[实用新型]防屈曲耗能支撑结构

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种建筑结构构件，特别是一种用于减震耗能的防屈曲支撑。

背景技术

现代建筑的发展越来越趋向于高大化，因此在设计过程中必须考虑建筑结构的抗震性能，特别是位于地震高发区的建筑，尤其需要注意。除预防地震破坏外，许多建筑的设计还需要考虑抗风性能。钢材由于其良好的材料性能，被广泛用于许多大型土木工程中，目前在建的高层建筑物中，以钢结构或钢与混凝土组合结构应用最为普遍。在这些建筑结构系统中，大多采用抗弯框架体系、支撑框架体系以及双重结构体系，特别是以抗弯框架体系最为常用。但是对于应用抗弯框架体系的高层建筑物而言，由于框架的负荷很大，结构的变形往往超过规范规定的极限值，因此结构需要提高整体的刚度。另外，在地震等外力的作用下，结构会产生过大的变形，造成震后结构修复困难或修复成本过高，因而不符合经济性要求。传统的支撑钢结构体系在受压或强震时会产生屈曲，往往需要使用较大截面尺寸的钢支撑材料才能满足使用要求，因此经济性也较差。而且，上述结构即使增大了支撑钢构件的断面尺寸，仍然无法保证在强震作用下彻底避免屈曲的发生，因此存在安全隐患。针对这些问题，国外一些科研人员发明了受压时没有屈曲发生的构件，称为屈曲约束支撑或者无屈曲消能支撑，并将它们应用在高层建筑结构中。在国内，无屈曲消能支撑也开始得到越来越多的应用。如专利号为200520040249.1之中国专利公开了一种双钢板连接无屈曲消能支撑，其主要结构包括钢板构成的轴力构件单元，方钢管构成的屈曲约束单元，方钢管与钢板间设置混凝土构成的填充单元，混凝土与钢板之间还设置有化学材料构成的脱粘接单元，钢板的两端设置连接单元，这种类型的无屈曲消能支撑能够在承受轴向压力时不发生屈曲，而是与受拉一样发生屈服，从而能够大量吸收输入整个体系的能量。但是，由于这种无屈曲消能支撑结构需要同时采用钢板和方钢管，因此成本较高，经济性较差，又由于要在方钢管内部填充混凝土，因此也不适合长度较长的支撑结构，适应性较差。另外，此类无屈曲消能支撑总体结构比较复杂，加工制作不易操作。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种经济性好，易于加工制作，并且可以大幅减震耗能的防屈曲耗能支撑结构。

本实用新型是这样实现的，包括承受轴向力的钢板，钢板的两端设有连接件，钢板的外部设置有混凝土加强体，钢板与混凝土加强体之间还设置有固体阻尼材料层。

这种支撑结构，利用位于轴心处的钢板承受轴向外力，当受压时，由于有外部混凝土加强体的约束，钢板不会发生屈曲，而是在压力达到一定极限时与受拉一样发生屈服，从而耗散外界输入的能量。此外，由于固体阻尼材料的存在，钢板具备了充足的屈服变形空间，同时，钢板变形耗能的过程中由于受到混凝土的约束会剪切阻尼材料实现二次耗能，因此大大提高了支撑结构的耗能水平，进一步增强了建筑的抗震抗风能力。

根据工程应用的实际需要，固体阻尼材料层的厚度通常控制在1mm～4mm之间。固体阻尼材料层可以是由单组分、双组分乃至于多组分的阻尼材料在钢板表面刷涂固化后形成，如使用双组分高阻尼聚氨酯材料；也可以直接使用固体阻尼材料的卷材、板材包裹钢板构成，如使用改性沥青卷材。

由于本实用新型防屈曲耗能支撑结构中增设了固体阻尼材料层，所以吸收建筑系统外部输入能量的能力大大增强，轴心处钢板的承载状况得到了明显改善，对外部约束的强度要求大大降低，因此不需要在混凝土层外部设置钢管进行强化约束，极大的简化支撑构件的结构，加工制作也更加容易，进一步节省了材料和人力资源，使产品的经济性得到了大幅提升。同时，由于避免了在封密的钢管内填充混凝土，因此也容易实现较长支撑构件的加工生产和质量保证，所以产品的适用范围更加广泛。

本实用新型中所述的混凝土加强体，可以是单一混凝土结构，也可以是钢筋混凝土结构或纤维混凝土结构。

本实用新型防屈曲耗能支撑结构，结构简单，减震耗能效果显著，经济性及适应性兼备，可以广泛应用于采用钢与混凝土组合结构的大型土木工程建筑，特别是高层建筑。它可以有效提高建筑的抗震安全性能，有利于进一步延长建筑的使用寿命，其经济效益与社会效益十分显著。

附图说明

图1为本实用新型的应用示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型防屈曲耗能支撑结构作进一步的详细说明。