專利名稱：超彈性防屈曲耗能支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
超彈性防屈曲耗能支撐技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種超彈性防屈曲耗能支 撐。
背景技術(shù)：
[0002]防屈曲支撐作為一種性能好，提供的支撐力大，地震反復(fù)作用下受力穩(wěn)定的構(gòu) 件，正逐漸在越來(lái)越多的工程中得到應(yīng)用。美國(guó)和日本合起來(lái)有數(shù)百棟建筑中采用了防 屈曲支撐，我們國(guó)家也有部分建筑逐漸開(kāi)始使用，隨著人們對(duì)其性能研究的深入，其應(yīng) 用前景非常廣闊。[0003]目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)的防屈曲支撐有多種類型，但這些支撐的不同之處主要在于兩個(gè) 方面，最主要的是屈曲約束構(gòu)件的類型和構(gòu)造不同，但原理都一樣，比如典型的是采用 鋼管混凝土作為屈曲約束構(gòu)件，也有的為了節(jié)省造價(jià)采用鋼筋混凝土作為屈曲約束構(gòu) 件，但性能差一些，還有的為了簡(jiǎn)便直接采用鋼管作為屈曲約束構(gòu)件；另一方面是研究 不同的無(wú)粘結(jié)材料，試圖找到更好的無(wú)粘結(jié)材料，盡量使屈曲約束構(gòu)件只對(duì)核心受力構(gòu) 件提供側(cè)向約束，不參與或少參與直接抵抗軸向荷載。但這些已有的研究對(duì)防屈曲支撐 的核心受力構(gòu)件缺乏足夠的關(guān)注，目前采用的都是普通的鋼構(gòu)件，也有部分采用低屈服 點(diǎn)鋼構(gòu)件，但這些核心受力構(gòu)件存在的一個(gè)主要問(wèn)題是，由于在中震或大震下防屈曲支 撐的核心受力構(gòu)件發(fā)生屈服，因此震后必須進(jìn)行更換，增加了結(jié)構(gòu)的維修加固成本。[0004]形狀記憶合金是一種具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性和高阻尼特性的智能材料，其 最大彈性應(yīng)變可以達(dá)到10% 12%，也就是說(shuō)在大應(yīng)變的情況下其不僅實(shí)現(xiàn)了高耗能效 果，而且基本不產(chǎn)生殘余變形。利用形狀記憶合金超彈性效應(yīng)設(shè)計(jì)的耗能器與其它的金 屬耗能器相比，具有耐久性、耐腐蝕性能好、使用周期長(zhǎng)、允許大變形并且變形可恢復(fù) 等一系列優(yōu)點(diǎn)。但目前土木工程中利用形狀記憶合金進(jìn)行耗能的研究絕大多數(shù)是利用 形狀記憶合金絲進(jìn)行耗能，應(yīng)用時(shí)先對(duì)形狀記憶合金絲進(jìn)行預(yù)張拉，避免其發(fā)生受壓屈 曲。但這樣嚴(yán)重限制了形狀記憶合金的應(yīng)用，首先形狀記憶合金絲的直徑很小，提供的 恢復(fù)力很小，耗能能力有限；其次使用時(shí)進(jìn)行預(yù)張拉，既繁瑣而且已經(jīng)利用了形狀記憶 合金的一部分應(yīng)變，不利于在大震下使用，否則容易產(chǎn)生大震下被拉斷的后果。[0005]因此，研制開(kāi)發(fā)一種不僅具有一般防屈曲支撐的優(yōu)良特性，而且耗能能力強(qiáng)， 在地震后無(wú)需更換的防屈曲耗能支撐就顯得既迫切而且特別有意義。發(fā)明內(nèi)容[0006]為了克服目前防屈曲耗能支撐存在核心受力構(gòu)件在震后需要進(jìn)行更換的不足之 處，本實(shí)用新型提供一種在震后無(wú)需進(jìn)行更換，而且耗能效果好的超彈性防屈曲耗能支 撐。[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種超彈性防屈曲耗能支撐，包括核心受力構(gòu) 件、屈曲約束構(gòu)件、位于核心受力構(gòu)件和屈曲約束構(gòu)件之間的無(wú)粘結(jié)材料、以及與核心受力構(gòu)件兩端相連接的端部連接構(gòu)件，其特征是在于核心受力構(gòu)件沿桿件縱向由兩部分 構(gòu)成，一部分為超彈性形狀記憶合金部分，另一部分為鋼材或其他合金部分，兩部分構(gòu) 件之間通過(guò)焊接或機(jī)械連接方式連在一起，這兩部分的截面形狀相似，截面相對(duì)應(yīng)尺寸 可以相同也可以不同，端部連接構(gòu)件由鋼材、形狀記憶合金材料或其它合金材料制成。[0008]所述的核心受力構(gòu)件可以全部由超彈性形狀記憶合金棒材或板材制成。