裝配式復合消能減震支撐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種裝配式復合消能減震支撐，屬于土木工程結構消能減震(振)技術領域。
【背景技術】
[0002]防屈曲支撐，作為傳統消能減震裝置，在新建結構和已有建筑的加固工程中，都得到了較為廣泛的應用。防屈曲支撐形式多樣，但工作原理類似，即在低屈服點金屬芯材外圍套上外套筒，限制其整體屈曲或局部屈曲，而外套筒并不承受軸向拉壓力。在外套筒的約束下，防屈曲支撐拉壓性能相當，滯回曲線飽滿，不但能為結構提供一定側向剛度，還可在中震和大震作用下大量耗散地震輸入能量。但是由于芯材在屈服前處于彈性工作狀態，在正常使用條件下無法消除風荷載、室內設備、室外環境等引起的結構振動，也無法消減小震作用輸入給結構的能量。對于使用要求較高，有抗風、減振需求，并且同時希望在中震和大震作用下也能保證優異的抗震性能的結構，傳統防屈曲支撐技術難以兼顧兩者的需求。
[0003]近來有工程人員提出了在外套筒內部鋼板與芯板之間直接填充具有高耗能特性的黏彈性材料，受力機理相當于芯材和黏彈性阻尼器的并聯結合。結構在微振動條件下，芯材在軸向力的作用下產生變形，進而帶動黏彈性材料產生剪切變形并耗散能量(外套筒剛度較大，在黏彈性材料剪切反力作用下幾乎不發生變形)。這樣便可實現防屈曲支撐的微振動耗能。在中震和大震作用下，由黏彈性材料剪切與芯板屈服共同耗能，相比傳統防支撐具有更大的耗能能力。
[0004]然而，因為黏彈性材料與鋼板的黏貼需要經過高溫硫化，直接將支撐整體入爐加熱，支撐長度過長的話，加工并不方便。另一方面，芯材在塑性條件下，變形較大，黏彈性材料直接黏貼與芯材上，容易造成黏彈性材料的撕裂，會對支撐的性能造成一定影響。

【發明內容】

[0005]鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種裝配式復合消能減震支撐，其基本構造原理是防屈曲支撐元件與黏彈性阻尼元件分離加工，兩者各自加工完畢后，再組裝成復合消能支撐整體。本實用新型可實現微振動耗能，同時具有中震和大震作用下保持優異的抗震耗能的優點；并且，對現有含黏彈性材料的防屈曲支撐的構造及加工方法進行了較大改進，有利于批量生產，降低產品生產周期及成本，并且使復合消能減震支撐的力學及耗能機理更加清晰。其構造合理，性能穩定，可同時運用于結構抗震、抗風及減振工程中。
[0006]本實用新型提出的一種裝配式復合消能減震支撐，由防屈曲支撐元件I和黏彈性阻尼元件2構成，所述防屈曲支撐元件I包含芯材3、外套筒4、無黏結材料5和內部填充材料6 ;芯材3插入外套筒4內，芯材3外包覆無黏結材料5，所述包覆有無黏結材料5的芯材外壁與外套筒4內壁之間設有內部填充材料6 ;其特征在于，所述黏彈性阻尼元件2通過焊接或螺栓連接與防屈曲支撐元件I裝配成一體；所述黏彈性阻尼元件2包含黏彈性材料8、鋼底板9、鋼蓋板10和防翹曲構件10，黏彈性材料8雙面黏貼于鋼底板9和鋼蓋板10之間，與芯材3相貼的鋼底板9的一端預留螺栓孔以與芯材3 —端連接，另一端焊接防翹曲構件11，所述防翹曲構件11位于鋼底板9和鋼蓋板10之間，鋼蓋板10與外套筒4側板對焊連接。
[0007]本實用新型中，所述外套筒4的截面形式為工字型或矩形，材料選用高強度鋼(如Q345鋼板或其它易加工、價格便宜的高強度鋼)，經焊接成整體；外套筒4側板較短，用于與2鋼蓋板10對焊連接，形成復合消能支撐整體。
[0008]本實用新型中，所述防翹曲構件11的材料選用Q345鋼或其它易加工、價格適宜的高強度鋼，底部形狀為圓柱體，頂部為半球體，兩者經過機械切割加工也可通過焊接成一整體，其底部與黏彈性阻尼元件2的鋼底板9通過角焊縫連接，頂部采用低磨擦鍍層或無黏結涂層來進一步減小與鋼蓋板10接觸時產生的摩擦力。
