CN201809994U

CN201809994U - 超弹性防屈曲耗能支撑

Info

Publication number: CN201809994U
Application number: CN2010201489544U
Authority: CN
Inventors: 陈云; 陈生明; 陈渊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2020-04-02

Abstract

本实用新型是一种超弹性防屈曲耗能支撑，属于建筑结构振动控制领域。其主要特点在于核心受力构件沿杆件纵向由两部分构成，一部分为超弹性形状记忆合金部分，另一部分为钢材或其他合金部分，这两部分构件之间通过焊接或机械连接方式连在一起。地震时，超弹性防屈曲耗能支撑既能给结构提供足够的侧向刚度，而且通过超弹性形状记忆合金部分的变形来耗散大量地震能量，更主要的是震后无需对其进行更换，可以继续使用。本实用新型概念清晰，效果良好，施工方便，有利于在广大地震设防区域实现大规模的推广应用。

Description

超弹性防屈曲耗能支撑

技术领域

本实用新型涉及建筑结构振动控制领域，特别涉及一种超弹性防屈曲耗能支撑。

背景技术

防屈曲支撑作为一种性能好，提供的支撑力大，地震反复作用下受力稳定的构件，正逐渐在越来越多的工程中得到应用。美国和日本合起来有数百栋建筑中采用了防屈曲支撑，我们国家也有部分建筑逐渐开始使用，随着人们对其性能研究的深入，其应用前景非常广阔。

目前已经开发的防屈曲支撑有多种类型，但这些支撑的不同之处主要在于两个方面，最主要的是屈曲约束构件的类型和构造不同，但原理都一样，比如典型的是采用钢管混凝土作为屈曲约束构件，也有的为了节省造价采用钢筋混凝土作为屈曲约束构件，但性能差一些，还有的为了简便直接采用钢管作为屈曲约束构件；另一方面是研究不同的无粘结材料，试图找到更好的无粘结材料，尽量使屈曲约束构件只对核心受力构件提供侧向约束，不参与或少参与直接抵抗轴向荷载。但这些已有的研究对防屈曲支撑的核心受力构件缺乏足够的关注，目前采用的都是普通的钢构件，也有部分采用低屈服点钢构件，但这些核心受力构件存在的一个主要问题是，由于在中震或大震下防屈曲支撑的核心受力构件发生屈服，因此震后必须进行更换，增加了结构的维修加固成本。

形状记忆合金是一种具有形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性的智能材料，其最大弹性应变可以达到10％～12％，也就是说在大应变的情况下其不仅实现了高耗能效果，而且基本不产生残余变形。利用形状记忆合金超弹性效应设计的耗能器与其它的金属耗能器相比，具有耐久性、耐腐蚀性能好、使用周期长、允许大变形并且变形可恢复等一系列优点。但目前土木工程中利用形状记忆合金进行耗能的研究绝大多数是利用形状记忆合金丝进行耗能，应用时先对形状记忆合金丝进行预张拉，避免其发生受压屈曲。但这样严重限制了形状记忆合金的应用，首先形状记忆合金丝的直径很小，提供的恢复力很小，耗能能力有限；其次使用时进行预张拉，既繁琐而且已经利用了形状记忆合金的一部分应变，不利于在大震下使用，否则容易产生大震下被拉断的后果。

因此，研制开发一种不仅具有一般防屈曲支撑的优良特性，而且耗能能力强，在地震后无需更换的防屈曲耗能支撑就显得既迫切而且特别有意义。

发明内容

为了克服目前防屈曲耗能支撑存在核心受力构件在震后需要进行更换的不足之处，本实用新型提供一种在震后无需进行更换，而且耗能效果好的超弹性防屈曲耗能支撑。

本实用新型所采用的技术方案是一种超弹性防屈曲耗能支撑，包括核心受力构件、屈曲约束构件、位于核心受力构件和屈曲约束构件之间的无粘结材料、以及与核心受力构件两端相连接的端部连接构件，其特征是在于核心受力构件沿杆件纵向由两部分构成，一部分为超弹性形状记忆合金部分，另一部分为钢材或其他合金部分，两部分构件之间通过焊接或机械连接方式连在一起，这两部分的截面形状相似，截面相对应尺寸可以相同也可以不同，端部连接构件由钢材、形状记忆合金材料或其它合金材料制成。