[0009]所述的核心受力構(gòu)件要確保在地震時(shí)形狀記憶合金部分比鋼材或其他合金部分 提前屈服。[0010]所述的核心受力構(gòu)件和端部連接構(gòu)件可以同時(shí)全部都采用形狀記憶合金材料制 成。[0011]所述的核心受力構(gòu)件的截面可以采用一字型或十字型或工字型或圓型或圓環(huán)型 或橢圓型或格構(gòu)組合型或沿桿縱向變截面型或沿桿縱向開(kāi)孔型或沿桿橫向開(kāi)孔型。[0012]所述的屈曲約束構(gòu)件可以為鋼管混凝土構(gòu)件，一重或多重鋼管約束構(gòu)件，鋼筋 混凝土構(gòu)件，多塊鋼板或鋼筋混凝土預(yù)制板通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接在一起形成的約束構(gòu)件， 鋼管內(nèi)澆注砂漿形成的約束構(gòu)件，鋼管內(nèi)填充其他高強(qiáng)度無(wú)粘結(jié)材料形成的約束構(gòu)件。[0013]所述的無(wú)粘結(jié)材料可以是環(huán)氧樹(shù)脂或浙青油漆或乙烯基層加泡沫或橡膠層或硅 樹(shù)脂橡膠層或硅樹(shù)脂加環(huán)氧樹(shù)脂或聚乙烯薄膜或丁基橡膠。[0014]本實(shí)用新型具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)[0015](1)震后免更換。相比目前已有的防屈曲耗能支撐，本實(shí)用新型最大的優(yōu)點(diǎn)就 是地震后超彈性防屈曲耗能支撐還可以繼續(xù)使用，無(wú)需進(jìn)行更換，節(jié)省了維修加固的成 本。[0016](2)耗能效果好。由于形狀記憶合金具有的高阻尼特性，利用形狀記憶合金作為 耗能支撐的核心受力構(gòu)件，可以在地震作用下耗散大量的地震能量。[0017]C3)耐久性好。由于形狀記憶合金相比一般鋼材具有耐久性好，耐腐蝕性好的特 點(diǎn)，因此，采用形狀記憶合金作為核心受力構(gòu)件，超彈性防屈曲耗能支撐的性能可以長(zhǎng) 期基本保持不變，性能退化小。[0018]本實(shí)用新型可用于各種建筑結(jié)構(gòu)中，比如框架結(jié)構(gòu)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，大跨結(jié) 構(gòu)中，在給結(jié)構(gòu)提供足夠的側(cè)向支撐力的同時(shí)，不僅能夠耗散大量地震能量，而且在震 后免更換，節(jié)省了建筑的維修加固成本，意義重大，將廣泛應(yīng)用于各類建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控 制領(lǐng)域。


[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的主視圖。[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的A-A剖視圖。[0021]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的B-B剖視圖。[0022]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2的主視圖。[0023]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2的C-C剖視圖。[0024]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例2的D-D剖視圖。[0025]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例3的主視圖。[0026]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例3的E-E剖視圖。[0027]附圖中數(shù)字含義如下[0028]1-形狀記憶合金部分；2-鋼材或其他合金部分；3-屈曲約束構(gòu)件；4-端部連 接構(gòu)件；5-無(wú)粘結(jié)材料。
具體實(shí)施方式
