專利名稱：防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于土木工程結(jié)構(gòu)減震技術(shù)領域，具體涉及一種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別是一種 用于減震耗能的防屈曲支撐。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代建筑的發(fā)展越來越趨向于高大化，因此在設計過程中必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能， 特別是位于地震高發(fā)區(qū)的建筑，尤其需要注意。除預防地震破壞外，許多建筑的設計還需要 考慮抗風性能。鋼材由于其良好的材料性能，被廣泛用于許多大型土木工程中，目前在建的 高層建筑物中，以鋼結(jié)構(gòu)或鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)應用最為普遍。在這些建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，大 多采用抗彎框架體系、支撐框架體系以及雙重結(jié)構(gòu)體系，特別是以抗彎框架體系最為常用。 但是對于應用抗彎框架體系的高層建筑物而言，由于框架的負荷很大，結(jié)構(gòu)的變形往往超過 規(guī)范規(guī)定的極限值，因此結(jié)構(gòu)需要提高整體的剛度。另外，在地震等外力的作用下，結(jié)構(gòu)會 產(chǎn)生過大的變形，造成震后結(jié)構(gòu)修復困難或修復成本過高，因而不符合經(jīng)濟性要求。傳統(tǒng)的 支撐鋼結(jié)構(gòu)體系在受壓或強震時會產(chǎn)生屈曲，往往需要使用較大截面尺寸的鋼支撐材料才能 滿足使用要求，因此經(jīng)濟性也較差。而且，上述結(jié)構(gòu)即使增大了支撐鋼構(gòu)件的斷面尺寸，仍 然無法保證在強震作用下徹底避免屈曲的發(fā)生，因此存在安全隱患。針對這些問題，國外一 些科研人員發(fā)明了受壓時沒有屈曲發(fā)生的構(gòu)件，稱為屈曲約束支撐或者無屈曲消能支撐，并 將它們應用在高層建筑結(jié)構(gòu)中。在國內(nèi)，無屈曲消能支撐也開始得到越來越多的應用。如專 利號為200520040249.1之中國專利公開了一種雙鋼板連接無屈曲消能支撐，其主要結(jié)構(gòu)包括 鋼板構(gòu)成的軸力構(gòu)件單元，方鋼管構(gòu)成的屈曲約束單元，方鋼管與鋼板間設置混凝土構(gòu)成的 填充單元，混凝土與鋼板之間還設置有化學材料構(gòu)成的脫粘接單元，鋼板的兩端設置連接單 元，這種類型的無屈曲消能支撐能夠在承受軸向壓力時不發(fā)生屈曲，而是與受拉一樣發(fā)生屈 服，從而能夠大量吸收輸入整個體系的能量。但是，由于這種無屈曲消能支撐結(jié)構(gòu)需要同時 采用鋼板和方鋼管，因此成本較高，經(jīng)濟性較差，又由于要在方鋼管內(nèi)部填充混凝土，因此 也不適合長度較長的支撐結(jié)構(gòu)，適應性較差。另外，此類無屈曲消能支撐總體結(jié)構(gòu)比較復雜， 加工制作不易操作。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一種經(jīng)濟性好，易于加工制作，并且可以大幅減震耗能的防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的，包括承受軸向力的鋼板，鋼板的兩端設有連接件，鋼板的外 部設置有混凝土加強體，鋼板與混凝土加強體之間還設置有固體阻尼材料層。
這種支撐結(jié)構(gòu)，利用位于軸心處的鋼板承受軸向外力，當受壓時，由于有外部混凝土加 強體的約束，鋼板不會發(fā)生屈曲，而是在壓力達到一定極限時與受拉一樣發(fā)生屈服，從而耗 散外界輸入的能量。此外，由于固體阻尼材料的存在，鋼板具備了充足的屈服變形空間，同 時，鋼板變形耗能的過程中由于受到混凝土的約束會剪切阻尼材料實現(xiàn)二次耗能，因此大大 提高了支撐結(jié)構(gòu)的耗能水平，進一步增強了建筑的抗震抗風能力。
根據(jù)工程應用的實際需要，固體阻尼材料層的厚度通?？刂圃趌mm 4mra之間。固體阻尼 材料層可以是由單組分、雙組分乃至于多組分的阻尼材料在鋼板表面刷涂固化后形成，如使 用雙組分高阻尼聚氨酯材料；也可以直接使用固體阻尼材料的巻材、板材包裹鋼板構(gòu)成，如 使用改性瀝青巻材。