[0009]本實用新型中，所述芯材3可選用低屈服點、延性較好的金屬材料，截面形式為一字型，通過機械切割加工方式形成整體。芯材3連接段應預留螺栓孔，用于與黏彈性阻尼元件2及與結構節點板相連。根據需要，芯材3連接段也可焊接加勁肋7，以滿足連接及局部穩定性的需要。
[0010]本實用新型中，所述無黏結材料5厚度根據計算得到，外裹于芯材3與內部填充材料6之間，以減小兩者之間摩擦力，使支撐拉壓性能相當。
[0011]本實用新型中，所述內部填充材料6，根據要求，可選用彈性模量滿足要求的細石混凝土、砂漿或其它輕質高強、加工簡便、價格低廉的材料，以約束芯材的低階屈曲。
[0012]本實用新型中，所述黏彈性材料8，可選用高阻尼橡膠或類似具高耗能特性的黏彈性材料。
[0013]本實用新型中，所述鋼底板9和鋼蓋板10可選用Q345鋼或其它易加工、價格便宜的高強度鋼。極限荷載條件下，鋼底板9和鋼蓋板10也應處于彈性工作狀態。
[0014]本實用新型中，所述防翹曲構件11，材料可選用Q345鋼或其它易加工、價格適宜的高強度鋼。底部形狀為圓柱體，頂部為半球體，兩者可經過機械切割加工也可通過焊接成一整體。其底部與黏彈性阻尼元件2的鋼底板9通過角焊縫連接，頂部可采用低磨擦鍍層或無黏結涂層來進一步減小與鋼蓋板10接觸時產生的摩擦力。
[0015]本實用新型中，外套筒4內部須預留一定空間，以供黏彈性材料8剪切變形。
[0016]與傳統防屈曲支撐及現有整體式加工的含黏彈性材料防屈曲支撐相比，本實用新型的優點是:
[0017](I)通過在傳統防屈曲支撐基礎上并聯黏彈性阻尼元件，在不影響芯材原有耗能能力前提下，實現支撐微振動耗能并為支撐增加多一種耗能途徑，提高支撐耗能能力；
[0018](2)目前黏彈性阻尼器常用的高溫硫化爐尺寸大多不能滿足支撐整體式的加工，分體式加工方法相對更加容易實現；
[0019](3)分體裝配式加工方法，支撐元件與阻尼元件可分別同時加工，利于批量生產，縮短產品生產周期以及降低加工運輸成本；
[0020](4)芯材即使處于塑性狀態，由于與黏彈性材料直接相黏的黏彈性阻尼元件鋼板仍處于彈性狀態，并不會造成黏彈性材料反向擠壓或撕扯，有利于實現支撐穩定的性能及延長產品壽命；
[0021](5)通過調整黏彈性阻尼元件鋼底板厚度，黏彈性材料厚度可相應改變，其厚度范圍相對地具有更大的設計自由度；
[0022](6)所用材料成本低廉、力學及耗能機理清晰，構造簡單、加工方便、便于更換，減震效果良好。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型裝配式復合消能減震支撐的整體軸測圖；
[0024]圖2是本實用新型裝配式復合消能減震支撐的整體縱向剖面圖；
[0025]圖3是本實用新型防屈曲支撐元件的整體軸測圖；
[0026]圖4是本實用新型黏彈性阻尼元件的整體軸測圖；
[0027]圖5是本實用新型防屈曲支撐元件的橫截面圖；
[0028]圖6是本實用新型黏彈性阻尼元件的俯視圖；
[0029]圖7是本實用新型黏彈性阻尼元件的側視圖；
[0030]圖8是本實用新型防翹曲構件的軸測圖；
[0031]圖中標號:1、防屈曲支撐元件；2、黏彈性阻尼元件；3、芯材；4、外套筒；5、無黏結材料；6、內部填充材料；7、加勁肋；8、高阻尼橡膠；9、鋼底板；10、鋼蓋板；11、防翹曲構件。
【具體實施方式】
[0032]下面通過實施例結合附圖進一步說明本實用新型。
[0033]實施例1:
[0034]如圖1~8所示，本實用新型為裝配式復合消能減震支撐，包括芯材3、外套筒4、無黏結材料5 (采用黏性橡膠)、內部填充材料6 (采用細石混凝土 )、加勁肋7、高阻尼橡膠8、鋼底板9、鋼蓋板10、防翹曲構件11。芯材3采用一字型截面的低屈服點鋼材，屈服段通長外裹黏性橡膠5，后于其外圍套上Q345鋼板焊接而成的工字型外套筒4，并在外套筒4與芯材3之間填充采用細石混凝土的內部填充材料6，形成防屈曲支撐元件I ;根據連接及局部穩定需要，在芯材兩端焊接加勁肋7。黏彈性阻尼元件鋼底板9通過角焊縫于端部連接防翹曲構件11，高阻尼橡膠7布置于鋼底板9、鋼蓋板10之間，一同入爐高溫硫化黏貼，形成黏彈性阻尼元件2。最后，防屈曲支撐元件I的外套筒4側板與黏彈性阻尼元件2的鋼蓋板9通過對接焊縫連接，芯材3通過高強度摩擦螺栓與鋼底板8連接，最終形成復合消能支撐整體。復合消能支撐可通過芯材3及加勁肋7處的高強度摩擦螺栓與結構節點板相連。
[0035]以上是本實用新型的典型實例，本實用新型的實施不限于此。
【主權項】
1.一種裝配式復合消能減震支撐，由防屈曲支撐元件(I)和黏彈性阻尼元件(2)構成，所述防屈曲支撐元件(I)包含芯材(3)、外套筒(4)、無黏結材料(5)和內部填充材料(6);芯材(3)插入外套筒(4)內，芯材(3)外包覆無黏結材料(5)，所述包覆有無黏結材料(5)的芯材外壁與外套筒(4)內壁之間設有內部填充材料(6);其特征在于，所述黏彈性阻尼元件(2)通過焊接或螺栓連接與防屈曲支撐元件(I)裝配成一體；所述黏彈性阻尼元件(2)包含黏彈性材料(8)、鋼底板(9)、鋼蓋板(10)和防翹曲構件(10)，黏彈性材料(8)雙面黏貼于鋼底板(9)和鋼蓋板(10)之間，與芯材(3)相貼的鋼底板(9)的一端預留螺栓孔以與芯材⑶一端連接，另一端焊接防翹曲構件(11)，所述防翹曲構件(11)位于鋼底板(9)和鋼蓋板(10)之間，鋼蓋板(10)與外套筒(4)側板對焊連接。2.根據權利要求1所述的裝配式復合消能減震支撐，其特征在于所述外套筒(4)的截面形式為工字型或矩形，材料選用高強度鋼，經焊接成整體；外套筒(4)側板較短，用于與鋼蓋板(10)對焊連接，形成裝配式復合消能支撐整體。3.根據權利要求1所述的裝配式復合消能減震支撐，其特征在于所述防翹曲構件(11)的材料選用高強度鋼，底部形狀為圓柱體，頂部為半球體，兩者經過機械切割加工或通過焊接成一整體，其底部與黏彈性阻尼元件(2)的鋼底板(9)通過角焊縫連接，頂部采用低磨擦鍍層或無黏結涂層來進一步減小與鋼蓋板(10)接觸時產生的摩擦力。4.根據權利要求1所述的裝配式復合消能減震支撐，其特征在于所述芯材(3)連接段可焊接加勁肋(7)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種裝配式復合消能減震支撐，由防屈曲支撐元件和黏彈性阻尼元件兩部分構成。防屈曲支撐元件包含芯材、外套筒、無黏結材料、內部填充材料；黏彈性阻尼元件包含黏彈性材料、鋼底（蓋）板、防翹曲構件。黏彈性阻尼元件可通過焊接、螺栓連接等工藝與防屈曲支撐元件組裝在一起，形成裝配式復合消能減震支撐。本實用新型克服了傳統防屈曲支撐彈性階段不耗能的缺點，通過并聯黏彈性阻尼元件的方式，提高了支撐整體耗能能力。黏彈性阻尼元件與支撐分體式的加工組裝方法，使復合消能減震支撐的力學及耗能機理更加清晰，并且加工運輸更方便，有利于批量生產，縮短產品生產周期及降低成本。其構造合理，性能穩定，可同時運用于結構抗震、抗風及減振工程中。
【IPC分類】E04G23/04, E04B1/98
【公開號】CN204804088
【申請號】CN201520527382
【發明人】周穎, 吳日利
【申請人】周穎, 吳日利
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月21日