[0029]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。[0030]如附圖1 8所示，本實(shí)用新型是一種超彈性防屈曲耗能支撐，包括核心受力構(gòu) 件、屈曲約束構(gòu)件3、位于核心受力構(gòu)件和屈曲約束構(gòu)件之間的無(wú)粘結(jié)材料5、以及與核 心受力構(gòu)件兩端相連接的端部連接構(gòu)件4，核心受力構(gòu)件沿桿件縱向由兩部分構(gòu)成，一部 分為超彈性形狀記憶合金部分1，另一部分為鋼材或其他合金部分2，兩部分構(gòu)件之間通 過(guò)焊接或機(jī)械連接方式連在一起，這兩部分的截面形狀相似，截面相對(duì)應(yīng)尺寸可以相同 也可以不同，端部連接構(gòu)件4由鋼材、形狀記憶合金材料或其它合金材料制成。[0031]所述的核心受力構(gòu)件可以全部由超彈性形狀記憶合金棒材或板材制成。[0032]所述的核心受力構(gòu)件要確保在地震時(shí)形狀記憶合金部分1比鋼材或其他合金部 分2提前屈服。[0033]所述的核心受力構(gòu)件和端部連接構(gòu)件4可以同時(shí)全部都采用形狀記憶合金材料 制成。[0034]所述的核心受力構(gòu)件的截面可以采用一字型或十字型或工字型或圓型或圓環(huán)型 或橢圓型或格構(gòu)組合型或沿桿縱向變截面型或沿桿縱向開(kāi)孔型或沿桿橫向開(kāi)孔型。[0035]所述的屈曲約束構(gòu)件3可以為鋼管混凝土構(gòu)件，一重或多重鋼管約束構(gòu)件，鋼 筋混凝土構(gòu)件，多塊鋼板或鋼筋混凝土預(yù)制板通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接在一起形成的約束構(gòu) 件，鋼管內(nèi)澆注砂漿形成的約束構(gòu)件，鋼管內(nèi)填充其他高強(qiáng)度無(wú)粘結(jié)材料形成的約束構(gòu) 件。[0036]所述的無(wú)粘結(jié)材料5可以是環(huán)氧樹(shù)脂或浙青油漆或乙烯基層加泡沫或橡膠層或 硅樹(shù)脂橡膠層或硅樹(shù)脂加環(huán)氧樹(shù)脂或聚乙烯薄膜或丁基橡膠。[0037]為了更好的說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，下面舉幾個(gè)具體的實(shí)施例子[0038]實(shí)施例1，如附圖1 3所示，超彈性防屈曲耗能支撐的核心受力構(gòu)件為十字型 截面，核心受力構(gòu)件沿桿件縱向由兩部分構(gòu)成，分別為形狀記憶合金部分1和鋼材或其 他合金部分2，形狀記憶合金部分1位于核心受力構(gòu)件的中部，鋼材或其他合金部分2位 于核心受力構(gòu)件的兩端，其端部與端部連接構(gòu)件4連接在一起；形狀記憶合金部分1的材 料屈服強(qiáng)度和截面相應(yīng)尺寸均小于鋼材或其他合金部分2的材料屈服強(qiáng)度和截面尺寸， 無(wú)粘結(jié)材料5可以采用硅樹(shù)脂加環(huán)氧樹(shù)脂，屈曲約束構(gòu)件3為鋼管混凝土構(gòu)件，端部連接 構(gòu)件4由鋼材制成。[0039]實(shí)施例2，如附圖4 6所示，超彈性防屈曲耗能支撐的核心受力構(gòu)件為實(shí)心圓 型截面，核心受力構(gòu)件沿桿件縱向由兩部分構(gòu)成，分別為形狀記憶合金部分1和鋼材或 其他合金部分2，形狀記憶合金部分1位于核心受力構(gòu)件的中部，鋼材或其他合金部分2 位于核心受力構(gòu)件的兩端，其端部與端部連接構(gòu)件4連接在一起；形狀記憶合金部分1 的材料屈服強(qiáng)度和截面相應(yīng)尺寸均小于鋼材或其他合金部分2的材料屈服強(qiáng)度和截面尺 寸，無(wú)粘結(jié)材料5可以采用硅樹(shù)脂橡膠層，屈曲約束構(gòu)件3為鋼管內(nèi)澆注砂漿形成的約束構(gòu)件，端部連接構(gòu)件4由鋼材制成。[0040]實(shí)施例3，如附圖7 8所示，超彈性防屈曲耗能支撐的核心受力構(gòu)件為一字型 截面，核心受力構(gòu)件沿桿件縱向由兩部分構(gòu)成，這兩部分截面尺寸相同而且均為形狀記 憶合金材料制成，這兩部分的材料性質(zhì)完全相同，因此，可以看作形狀記憶合金部分1 為整個(gè)核心受力構(gòu)件，其端部與端部連接構(gòu)件4連接在一起，端部連接構(gòu)件4采用形狀記 憶合金材料制成；無(wú)粘結(jié)材料5可以采用聚乙烯薄膜，屈曲約束構(gòu)件3為鋼管混凝土構(gòu) 件。[0041]當(dāng)然本實(shí)用新型不限于以上三種實(shí)施方式，可以根據(jù)實(shí)際情況組合使用，從而 達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的目的。