由于本實用新型防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)中增設了固體阻尼材料層，所以吸收建筑系統(tǒng)外部 輸入能量的能力大大增強，軸心處鋼板的承載狀況得到了明顯改善，對外部約束的強度要求 大大降低，因此不需要在混凝土層外部設置鋼管進行強化約束，極大的簡化支撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)， 加工制作也更加容易，進一步節(jié)省了材料和人力資源，使產(chǎn)品的經(jīng)濟性得到了大幅提升。同 時，由于避免了在封密的鋼管內(nèi)填充混凝土，因此也容易實現(xiàn)較長支撐構(gòu)件的加工生產(chǎn)和質(zhì) 量保證，所以產(chǎn)品的適用范圍更加廣泛。
本實用新型中所述的混凝土加強體，可以是單一混凝土結(jié)構(gòu)，也可以是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 或纖維混凝土結(jié)構(gòu)。
本實用新型防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，減震耗能效果顯著，經(jīng)濟性及適應性兼?zhèn)洌?可以廣泛應用于采用鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的大型土木工程建筑，特別是高層建筑。它可以有 效提高建筑的抗震安全性能，有利于進一步延長建筑的使用壽命，其經(jīng)濟效益與社會效益十 分顯著。


圖1為本實用新型的應用示意圖。 圖2為圖1的A-A剖視圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)作進一步的詳細說明。 如圖l、圖2所示，本實用新型防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)包括承受軸向力的鋼板2，鋼板的兩
端分別設有連接件5，鋼板2的外部設置有混凝土加強體3，鋼板2與混凝土加強體3之間還
設置有固體阻尼材料層4。
應用時，利用緊固螺栓6將連接件5與建筑結(jié)構(gòu)框架1上設置的連接部件7固定連接在
一起即可以形成支撐，實現(xiàn)減震耗能作用，連接安裝十分簡便快捷，易于現(xiàn)場施工操作。
除圖1所示將本實用新型防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)的兩端分別連接在建筑結(jié)構(gòu)框架的梁柱節(jié) 點處外，也可以采用一端連接在梁柱節(jié)點處，另一端連接在梁柱跨中的連接方式，也可以起 到很好的效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，減震耗能效果顯著，經(jīng)濟性和適用性俱佳，市 場應用前景十分廣闊。
權(quán)利要求1、一種防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)，包括承受軸向力的鋼板，鋼板的兩端設有連接件，鋼板的外部還設置有混凝土加強體，其特征在于鋼板與混凝土加強體之間設置固體阻尼材料層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于固體阻尼材料層的厚度范圍在 lmm 4咖之間。
專利摘要本實用新型防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)包括承受軸向力的鋼板，鋼板的兩端設有連接件，鋼板的外部設置有混凝土加強體，鋼板與混凝土加強體之間還設置有固體阻尼材料層，這種支撐結(jié)構(gòu)，利用位于軸心處的鋼板承受軸向外力，當受壓時，由于有外部混凝土加強體的約束，鋼板不會發(fā)生屈曲，而是在壓力達到一定極限時與受拉一樣發(fā)生屈服，從而耗散外界輸入的能量，此外，由于固體阻尼材料的存在，鋼板具備了充足的屈服變形空間，在鋼板變形耗能的過程中由于受到混凝土的約束會剪切固體阻尼材料層實現(xiàn)二次耗能，因此大大提高了支撐結(jié)構(gòu)的耗能水平，進一步增強了建筑的抗震抗風能力。
文檔編號E04B1/98GK201184001SQ20082002100
公開日2009年1月21日 申請日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者孔祥斐, 徐培蓁, 朱亞光 申請人:徐培蓁