裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域，具體涉及一種泡沫鋁/粘彈性材料復(fù)合材料耗能裝置，適用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)以及鋼框架結(jié)構(gòu)中用于減振的場合。
【背景技術(shù)】
[0002]地震和風(fēng)是自然現(xiàn)象，強震和颶風(fēng)給人類帶來了巨大的災(zāi)難。我國是地震多發(fā)國家，大多數(shù)城市受到地震的威脅。地震給我國造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失。我國也是受風(fēng)災(zāi)威脅非常嚴(yán)重的國家，特別是沿海地區(qū)經(jīng)常受到臺風(fēng)的襲擊，所造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失難以估計。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程加速，各種高層高聳建筑、大跨空間建筑等結(jié)構(gòu)大規(guī)模建設(shè)，地震、強風(fēng)所造成的經(jīng)濟(jì)損失更大。因此，最大限度地減輕震災(zāi)和風(fēng)災(zāi)對建筑結(jié)構(gòu)的影響，是我們必須要解決的一個重要問題。
[0003]現(xiàn)階段，通過工程技術(shù)措施，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震抗風(fēng)能力，是減輕災(zāi)害損失最為有效的途徑。消能減振技術(shù)的出現(xiàn)，改變了以往通過提高結(jié)構(gòu)的剛度、強度來改善結(jié)構(gòu)抗振性能的方法，為人類抵抗震災(zāi)、風(fēng)災(zāi)提供了新的途徑。它是通過把結(jié)構(gòu)中的一部分非承重構(gòu)件設(shè)計成耗能構(gòu)件，通過耗能構(gòu)件的滯回耗能來吸收地震或強風(fēng)輸入的能量，從而有效地減小結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。目前，常用的耗能減振裝置包括金屬耗能器、粘彈性耗能器、粘滯耗會
[0004]泡沫鋁/粘彈性材料復(fù)合材料，是通過向三維開孔連通泡沫鋁結(jié)構(gòu)中填充粘彈性材料，得到的一種鋁與粘彈性材料的交織復(fù)合材料。此復(fù)合材料，改善了泡沫鋁的諸如剪切、拉伸等力學(xué)性能，使其具備優(yōu)良的滯回耗能特性；同時，該復(fù)合材料充分利用了泡沫鋁與粘彈性材料兩種材料的阻尼機制，具備高阻尼特性。因此，此復(fù)合材料具有很好的耗能特性，可以考慮將其應(yīng)用在結(jié)構(gòu)消能減振領(lǐng)域，開發(fā)新型耗能減振裝置，為建筑結(jié)構(gòu)減振控制提供新手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)合理，能夠在地震及風(fēng)荷載作用下發(fā)揮耗能作用的新型裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，包括復(fù)合材料耗能段及位于復(fù)合材料耗能段上下兩端的鋼構(gòu)件；在復(fù)合材料耗能段的上下兩端連接有耗能段連接板，在復(fù)合材料耗能段上端的鋼構(gòu)件的下端連接有鋼構(gòu)件連接板，上端連接有耗能柱連接板；在復(fù)合材料耗能段下端的鋼構(gòu)件的上端連接有鋼構(gòu)件連接板，下端連接有耗能柱連接板；耗能段連接板與鋼構(gòu)件連接板采用螺栓連接；復(fù)合材料耗能段由泡沫鋁/粘彈性材料復(fù)合材料組成。
[0007]所述的泡沫鋁/粘彈性材料復(fù)合材料采用將粘彈性材料填充入開孔泡沫鋁的孔隙中而得到。
[0008]鋼構(gòu)件的截面形式包括圓鋼管、方鋼管或工字型鋼。
[0009]所述的復(fù)合材料耗能段與耗能段連接板之間采用螺栓或焊接相連；鋼構(gòu)件與鋼構(gòu)件連接板之間采用螺栓或焊接方式進(jìn)行連接。
[0010]所述的耗能柱裝置置于基礎(chǔ)與梁或梁與梁之間，通過耗能柱連接板與上下結(jié)構(gòu)連接，連接方式可以選用螺栓連接或焊接。
[0011]本發(fā)明耗能柱裝置可按柱的形式置于基礎(chǔ)與梁或梁與梁之間，主要利用耗能柱中部的泡沫鋁復(fù)合材料耗能段進(jìn)行耗能。由于耗能柱上下兩端鋼構(gòu)件的剛度較中部復(fù)合材料段的大，在水平荷載作用下，變形主要發(fā)生在耗能柱中部耗能段，且以剪切變形為主。本發(fā)明耗能柱裝置的耗能原理為:在小震、風(fēng)載作用下，結(jié)構(gòu)層間位移較小，復(fù)合材料段兩端相對位移較小，主要利用復(fù)合材料的高阻尼特性來耗散輸入結(jié)構(gòu)中的能量，減小結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)；在大震、強風(fēng)作用下，泡沫鋁復(fù)合材料段發(fā)生較大的剪切變形進(jìn)入塑性狀態(tài)，將同時利用復(fù)合材料段的塑性變形來耗散能量，起到保護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供了一種裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置。與以往的耗能裝置相比，此裝配式耗能柱裝置構(gòu)造簡單，組裝和維修方便，并且可以提供較多的空間，符合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及功能性要求。更為重要的是，此耗能柱裝置可以在任何方向上發(fā)生變形，因此，可以同時消耗不同方向輸入的能量，并且在不同的方向提供相同的附加阻尼和剛度。因而，本發(fā)明可以改善以往耗能裝置加入結(jié)構(gòu)中會加大各方向動力特性差異、僅能在某特定方向耗能等缺陷，有效地提高結(jié)構(gòu)的抗振性能。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施方式進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0014]圖1為裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置三維視圖；