[0042]本實(shí)用新型可廣泛用于各種框架、框架-剪力墻和大跨結(jié)構(gòu)中，在地震作用 時(shí)，超彈性防屈曲耗能支撐既能夠給結(jié)構(gòu)提供足夠的側(cè)向支撐力，而且還可以通過(guò)核心 受力構(gòu)件的變形耗散大量地震能量，更主要的是，地震后無(wú)需對(duì)超彈性防屈曲耗能支撐 進(jìn)行更換，可以繼續(xù)使用，節(jié)省了大量的維修加固成本，本實(shí)用新型概念清晰，效果良 好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，有利于在廣大地震設(shè)防區(qū)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種超彈性防屈曲耗能支撐，包括核心受力構(gòu)件、屈曲約束構(gòu)件、位于核心受力 構(gòu)件和屈曲約束構(gòu)件之間的無(wú)粘結(jié)材料、以及與核心受力構(gòu)件兩端相連接的端部連接構(gòu) 件，其特征是所述的核心受力構(gòu)件沿桿件縱向由兩部分構(gòu)成，一部分為超彈性形狀記 憶合金部分，另一部分為鋼材或其他合金部分，兩部分構(gòu)件之間通過(guò)焊接或機(jī)械連接方 式連在一起，這兩部分的截面形狀相似，截面相對(duì)應(yīng)尺寸可以相同也可以不同，端部連 接構(gòu)件由鋼材、形狀記憶合金材料或其它合金材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超彈性防屈曲耗能支撐，其特征是所述的核心受力構(gòu)件 可以全部由超彈性形狀記憶合金棒材或板材制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超彈性防屈曲耗能支撐，其特征是所述的核心受力構(gòu)件 要確保在地震時(shí)形狀記憶合金部分比鋼材或其他合金部分提前屈服。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超彈性防屈曲耗能支撐，其特征是所述的核心受力構(gòu)件 和端部連接構(gòu)件可以同時(shí)全部都采用形狀記憶合金材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超彈性防屈曲耗能支撐，其特征是所述的核心受力構(gòu)件 的截面可以采用一字型或十字型或工字型或圓型或圓環(huán)型或橢圓型或格構(gòu)組合型或沿桿 縱向變截面型或沿桿縱向開(kāi)孔型或沿桿橫向開(kāi)孔型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超彈性防屈曲耗能支撐，其特征是所述的屈曲約束構(gòu)件 可以為鋼管混凝土構(gòu)件，一重或多重鋼管約束構(gòu)件，鋼筋混凝土構(gòu)件，多塊鋼板或鋼筋 混凝土預(yù)制板通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接在一起形成的約束構(gòu)件，鋼管內(nèi)澆注砂漿形成的約束構(gòu) 件，鋼管內(nèi)填充其他高強(qiáng)度無(wú)粘結(jié)材料形成的約束構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超彈性防屈曲耗能支撐，其特征是所述的無(wú)粘結(jié)材料可 以是環(huán)氧樹(shù)脂或浙青油漆或乙烯基層加泡沫或橡膠層或硅樹(shù)脂橡膠層或硅樹(shù)脂加環(huán)氧樹(shù) 脂或聚乙烯薄膜或丁基橡膠。
專利摘要本實(shí)用新型是一種超彈性防屈曲耗能支撐，屬于建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域。其主要特點(diǎn)在于核心受力構(gòu)件沿桿件縱向由兩部分構(gòu)成，一部分為超彈性形狀記憶合金部分，另一部分為鋼材或其他合金部分，這兩部分構(gòu)件之間通過(guò)焊接或機(jī)械連接方式連在一起。地震時(shí)，超彈性防屈曲耗能支撐既能給結(jié)構(gòu)提供足夠的側(cè)向剛度，而且通過(guò)超彈性形狀記憶合金部分的變形來(lái)耗散大量地震能量，更主要的是震后無(wú)需對(duì)其進(jìn)行更換，可以繼續(xù)使用。本實(shí)用新型概念清晰，效果良好，施工方便，有利于在廣大地震設(shè)防區(qū)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)E04G25/04GK201809994SQ20102014895
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者陳云, 陳淵, 陳生明 申請(qǐng)人:陳云