[實用新型]一種免維護無屈曲鋼―復合材料耗能支撐

有效

• 申請號: 201520215340.6
• 申請日: 2015-04-10
• 公開（公告）號: CN204531051U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 彭洋;董軍;鄭一夫;彭圣昊
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本實用新型涉及一種建筑結構技術領域，具體涉及一種免維護無屈曲鋼―復合材料耗能支撐。

背景技術

現有屈曲約束支撐能較好地改進結構物的動力特性，提高其抗振或抗震性能。已有鋼―復合材料屈曲約束支撐，相比傳統屈曲約束支撐耐腐蝕性能更好，維護需求更低，但耗能鋼芯與復合材料約束段間需留空或敷設無粘結材料，無法將復合材料整體成型工藝的潛力完全發揮，GFRP(Fiber?reinforced?plastic，玻璃纖維復合材料)無法完全包裹所有鋼芯表面，鋼芯在無GFRP包裹處仍有腐蝕的可能。此外，這類支撐的耗能性能仍有較大的提升空間。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提出一種免維護無屈曲鋼―復合材料耗能支撐，具有輕質、免維護、耐腐蝕、耗能性能優異、鋼芯無屈曲的優點。

本實用新型采用的技術方案為：一種免維護無屈曲鋼―復合材料耗能支撐，包括耗能鋼芯、外包GFRP、GFRP支撐肋板和填充泡沫，所述耗能鋼芯成一字型或十字形貫穿于外包GFRP中；

所述耗能支撐沿縱向分為約束段、柔性段和連接段，約束段位于中間，約束段兩側為柔性段，柔性段的外側為連接段；所述約束段、柔性段和連接段寬度相等；所述約束段厚度最大，等于耗能鋼芯厚度、外包GFRP厚度、GFRP支撐肋板高度之和，連接段厚度最小，等于耗能鋼芯厚度、外包GFRP厚度之和，而柔性段厚度介于兩者之間，且連續變化；

所述約束段內耗能鋼芯的寬度保持不變，且小于柔性段和連接段中的耗能鋼芯，連接段內耗能鋼芯的寬度最大，柔性段內耗能鋼芯為連接這兩者間的過渡段，其寬度在柔性段內連續變化；

所述約束段和柔性段內的外層GFRP和耗能鋼芯之間設有填充泡沫，所述約束段內設有連接外層GFRP與耗能鋼芯的GFRP支撐肋板；所述連接段上開設有用于螺栓連接的螺栓孔，螺栓孔穿透外層GFRP和耗能鋼芯。

作為優選，所述柔性段內所用GFRP材料彈性模量小于約束段和連接段。

作為優選，所述約束段、柔性段和連接段采用整體成型工藝一體成型。

作為優選，所述連接段螺栓孔施工時，首先孔內涂刷結構膠黏劑，然后安裝螺栓，最后膠黏劑固化即形成螺栓連接節點。

本實用新型支撐的工作原理：柔性段和約束段由不同剛度的GFRP截面組成，通過合理分配柔性段與約束段間線剛度比，達到將支撐高于60％的軸力傳遞給耗能鋼芯，而約束段和柔性段所承擔的軸力比例低于40％，充分發揮鋼材優異的塑性變形耗能性能和GFRP卓越的耐腐蝕性能。軸壓下，約束段除通過分擔耗能鋼芯所承受軸力，降低鋼芯失穩的可能外；也能為耗能鋼芯提供側向支撐，進一步阻止鋼芯在軸壓荷載作用下發生失穩，使得鋼芯的耗能性能得以充分發揮。支撐由穿過連接段和耗能鋼芯的螺栓以及灌滿螺栓孔的結構膠黏劑連接于主體結構連接板上，即采用復合材料膠―螺栓混合連接，保證軸力的穩定傳遞，同時螺栓孔處達到完全密封，確保支撐的免維護和耐腐蝕。

有益效果：本實用新型利用GFRP完全包裹耗能鋼芯，耗能鋼芯不直接與空氣接觸，以達到免維護和耐腐蝕的目的。柔性段和約束段中采用不同線剛度的復合材料截面，達到GFRP即承擔軸力又為耗能鋼芯提供側向支撐。與現有鋼―復合材料屈曲約束支撐相比，鋼芯與約束段間無需留空或敷設無粘結材料，簡化了工藝，此外耗能性能更優。

附圖說明

圖1是本實用新型支撐結構示意圖；

圖2為圖1的側視圖；

圖3是圖2中A-A截面示意圖；

圖4是圖2中B-B截面示意圖；

圖5是圖2中C-C截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

如圖1-5所示，一種免維護無屈曲鋼―復合材料耗能支撐，包括耗能鋼芯1、外包GFRP5、GFRP支撐肋板6和填充泡沫7，所述耗能鋼芯1成一字型或十字形貫穿于外包GFRP5中；

所述耗能支撐沿縱向分為約束段2、柔性段3和連接段4，約束段2位于中間，約束段2兩側為柔性段3，柔性段3的外側為連接段4；所述約束段2、柔性段3和連接段4寬度相等；所述約束段2厚度最大，等于耗能鋼芯1厚度、外包GFRP5厚度、GFRP支撐肋板6高度之和，連接段4厚度最小，等于耗能鋼芯1厚度、外包GFRP5厚度之和，而柔性段3厚度介于兩者之間，且連續變化；