一種免維護(hù)無屈曲鋼―復(fù)合材料耗能支撐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種免維護(hù)無屈曲鋼一復(fù)合材料耗能支撐。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有屈曲約束支撐能較好地改進(jìn)結(jié)構(gòu)物的動力特性，提高其抗振或抗震性能。已有鋼一復(fù)合材料屈曲約束支撐，相比傳統(tǒng)屈曲約束支撐耐腐蝕性能更好，維護(hù)需求更低，但耗能鋼芯與復(fù)合材料約束段間需留空或敷設(shè)無粘結(jié)材料，無法將復(fù)合材料整體成型工藝的潛力完全發(fā)揮，GFRP (Fiber reinforced plastic，玻璃纖維復(fù)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種免維護(hù)無屈曲鋼一復(fù)合材料耗能支撐，具有輕質(zhì)、免維護(hù)、耐腐蝕、耗能性能優(yōu)異、鋼芯無屈曲的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種免維護(hù)無屈曲鋼一復(fù)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；
[0005]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(cè)為柔性段，柔性段的外側(cè)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(xù)變化；
[0006]所述約束段內(nèi)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(nèi)耗能鋼芯的寬度最大，柔性段內(nèi)耗能鋼芯為連接這兩者間的過渡段，其寬度在柔性段內(nèi)連續(xù)變化；
[0007]所述約束段和柔性段內(nèi)的外層GFRP和耗能鋼芯之間設(shè)有填充泡沫，所述約束段內(nèi)設(shè)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(shè)有用于螺栓連接的螺栓孔，螺栓孔穿透外層GFRP和耗能鋼芯。
[0008]作為優(yōu)選，所述柔性段內(nèi)所用GFRP材料彈性模量小于約束段和連接段。
[0009]作為優(yōu)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。
[0010]作為優(yōu)選，所述連接段螺栓孔施工時，首先孔內(nèi)涂刷結(jié)構(gòu)膠黏劑，然后安裝螺栓，最后膠黏劑固化即形成螺栓連接節(jié)點。
[0011]本發(fā)明支撐的工作原理: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(dá)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(dān)的軸力比例低于40%，充分發(fā)揮鋼材優(yōu)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(dān)耗能鋼芯所承受軸力，降低鋼芯失穩(wěn)的可能夕卜；也能為耗能鋼芯提供側(cè)向支撐，進(jìn)一步阻止鋼芯在軸壓荷載作用下發(fā)生失穩(wěn)，使得鋼芯的耗能性能得以充分發(fā)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(jié)構(gòu)膠黏劑連接于主體結(jié)構(gòu)連接板上，即采用復(fù)合材料膠一螺栓混合連接，保證軸力的穩(wěn)定傳遞，同時螺栓孔處達(dá)到完全密封，確保支撐的免維護(hù)和耐腐蝕。
[0012]有益效果:本發(fā)明利用GFRP完全包裹耗能鋼芯，耗能鋼芯不直接與空氣接觸，以達(dá)到免維護(hù)和耐腐蝕的目的。柔性段和約束段中采用不同線剛度的復(fù)合材料截面，達(dá)到GFRP即承擔(dān)軸力又為耗能鋼芯提供側(cè)向支撐。與現(xiàn)有鋼一復(fù)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(shè)無粘結(jié)材料，簡化了工藝，此外耗能性能更優(yōu)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明支撐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為圖1的側(cè)視圖；
[0015]圖3是圖2中A-A截面示意圖；
[0016]圖4是圖2中B-B截面不意圖；
[0017]圖5是圖2中C-C截面示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1-5所示，一種免維護(hù)無屈曲鋼一復(fù)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I成一字型或十字形貫穿于外包GFRP5中；
[0020]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(cè)為柔性段3，柔性段3的外側(cè)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I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I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(xù)變化；
[0021]所述約束段2內(nèi)耗能鋼芯I的寬度保持不變，且小于柔性段3和連接段4中的耗能鋼芯1，連接段4內(nèi)耗能鋼芯I的寬度最大，柔性段3內(nèi)耗能鋼芯I為連接這兩者間的過渡段，其寬度在柔性段3內(nèi)連續(xù)變化；
[0022]所述約束段2和柔性段3內(nèi)的外層GFRP5和耗能鋼芯I之間設(shè)有填充泡沫7，所述約束段2內(nèi)設(shè)有連接外層GFRP5與耗能鋼芯I的GFRP支撐肋板6 ;所述連接段4上開設(shè)有用于螺栓連接的螺栓孔8，螺栓孔8穿透外層GFRP5和耗能鋼芯I。
[0023]所述柔性段3內(nèi)所用GFRP材料彈性模量小于約束段2和連接段4。所述約束段
2、柔性段3和連接段4采用整體成型工藝一體成型。所述連接段4螺栓孔8施工時，首先孔內(nèi)涂刷結(jié)構(gòu)膠黏劑，然后安裝螺栓，最后膠黏劑固化即形成螺栓連接節(jié)點。
[0024]應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明公開了一種免維護(hù)無屈曲鋼一復(fù)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(cè)為柔性段，柔性段的外側(cè)為連接段；所述約束段和柔性段內(nèi)的外層GFRP和耗能鋼芯之間設(shè)有填充泡沫，所述約束段內(nèi)設(shè)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(shè)有用于螺栓連接的螺栓孔，螺栓孔穿透外層GFRP和耗能鋼芯。
2.本發(fā)明具有輕質(zhì)、免維護(hù)、耐腐蝕、耗能性能優(yōu)異、鋼芯無屈曲的優(yōu)點。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種免維護(hù)無屈曲鋼―復(fù)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(cè)為柔性段，柔性段的外側(cè)為連接段；所述約束段和柔性段內(nèi)的外層GFRP和耗能鋼芯之間設(shè)有填充泡沫，所述約束段內(nèi)設(shè)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(shè)有用于螺栓連接的螺栓孔，螺栓孔穿透外層GFRP和耗能鋼芯。本發(fā)明具有輕質(zhì)、免維護(hù)、耐腐蝕、耗能性能優(yōu)異、鋼芯無屈曲的優(yōu)點。
【IPC分類】E04B1-98
【公開號】CN104746767
【申請?zhí)枴緾N201510168660
【發(fā)明人】彭洋, 董軍, 鄭一夫, 彭圣昊
【申請人】南京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月10日