[发明专利]碳纤维增强箍筋钢板套箍防屈曲耗能支撑

摘要

一种碳纤维增强箍筋钢板套箍防屈曲耗能支撑，该支撑由约束屈服段、约束非屈服段、屈曲约束机构、隔离无粘结层、无约束非屈服段、三层碳纤维增强布包裹、碳纤维增强布局部增强、角钢局部增强及端部冷弯薄壁钢板套箍组成。约束屈服段的内核芯材采用钢材，其截面可根据需要选取；屈曲约束机构采用约束螺旋箍筋与外包碳纤维增强材料的双重约束组合，内填纳米碳纤维混凝土采用方形截面；第一次碳纤维增强材料整体约束为三层包裹，在四个角处要进行两层碳纤维布的局部增强；完成局部增强之后，再在外部采用三层碳纤维增强布进行第二次整体的约束增强，并将完成包裹的支撑进行角钢的加固；碳纤维增强箍筋防屈曲耗能的支撑端部，采用铰结或固结的方式，以实现防屈曲耗能支撑与框架结构之间的有效连接。

主权项

1.碳纤维增强箍筋钢板套箍防屈曲耗能支撑，其特征在于：该支撑由约束屈服段、约束非屈服段、屈曲约束机构、隔离无粘结层、无约束非屈服段、三层碳纤维增强布包裹、碳纤维增强布局部增强、角钢局部增强及端部冷弯薄壁钢板套箍组成；该支撑包括约束螺旋箍筋(1)、双重外包碳纤维增强布(2)、内填纳米碳纤维混凝土(3)、内核钢芯(4)、加强端板(5)、圆形连接孔(6)、加劲板(7)、铰接板(8)、空隙(9)、隔离无粘结层(10)、两层碳纤维增强布(11)、构造纵筋(12)、钢板套箍(14)、角钢(16)；双重外包碳纤维增强布(2)包括三层碳纤维增强布a(13)、三层碳纤维增强布b(15)；约束螺旋箍筋(1)的截面为方形圆角结构；三层碳纤维增强布a(13)包裹在约束螺旋箍筋(1)的表面；约束螺旋箍筋(1)的中间设有内核钢芯(4)，约束螺旋箍筋(1)与内核钢芯(4)之间填充有内填纳米碳纤维混凝土(3)；约束螺旋箍筋(1)的两端面分别设有两加强端板(5)；铰接板(8)设置在沿约束螺旋箍筋(1)的两端面垂直方向上，且与加强端板(5)相垂直；加劲板(7)上下连接加强端板(5)与铰接板(8)；所述铰接板(8)上设有圆形连接孔(6)；所述内核钢芯(4)与内填纳米碳纤维混凝土(3)的接触处设有隔离无粘结层(10)；所述加强端板(5)与约束螺旋箍筋(1)内的内核钢芯(4)之间的钢筋衔接处留有空隙(9)，且端部衔接钢筋与内核钢芯(4)垂直；所述三层碳纤维增强布a(13)外表面的四个圆角上设有两层碳纤维增强布(11)；两层碳纤维增强布(11)外部进行三层碳纤维增强布b(15)的二次包裹；所述三层碳纤维增强布b(15)的外部用角钢(16)局部增强；所述约束螺旋箍筋(1)与铰接板(8)之间沿约束螺旋箍筋(1)的轴向方向上均匀设有构造纵筋(12)；碳纤维增强箍筋钢板套箍防屈曲耗能支撑的端部用钢板套箍(14)进行套箍，并在三层碳纤维增强布b(15)和钢板套箍(14)之间注入有机粘结胶，以实现钢板套箍(14)在支撑表面上的固定；约束屈服段由内核芯材(4)构成，采用屈服强度值稳定的钢材，其截面形状为一字形或十字形或I字形或箱形或槽形；内核钢芯(4)的工作段长度由内置约束螺旋箍筋1确定，其厚度根据设计的需求选取；约束非屈服段在内填纳米碳纤维混凝土(3)与加强端板(5)之间设置足够的预留空间，其值大小取约束螺旋箍筋长度的1％～3％；屈曲约束机构由约束螺旋箍筋(1)和内填纳米碳纤维混凝土(3)组成；约束螺旋箍筋(1)内置有纳米碳纤维混凝土，由六根构造纵筋(12)进行绑扎固定；而约束截面所采用的纳米碳纤维混凝土基材设计成方形，并将其四个角设计成圆弧形，便于工作时纳米碳纤维混凝土与碳纤维增强布材料之间的有效贴合；隔离无粘结层(10)设置在内核芯材(4)和内填纳米碳纤维混凝土(3)之间，采用钙基润滑脂和聚乙烯薄膜材料；无约束非屈服段由加强端板(5)和铰接板(8)组成，两者采用铰接或固接连接方式；在加强端板上开圆形的连接孔(6)以便与框架结构连接；约束螺旋箍筋(1)留有保护层厚度，在外部采用三层碳纤维增强布a(13)进行包裹，并用有机粘结胶进行胶粘；在约束截面的四个角上，用两层碳纤维增强布(11)进行局部上的增强；用三层碳纤维增强布b(15)进行第二次包裹，并用角钢(16)对四个角进行局部增强；三层碳纤维增强布a(13)与三层碳纤维增强布b(15)组成双层包裹的约束结构；内核钢芯表面的机械加工，须按设计要求控制表面的光洁度，钢材直度与截面扭曲度的误差应不超过1/1000/m、0.5/m的值；内填纳米碳纤维混凝土采用方形截面，制作时其四个角按需求给出基本的弧度，以保证浇注的纳米碳纤维混凝土与三层碳纤维增强材料两者之间有效的工作；内填纳米碳纤维混凝土的制作采用0.8％～0.16％的优化掺量，并用化学分散的方法避免纳米碳纤维混凝土结团；浇注内填纳米碳纤维混凝土时，须保证内核钢芯与约束螺旋箍筋临时固定的可靠性，防止发生移动、扭转；加强端板与内填纳米碳纤维混凝土之间的约束非屈服段，应留有足够的间隙，长度取屈曲约束机构的1％～3％，并制作出具有平缓过渡的截面形式；无约束非屈服段的钢板，除了满足基本的规范要求，还需采取减小温度应力的制作措施；无粘结隔离层的制作，采用钙基润滑脂和聚乙烯薄膜材料，在内核芯材上涂一层钙基润滑脂，并用聚乙烯薄膜进行紧密的包裹。