪切與芯板屈服共同耗能。這相當(dāng)于屈曲約束支撐與粘彈性阻尼器的有機(jī)結(jié)合，從而有效提高了裝置的耗能能力，對(duì)于減小地震過程中結(jié)構(gòu)的損傷和減輕震后的修復(fù)工作、保證人們生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種含粘彈性材料的屈曲約束支撐。其所用材料成本低廉、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、施工方便、便于更換，減震效果良好。

在低屈服鋼芯板外圍套上外套筒，使得芯板在地震作用下發(fā)生拉壓變形而耗能，外套筒有效防止芯板屈服以保證芯板的持續(xù)耗能；同時(shí)從外套筒兩端外伸鋼板出來，在鋼板和芯板之間填充粘彈性材料，通過外套筒與芯板之間的相對(duì)變形帶動(dòng)粘彈性材料的剪切變形而耗能，從而有效提高了裝置的耗能能力。

本發(fā)明包括芯板、外套筒、粘彈性材料、鋼板、螺栓孔和無黏結(jié)材料，

芯板外圍設(shè)置外套筒，外套筒的兩端端部設(shè)置鋼板，鋼板和芯板之間填充粘彈性材料，芯板的兩側(cè)設(shè)置螺栓孔，用于與外框架結(jié)構(gòu)相連。

本裝置中，粘彈性材料的長度和厚度根據(jù)具體工程實(shí)施環(huán)境下需要的抗震力（阻尼力）設(shè)置。

本裝置可以使得支撐在地震作用下承受壓力的時(shí)候不致屈曲，而低屈服鋼芯板產(chǎn)生反復(fù)拉壓變形的同時(shí)，粘彈性材料會(huì)產(chǎn)生剪切變形，兩者共同耗散地震能量。本發(fā)明抗震概念設(shè)計(jì)清晰、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、施工方便，便于更換，所用材料成本低廉，克服了傳統(tǒng)屈曲約束支撐在小位移下不耗能的弊端，在相同大變形條件下較傳統(tǒng)屈曲約束支撐具有更大的耗能能力。

本發(fā)明中，芯板使用的是低屈服鋼，外套筒和鋼板使用的是普通鋼材。

本發(fā)明中，所述粘彈性材料為高阻尼橡膠或類似具高耗能特性的粘彈性材料。

本發(fā)明中，外套筒與從其端部伸出的鋼板可以加工成一整體，也可以將鋼板焊接在外套筒端部。

本發(fā)明中，外套筒可為方鋼管或圓鋼管，鋼板與之對(duì)應(yīng)地可為矩形平板或弧形凸板。

本發(fā)明中，芯板的橫截面可為一字型或十字形。當(dāng)芯板的橫截面為一字形時(shí)，則本發(fā)明共有4處需要填充粘彈性材料；當(dāng)芯板的橫截面為十字形時(shí)，則本發(fā)明共有8處需要填充粘彈性材料。當(dāng)芯板的橫截面為十字形時(shí)，為保證變形協(xié)調(diào)，防止撕裂，粘彈性材料僅有上下表面分別與鋼板和芯板的水平板黏結(jié)，側(cè)面通過無黏結(jié)材料使得粘彈性材料與芯板的豎直板之間無黏結(jié)。當(dāng)芯板的橫截面為一字形時(shí)，芯板與外套筒之間必須有灰漿作為填充材料，灰漿與芯板之間涂有無黏結(jié)材料。

與傳統(tǒng)的屈曲約束支撐相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)?粘彈性材料不會(huì)約束和影響低屈服鋼芯板的拉壓變形，不會(huì)影響芯板的耗能能力；

(2)?在小震情況下，只要芯板開始變形，無論芯板是否屈服，都會(huì)帶動(dòng)粘彈性材料的剪切變形，使其開始耗能，這克服了傳統(tǒng)屈曲約束支撐在小震下不屈服、不耗能的弊端；

(3)?在大震情況下，隨著芯板變形的增大，粘彈性材料的耗能能力也不斷增大，可以有效耗散更多的地震能量，減小結(jié)構(gòu)的損傷；

(4)?所用材料成本低廉、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、施工方便、便于更換，減震效果良好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種含粘彈性材料的屈曲約束支撐的俯視圖。

圖2是本發(fā)明一種含粘彈性材料的屈曲約束支撐主視圖。