裝配式復(fù)合消能減震支撐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種裝配式復(fù)合消能減震支撐，屬于土木工程結(jié)構(gòu)消能減震(振)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]防屈曲支撐，作為傳統(tǒng)消能減震裝置，在新建結(jié)構(gòu)和已有建筑的加固工程中，都得到了較為廣泛的應(yīng)用。防屈曲支撐形式多樣，但工作原理類(lèi)似，即在低屈服點(diǎn)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(dāng)，滯回曲線飽滿(mǎn)，不但能為結(jié)構(gòu)提供一定側(cè)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(tài)，在正常使用條件下無(wú)法消除風(fēng)荷載、室內(nèi)設(shè)備、室外環(huán)境等引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，也無(wú)法消減小震作用輸入給結(jié)構(gòu)的能量。對(duì)于使用要求較高，有抗風(fēng)、減振需求，并且同時(shí)希望在中震和大震作用下也能保證優(yōu)異的抗震性能的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)防屈曲支撐技術(shù)難以兼顧兩者的需求。
[0003]近來(lái)有工程人員提出了在外套筒內(nèi)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(jī)理相當(dāng)于芯材和黏彈性阻尼器的并聯(lián)結(jié)合。結(jié)構(gòu)在微振動(dòng)條件下，芯材在軸向力的作用下產(chǎn)生變形，進(jìn)而帶動(dòng)黏彈性材料產(chǎn)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(fā)生變形)。這樣便可實(shí)現(xiàn)防屈曲支撐的微振動(dòng)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(tǒng)防支撐具有更大的耗能能力。
[0004]然而，因?yàn)轲椥圆牧吓c鋼板的黏貼需要經(jīng)過(guò)高溫硫化，直接將支撐整體入爐加熱，支撐長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)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(huì)對(duì)支撐的性能造成一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種裝配式復(fù)合消能減震支撐，其基本構(gòu)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(fù)合消能支撐整體。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)微振動(dòng)耗能，同時(shí)具有中震和大震作用下保持優(yōu)異的抗震耗能的優(yōu)點(diǎn)；并且，對(duì)現(xiàn)有含黏彈性材料的防屈曲支撐的構(gòu)造及加工方法進(jìn)行了較大改進(jìn)，有利于批量生產(chǎn)，降低產(chǎn)品生產(chǎn)周期及成本，并且使復(fù)合消能減震支撐的力學(xué)及耗能機(jī)理更加清晰。其構(gòu)造合理，性能穩(wěn)定，可同時(shí)運(yùn)用于結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)及減振工程中。
[0006]本實(shí)用新型提出的一種裝配式復(fù)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(gòu)成，所述防屈曲支撐元件I包含芯材3、外套筒4、無(wú)黏結(jié)材料5和內(nèi)部填充材料6 ;芯材3插入外套筒4內(nèi)，芯材3外包覆無(wú)黏結(jié)材料5，所述包覆有無(wú)黏結(jié)材料5的芯材外壁與外套筒4內(nèi)壁之間設(shè)有內(nèi)部填充材料6 ;其特征在于，所述黏彈性阻尼元件2通過(guò)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(gòu)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(yù)留螺栓孔以與芯材3 —端連接，另一端焊接防翹曲構(gòu)件11，所述防翹曲構(gòu)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(cè)板對(duì)焊連接。
[0007]本實(shí)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(qiáng)度鋼(如Q345鋼板或其它易加工、價(jià)格便宜的高強(qiáng)度鋼)，經(jīng)焊接成整體；外套筒4側(cè)板較短，用于與2鋼蓋板10對(duì)焊連接，形成復(fù)合消能支撐整體。
[0008]本實(shí)用新型中，所述防翹曲構(gòu)件11的材料選用Q345鋼或其它易加工、價(jià)格適宜的高強(qiáng)度鋼，底部形狀為圓柱體，頂部為半球體，兩者經(jīng)過(guò)機(jī)械切割加工也可通過(guò)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(guò)角焊縫連接，頂部采用低磨擦鍍層或無(wú)黏結(jié)涂層來(lái)進(jìn)一步減小與鋼蓋板10接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。
[0009]本實(shí)用新型中，所述芯材3可選用低屈服點(diǎn)、延性較好的金屬材料，截面形式為一字型，通過(guò)機(jī)械切割加工方式形成整體。芯材3連接段應(yīng)預(yù)留螺栓孔，用于與黏彈性阻尼元件2及與結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)板相連。根據(jù)需要，芯材3連接段也可焊接加勁肋7，以滿(mǎn)足連接及局部穩(wěn)定性的需要。
[0010]本實(shí)用新型中，所述無(wú)黏結(jié)材料5厚度根據(jù)計(jì)算得到，外裹于芯材3與內(nèi)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(dāng)。
[0011]本實(shí)用新型中，所述內(nèi)部填充材料6，根據(jù)要求，可選用彈性模量滿(mǎn)足要求的細(xì)石混凝土、砂漿或其它輕質(zhì)高強(qiáng)、加工簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉的材料，以約束芯材的低階屈曲。
[0012]本實(shí)用新型中，所述黏彈性材料8，可選用高阻尼橡膠或類(lèi)似具高耗能特性的黏彈性材料。
[0013]本實(shí)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(jià)格便宜的高強(qiáng)度鋼。極限荷載條件下，鋼底板9和鋼蓋板10也應(yīng)處于彈性工作狀態(tài)。
[0014]本實(shí)用新型中，所述防翹曲構(gòu)件11，材料可選用Q345鋼或其它易加工、價(jià)格適宜的高強(qiáng)度鋼。底部形狀為圓柱體，頂部為半球體，兩者可經(jīng)過(guò)機(jī)械切割加工也可通過(guò)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(guò)角焊縫連接，頂部可采用低磨擦鍍層或無(wú)黏結(jié)涂層來(lái)進(jìn)一步減小與鋼蓋板10接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。
[0015]本實(shí)用新型中，外套筒4內(nèi)部須預(yù)留一定空間，以供黏彈性材料8剪切變形。
[0016]與傳統(tǒng)防屈曲支撐及現(xiàn)有整體式加工的含黏彈性材料防屈曲支撐相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0017](I)通過(guò)在傳統(tǒng)防屈曲支撐基礎(chǔ)上并聯(lián)黏彈性阻尼元件，在不影響芯材原有耗能能力前提下，實(shí)現(xiàn)支撐微振動(dòng)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(mǎn)足支撐整體式的加工，分體式加工方法相對(duì)更加容易實(shí)現(xiàn)；