所述的核心受力构件可以全部由超弹性形状记忆合金棒材或板材制成。

所述的核心受力构件要确保在地震时形状记忆合金部分比钢材或其他合金部分提前屈服。

所述的核心受力构件和端部连接构件可以同时全部都采用形状记忆合金材料制成。

所述的核心受力构件的截面可以采用一字型或十字型或工字型或圆型或圆环型或椭圆型或格构组合型或沿杆纵向变截面型或沿杆纵向开孔型或沿杆横向开孔型。

所述的屈曲约束构件可以为钢管混凝土构件，一重或多重钢管约束构件，钢筋混凝土构件，多块钢板或钢筋混凝土预制板通过高强螺栓连接在一起形成的约束构件，钢管内浇注砂浆形成的约束构件，钢管内填充其他高强度无粘结材料形成的约束构件。

所述的无粘结材料可以是环氧树脂或沥青油漆或乙烯基层加泡沫或橡胶层或硅树脂橡胶层或硅树脂加环氧树脂或聚乙烯薄膜或丁基橡胶。

本实用新型具有如下显著优点：

(1)震后免更换。相比目前已有的防屈曲耗能支撑，本实用新型最大的优点就是地震后超弹性防屈曲耗能支撑还可以继续使用，无需进行更换，节省了维修加固的成本。

(2)耗能效果好。由于形状记忆合金具有的高阻尼特性，利用形状记忆合金作为耗能支撑的核心受力构件，可以在地震作用下耗散大量的地震能量。

(3)耐久性好。由于形状记忆合金相比一般钢材具有耐久性好，耐腐蚀性好的特点，因此，采用形状记忆合金作为核心受力构件，超弹性防屈曲耗能支撑的性能可以长期基本保持不变，性能退化小。

本实用新型可用于各种建筑结构中，比如框架结构，框架剪力墙结构，大跨结构中，在给结构提供足够的侧向支撑力的同时，不仅能够耗散大量地震能量，而且在震后免更换，节省了建筑的维修加固成本，意义重大，将广泛应用于各类建筑结构振动控制领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的主视图。

图2为本实用新型实施例1的A-A剖视图。

图3为本实用新型实施例1的B-B剖视图。

图4为本实用新型实施例2的主视图。

图5为本实用新型实施例2的C-C剖视图。

图6为本实用新型实施例2的D-D剖视图。

图7为本实用新型实施例3的主视图。

图8为本实用新型实施例3的E-E剖视图。

附图中数字含义如下：

1-形状记忆合金部分；2-钢材或其他合金部分；3-屈曲约束构件；4-端部连接构件；5-无粘结材料。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

如附图1～8所示，本实用新型是一种超弹性防屈曲耗能支撑，包括核心受力构件、屈曲约束构件3、位于核心受力构件和屈曲约束构件之间的无粘结材料5、以及与核心受力构件两端相连接的端部连接构件4，核心受力构件沿杆件纵向由两部分构成，一部分为超弹性形状记忆合金部分1，另一部分为钢材或其他合金部分2，两部分构件之间通过焊接或机械连接方式连在一起，这两部分的截面形状相似，截面相对应尺寸可以相同也可以不同，端部连接构件4由钢材、形状记忆合金材料或其它合金材料制成。

所述的核心受力构件要确保在地震时形状记忆合金部分1比钢材或其他合金部分2提前屈服。

所述的核心受力构件和端部连接构件4可以同时全部都采用形状记忆合金材料制成。

所述的屈曲约束构件3可以为钢管混凝土构件，一重或多重钢管约束构件，钢筋混凝土构件，多块钢板或钢筋混凝土预制板通过高强螺栓连接在一起形成的约束构件，钢管内浇注砂浆形成的约束构件，钢管内填充其他高强度无粘结材料形成的约束构件。

所述的无粘结材料5可以是环氧树脂或沥青油漆或乙烯基层加泡沫或橡胶层或硅树脂橡胶层或硅树脂加环氧树脂或聚乙烯薄膜或丁基橡胶。

为了更好的说明本实用新型的具体实施方式，下面举几个具体的实施例子：

实施例1，如附图1～3所示，超弹性防屈曲耗能支撑的核心受力构件为十字型截面，核心受力构件沿杆件纵向由两部分构成，分别为形状记忆合金部分1和钢材或其他合金部分2，形状记忆合金部分1位于核心受力构件的中部，钢材或其他合金部分2位于核心受力构件的两端，其端部与端部连接构件4连接在一起；形状记忆合金部分1的材料屈服强度和截面相应尺寸均小于钢材或其他合金部分2的材料屈服强度和截面尺寸，无粘结材料5可以采用硅树脂加环氧树脂，屈曲约束构件3为钢管混凝土构件，端部连接构件4由钢材制成。

