[發(fā)明專利]摩擦耗能及米字形分離式防屈曲耗能構(gòu)件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710819921.4
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107419817A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張延年;楊森
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務(wù)所有限公司21218
• 代理人: 黃英華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)的耗能構(gòu)件，屬于建筑結(jié)構(gòu)安裝領(lǐng)域，特別是涉及摩擦耗能及米字形分離式防屈曲耗能構(gòu)件。

背景技術(shù)

地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴重威脅著人類生命、財產(chǎn)的安全。世界上每年發(fā)生破壞性地震近千次，一次大地震可引起上千億美元的經(jīng)濟損失，導(dǎo)致幾十萬人死亡或嚴重傷殘。我國地處世界上兩個最活躍的地震帶上，是遭受地震災(zāi)害最嚴重的國家之一，地震造成的人員傷亡居世界首位，經(jīng)濟損失也十分巨大。地震中建筑物的大量破壞與倒塌，是造成地震災(zāi)害的直接原因。地震發(fā)生時，地面振動引起結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。對于基礎(chǔ)固接于地面的建筑結(jié)構(gòu)物，其反應(yīng)沿著高度從下到上逐層放大。由于結(jié)構(gòu)物某部位的地震反應(yīng) ( 加速度、速度或位移 ) 過大，使主體承重結(jié)構(gòu)嚴重破壞甚至倒塌；或雖然主體結(jié)構(gòu)未破壞，但建筑飾面、裝修或其它非結(jié)構(gòu)配件等毀壞而導(dǎo)致嚴重損失；或室內(nèi)昂貴儀器、設(shè)備破壞導(dǎo)致嚴重的損失或次生災(zāi)害。為了避免上述災(zāi)害的發(fā)生，人們必須對結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)進行控制，并消除結(jié)構(gòu)體系的“放大器”作用，結(jié)構(gòu)消能減振技術(shù)是把結(jié)構(gòu)的某些非承重構(gòu)件( 如剪力墻、連接件等) 設(shè)計成消能桿件，或在結(jié)構(gòu)的某些部位 ( 層間空間、節(jié)點、連接縫等 ) 安裝消能裝置。在小風(fēng)或小震時，這些消能桿件( 或消能裝置) 和結(jié)構(gòu)本身具有足夠的側(cè)向鋼度以滿足使用要求，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)大震或大風(fēng)時，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，消能構(gòu)件或消能裝置率先開始工作，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振能量，使結(jié)構(gòu)的動能或彈性勢能等能量轉(zhuǎn)化成熱能等形式耗散掉，迅速衰減結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振反應(yīng) ( 位移、速度、加速度等 )，使主體結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)，保護主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在強震或大風(fēng)中免遭破壞。因為地震等原因傳輸給建筑結(jié)構(gòu)的外部能量，是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動的根源，所以在結(jié)構(gòu)中設(shè)置耗能裝置，增加耗能量，將會減少結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)。目前研究開發(fā)的防屈曲耗能構(gòu)件的約束混凝土容易被壓碎而失去了約束與防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低。因此，一些耗能構(gòu)件制造工藝，耗能性能等仍需要進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種摩擦耗能及米字形分離式防屈曲耗能構(gòu)件，在承載時通過摩擦、變形緩沖來吸收能量，采用有效隔離的方式，避免高阻尼混凝土破壞，提高其耗能能力。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明摩擦耗能及米字形分離式防屈曲耗能構(gòu)件，包括耗能鋼(1)、嵌入部位(2)、高強度板層(3)、連接螺孔(4)、加強筋(5)、耗能米字形鋼(6)、吸能緩沖隔離層(7)、高阻尼混凝土(8)、消能填充體(9)、端部固定板(10)、活塞(11)、加強環(huán)(12)和伸縮空間(13)，其特征在于：所述的耗能鋼(1)和耗能米字形鋼(6)組成米字形耗能部分，米字形耗能部分分離的八個區(qū)域分別設(shè)置吸能緩沖隔離層(7)，在吸能緩沖隔離層(7)澆筑高阻尼混凝土(8)，并在高阻尼混凝土(8)中設(shè)置有消能填充體(9)，在耗能鋼(1)兩端設(shè)置高強度板層(3)，耗能鋼(1)、高強度板層(3)和耗能米字形鋼(6)均與嵌入部位(2)和端部固定板(10)上設(shè)置的加強筋(5)連接，端部固定板(10)上的加強筋(5)采用交叉設(shè)置，耗能鋼(1)上的加強筋(5)采用纏繞設(shè)置，嵌入部位(2)上設(shè)置有連接螺孔(4)，吸能緩沖隔離層(7)與耗能鋼(1)和耗能米字形鋼(6)的間距為5～10mm，在高阻尼混凝土(8)中設(shè)置有活塞(11)，耗能鋼(1)的兩端設(shè)置有加強環(huán)(12)進行固定，高阻尼混凝土(8)的兩端設(shè)置有伸縮空間(13)，伸縮空間(13)的寬度為20～30mm。

進一步地，所述的耗能鋼(1)和耗能米字形鋼(6)優(yōu)先采用冷軋鋼板沖壓制作而成，可吸收和緩沖外界作用力。

進一步地，所述的高阻尼混凝土(8)是在普通混凝土中添加阻尼材料。

進一步地，所述的吸能緩沖隔離層(7)優(yōu)先采用聚氨酯泡沫制作而成。

進一步地，所述的消能填充體(9)優(yōu)先采用泡沫鋁制作而成。

進一步地，所述的耗能鋼(1)上的加強筋(5)優(yōu)先采用等間距設(shè)置，并且優(yōu)先均勻分布于耗能鋼(1)的外表面。

進一步地，所述的高阻尼混凝土(8)中設(shè)置有活塞(11)，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生層間移動時，高阻尼混凝土(8)產(chǎn)生變形消耗能量，同時高阻尼混凝土(8)與活塞(11)發(fā)生相對移動，通過高阻尼混凝土(8)與活塞(11)摩擦消耗能量，有效提高了防屈曲構(gòu)件的耗能能力。

進一步地，所述的活塞(11)的數(shù)量設(shè)置為一個或多個，活塞(11)的截面與耗能鋼(1)圍成的截面都為矩形。