[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(shí)加工，利于批量生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期以及降低加工運(yùn)輸成本；
[0020](4)芯材即使處于塑性狀態(tài)，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(tài)，并不會(huì)造成黏彈性材料反向擠壓或撕扯，有利于實(shí)現(xiàn)支撐穩(wěn)定的性能及延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命；
[0021](5)通過(guò)調(diào)整黏彈性阻尼元件鋼底板厚度，黏彈性材料厚度可相應(yīng)改變，其厚度范圍相對(duì)地具有更大的設(shè)計(jì)自由度；
[0022](6)所用材料成本低廉、力學(xué)及耗能機(jī)理清晰，構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、便于更換，減震效果良好。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型裝配式復(fù)合消能減震支撐的整體軸測(cè)圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型裝配式復(fù)合消能減震支撐的整體縱向剖面圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型防屈曲支撐元件的整體軸測(cè)圖；
[0026]圖4是本實(shí)用新型黏彈性阻尼元件的整體軸測(cè)圖；
[0027]圖5是本實(shí)用新型防屈曲支撐元件的橫截面圖；
[0028]圖6是本實(shí)用新型黏彈性阻尼元件的俯視圖；
[0029]圖7是本實(shí)用新型黏彈性阻尼元件的側(cè)視圖；
[0030]圖8是本實(shí)用新型防翹曲構(gòu)件的軸測(cè)圖；
[0031]圖中標(biāo)號(hào):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(wú)黏結(jié)材料；6、內(nèi)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(gòu)件。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]如圖1~8所示，本實(shí)用新型為裝配式復(fù)合消能減震支撐，包括芯材3、外套筒4、無(wú)黏結(jié)材料5 (采用黏性橡膠)、內(nèi)部填充材料6 (采用細(xì)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(gòu)件11。芯材3采用一字型截面的低屈服點(diǎn)鋼材，屈服段通長(zhǎng)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(xì)石混凝土的內(nèi)部填充材料6，形成防屈曲支撐元件I ;根據(jù)連接及局部穩(wěn)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(guò)角焊縫于端部連接防翹曲構(gòu)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(cè)板與黏彈性阻尼元件2的鋼蓋板9通過(guò)對(duì)接焊縫連接，芯材3通過(guò)高強(qiáng)度摩擦螺栓與鋼底板8連接，最終形成復(fù)合消能支撐整體。復(fù)合消能支撐可通過(guò)芯材3及加勁肋7處的高強(qiáng)度摩擦螺栓與結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)板相連。
[0035]以上是本實(shí)用新型的典型實(shí)例，本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種裝配式復(fù)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(gòu)成，所述防屈曲支撐元件(I)包含芯材(3)、外套筒(4)、無(wú)黏結(jié)材料(5)和內(nèi)部填充材料(6);芯材(3)插入外套筒(4)內(nèi)，芯材(3)外包覆無(wú)黏結(jié)材料(5)，所述包覆有無(wú)黏結(jié)材料(5)的芯材外壁與外套筒(4)內(nèi)壁之間設(shè)有內(nèi)部填充材料(6);其特征在于，所述黏彈性阻尼元件(2)通過(guò)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(gòu)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(yù)留螺栓孔以與芯材⑶一端連接，另一端焊接防翹曲構(gòu)件(11)，所述防翹曲構(gòu)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(cè)板對(duì)焊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式復(fù)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(qiáng)度鋼，經(jīng)焊接成整體；外套筒(4)側(cè)板較短，用于與鋼蓋板(10)對(duì)焊連接，形成裝配式復(fù)合消能支撐整體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式復(fù)合消能減震支撐，其特征在于所述防翹曲構(gòu)件(11)的材料選用高強(qiáng)度鋼，底部形狀為圓柱體，頂部為半球體，兩者經(jīng)過(guò)機(jī)械切割加工或通過(guò)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(guò)角焊縫連接，頂部采用低磨擦鍍層或無(wú)黏結(jié)涂層來(lái)進(jìn)一步減小與鋼蓋板(10)接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式復(fù)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(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種裝配式復(fù)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(gòu)成。防屈曲支撐元件包含芯材、外套筒、無(wú)黏結(jié)材料、內(nèi)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(gòu)件。黏彈性阻尼元件可通過(guò)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(fù)合消能減震支撐。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)防屈曲支撐彈性階段不耗能的缺點(diǎn)，通過(guò)并聯(lián)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(fù)合消能減震支撐的力學(xué)及耗能機(jī)理更加清晰，并且加工運(yùn)輸更方便，有利于批量生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期及降低成本。其構(gòu)造合理，性能穩(wěn)定，可同時(shí)運(yùn)用于結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)及減振工程中。
【IPC分類(lèi)】E04G23/04, E04B1/98
【公開(kāi)號(hào)】CN204804088
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520527382
【發(fā)明人】周穎, 吳日利
【申請(qǐng)人】周穎, 吳日利
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日