[0015]圖2為復(fù)合材料耗能段主視圖；
[0016]圖3為裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置在框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用示意圖；圖4為
[0017]耗能柱裝置及結(jié)構(gòu)變形示意圖。
[0018]其中有:復(fù)合材料耗能段1，連接板2，耗能段連接板2.1，鋼構(gòu)件連接板2.2，鋼構(gòu)件3，耗能柱連接板4，泡沫鋁兩端的純鋁5，螺栓6。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實例。
[0020]本發(fā)明提出的裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，此裝置包括:位于耗能柱中部的泡沫鋁復(fù)合材料耗能段1，由泡沫鋁/粘彈性材料復(fù)合材料組成，復(fù)合材料由粘彈性材料填充入開孔泡沫鋁的孔隙中得到；位于耗能柱上下兩端的鋼構(gòu)件3，可以選用圓鋼管、方鋼管、工字型鋼等；鋼構(gòu)件與復(fù)合材料之間的連接板包括耗能段連接板2.1，鋼構(gòu)件連接板2.2 ;鋼構(gòu)件與上下結(jié)構(gòu)之間的連接板為耗能柱連接板4。耗能柱裝置通過耗能柱連接板4與上下結(jié)構(gòu)相連，可以通過螺栓與預(yù)埋入結(jié)構(gòu)中的板件相連(混凝土結(jié)構(gòu))，或與上下結(jié)構(gòu)直接相連(鋼結(jié)構(gòu))。鋼構(gòu)件3通過連接板與中部泡沫鋁復(fù)合材料耗能段I相連:泡沫鋁復(fù)合材料耗能段I與耗能段連接板2.1之間采用螺栓連接；鋼構(gòu)件3與鋼構(gòu)件連接板2.2之間采用螺栓連接；耗能段連接板2.1與鋼構(gòu)件連接板2.2之間采用螺栓連接、焊接等方式。鋼構(gòu)件3與連耗能柱連接板4之間亦通過螺栓或焊接進(jìn)行連接。
[0021]應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不局限于以上實施例，以上實施例僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)情況下，還可以做出各種改變及改進(jìn)，這些改變及改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，其特征在于:該裝置包括復(fù)合材料耗能段(I)及位于復(fù)合材料耗能段(I)上下兩端的鋼構(gòu)件(3 );在復(fù)合材料耗能段(I)的上下兩端連接有耗能段連接板(2.1)，在復(fù)合材料耗能段(I)上端的鋼構(gòu)件(3)的下端連接有鋼構(gòu)件連接板(2.2)，上端連接有耗能柱連接板(4);在復(fù)合材料耗能段(I)下端的鋼構(gòu)件(3)的上端連接有鋼構(gòu)件連接板(2.2)，下端連接有耗能柱連接板(4);耗能段連接板(2.1)與鋼構(gòu)件連接板(2.2)采用螺栓(6)連接；復(fù)合材料耗能段(I)由泡沫鋁/粘彈性材料復(fù)合材料組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，其特征在于:所述的泡沫鋁/粘彈性材料復(fù)合材料采用將粘彈性材料填充入開孔泡沫鋁的孔隙中而得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，其特征在于:鋼構(gòu)件(3)的截面形式包括圓鋼管、方鋼管或工字型鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，其特征在于:所述的復(fù)合材料耗能段(I)與耗能段連接板(2.1)之間采用螺栓或焊接相連；鋼構(gòu)件(3)與鋼構(gòu)件連接板(2.2)之間采用螺栓或焊接方式進(jìn)行連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，其特征在于:所述的耗能柱裝置置于基礎(chǔ)與梁或梁與梁之間，通過耗能柱連接板(4)與上下結(jié)構(gòu)連接，連接方式可以選用螺栓連接或焊接。
【專利摘要】本發(fā)明是一種裝配式泡沫鋁復(fù)合材料減振耗能柱裝置，包括耗能柱中部的泡沫鋁復(fù)合材料部分，為主要耗能部分；耗能柱上下兩端的鋼構(gòu)件部分，可以為圓鋼管、方鋼管、工字型鋼等；鋼構(gòu)件與中部泡沫鋁復(fù)合材料之間的連接板；耗能柱裝置與上下結(jié)構(gòu)之間的連接板。鋼構(gòu)件與泡沫鋁復(fù)合材料之間通過連接板相連，連接方式可選用螺栓連接、焊接等。此耗能柱裝置按柱的形式置于基礎(chǔ)與梁或梁與梁之間，耗能柱與上下結(jié)構(gòu)之間的連接可采用螺栓連接或焊接等方式。此發(fā)明有效地改善了結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)性能，且完全為裝配式，構(gòu)造簡單，安裝維修方便。
【IPC分類】E04B1-98
【公開號】CN104775534
【申請?zhí)枴緾N201510090272
【發(fā)明人】李愛群, 劉少波, 軒鵬, 沙奔
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年2月27日