实施例2，如附图4～6所示，超弹性防屈曲耗能支撑的核心受力构件为实心圆型截面，核心受力构件沿杆件纵向由两部分构成，分别为形状记忆合金部分1和钢材或其他合金部分2，形状记忆合金部分1位于核心受力构件的中部，钢材或其他合金部分2位于核心受力构件的两端，其端部与端部连接构件4连接在一起；形状记忆合金部分1的材料屈服强度和截面相应尺寸均小于钢材或其他合金部分2的材料屈服强度和截面尺寸，无粘结材料5可以采用硅树脂橡胶层，屈曲约束构件3为钢管内浇注砂浆形成的约束构件，端部连接构件4由钢材制成。

实施例3，如附图7～8所示，超弹性防屈曲耗能支撑的核心受力构件为一字型截面，核心受力构件沿杆件纵向由两部分构成，这两部分截面尺寸相同而且均为形状记忆合金材料制成，这两部分的材料性质完全相同，因此，可以看作形状记忆合金部分1为整个核心受力构件，其端部与端部连接构件4连接在一起，端部连接构件4采用形状记忆合金材料制成；无粘结材料5可以采用聚乙烯薄膜，屈曲约束构件3为钢管混凝土构件。

当然本实用新型不限于以上三种实施方式，可以根据实际情况组合使用，从而达到既经济又实用的目的。

本实用新型可广泛用于各种框架、框架-剪力墙和大跨结构中，在地震作用时，超弹性防屈曲耗能支撑既能够给结构提供足够的侧向支撑力，而且还可以通过核心受力构件的变形耗散大量地震能量，更主要的是，地震后无需对超弹性防屈曲耗能支撑进行更换，可以继续使用，节省了大量的维修加固成本，本实用新型概念清晰，效果良好，构造简单，施工方便，有利于在广大地震设防区域实现大规模的推广应用。

Claims

1.一种超弹性防屈曲耗能支撑，包括核心受力构件、屈曲约束构件、位于核心受力构件和屈曲约束构件之间的无粘结材料、以及与核心受力构件两端相连接的端部连接构件，其特征是：所述的核心受力构件沿杆件纵向由两部分构成，一部分为超弹性形状记忆合金部分，另一部分为钢材或其他合金部分，两部分构件之间通过焊接或机械连接方式连在一起，这两部分的截面形状相似，截面相对应尺寸可以相同也可以不同，端部连接构件由钢材、形状记忆合金材料或其它合金材料制成。

2.根据权利要求1所述的超弹性防屈曲耗能支撑，其特征是：所述的核心受力构件可以全部由超弹性形状记忆合金棒材或板材制成。

3.根据权利要求1所述的超弹性防屈曲耗能支撑，其特征是：所述的核心受力构件要确保在地震时形状记忆合金部分比钢材或其他合金部分提前屈服。

4.根据权利要求1所述的超弹性防屈曲耗能支撑，其特征是：所述的核心受力构件和端部连接构件可以同时全部都采用形状记忆合金材料制成。

5.根据权利要求1所述的超弹性防屈曲耗能支撑，其特征是：所述的核心受力构件的截面可以采用一字型或十字型或工字型或圆型或圆环型或椭圆型或格构组合型或沿杆纵向变截面型或沿杆纵向开孔型或沿杆横向开孔型。

6.根据权利要求1所述的超弹性防屈曲耗能支撑，其特征是：所述的屈曲约束构件可以为钢管混凝土构件，一重或多重钢管约束构件，钢筋混凝土构件，多块钢板或钢筋混凝土预制板通过高强螺栓连接在一起形成的约束构件，钢管内浇注砂浆形成的约束构件，钢管内填充其他高强度无粘结材料形成的约束构件。

7.根据权利要求1所述的超弹性防屈曲耗能支撑，其特征是：所述的无粘结材料可以是环氧树脂或沥青油漆或乙烯基层加泡沫或橡胶层或硅树脂橡胶层或硅树脂加环氧树脂或聚乙烯薄膜或丁基橡胶。