重组竹螺旋箍筋射钉防屈曲耗能支撑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防屈曲耗能支撑，其外包约束为内置螺旋约束箍筋、双层外包重组竹约束、竹材防腐涂层及端部射钉固定的构件，属于结构工程抗震涉及领域。
【背景技术】
[0002]我国竹类资源丰富，重组竹作为结构的主要材料，具有绿色、环保，施工简单、抗震性能突出的特点，实现了建筑结构可持续发展上的创新。通过重组竹材料的外包约束，实现了对内填纳米碳纤维混凝土的环向约束，使整个防屈曲耗能支撑的约束效果在原有基础上获得套箍上的大提升，可使支撑的破坏始于内核钢材的材料破坏，而外包的约束机制能保持完好；重组竹约束采用内层四角拼接与外层交错搭接的双层重组竹的包裹方式，内层重组竹四角拼接的方式，能使重组竹材料贴合更紧密，而外层采用交错搭接的重组竹约束方式则能实现约束包裹的环环套箍；为进一步巩固双层重组竹套箍的效果，在内层四角拼接重组竹的四个角处，采用两层碳纤维布来进行局部增强，而在外包交错搭接重组竹的四个角处，则采用角钢进行局部上的增强，大大改善可能始于支撑四个角的破坏形态。这种局部上的组合设计，使支撑截面在尺寸上增加不多，但整个防屈曲耗能支撑的承载能力和延性性能却有很大的改善；为了增强重组竹和内填纳米碳纤维混凝土之间的约束效果，将外包重组竹约束端部的四个面，每个侧面都用六个射钉进行端面固定，使两种材料能更加紧密地粘结，以增强支撑抵抗横向变形的能力；采用水载铜剂防腐剂的季铵铜ACQ-B对重组竹进行防腐处理，这种防腐剂的抗腐蚀性和抗流失性好，大大提升重组竹竹材的使用寿命；通过重组竹螺旋箍筋射钉防屈曲耗能支撑的多重约束机制:内置约束螺旋箍筋，外包重组竹约束层及防腐层处理，四个角的碳纤维布和角钢的局部增强，外包约束端部各个侧面的射钉固定，有效地、系统地实现了重组竹螺旋箍筋射钉防屈曲耗能支撑对抗震耗能的需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是约束屈服段的内核芯材采用钢材，其截面可根据需要选取(如:一字形、十字形、I字形、箱形、槽形等)；屈曲约束机构采用约束螺旋箍筋与重组竹材料的约束组合，内填的纳米碳纤维混凝土采用方形截面；重组竹约束采用内层四角拼接与外层交错搭接的双层重组竹包裹，这使得内置螺旋箍筋的套箍效果可获得大的提升，从而形成具有三重约束作用的外包机制；在双层重组竹约束的四个角处进行了局部上的两次增强，其一是在内层四角拼接的重组竹约束的四个角处采用两层碳纤维布增强，而在外层交错搭接的重组竹约束的四个角处采用角钢的增强方式；在重组竹约束端部，对其四个侧面用射钉进行固定，实现重组竹和纳米碳纤维混凝土材料之间的紧密粘结；重组竹螺旋箍筋射钉防屈曲耗能支撑的端部，采用的连接方式设置成铰接形式或固接形式，实现防屈曲耗能支撑与组合框架结构之间的有效连接。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为重组竹螺旋箍筋射钉防屈曲耗能支撑，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、外包重组竹约束、重组竹防腐涂层、端部射钉固定、两层碳纤维布局部增强、角钢局部增强所组成；该支撑包括约束螺旋箍筋1、双层重组竹约束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、两层碳纤维布11、构造纵筋12、角钢13、射钉14、水载铜剂季铵铜ACQ-B防腐层15、内层四角拼接的重组竹约束16、外层交错搭接的重组竹约束17。
[0005]具体而言，约束螺旋箍筋I的截面为方形结构；双层重组竹2包裹在约束螺旋箍筋I的表面；约束螺旋箍筋I的中间设有内核钢芯4，约束螺旋箍筋I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I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I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 ;铰接板8上设有圆形连接孔6 ;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 ;内层四角拼接重组竹约束16的四个角处用两层碳纤维布11进行包裹，再在外层交错搭接的重组竹约束17进行二次碳纤维布外围包裹；二次包裹的重组竹约束的四个角处采用角钢13进行局部上的加强。
[0006]所述加强端板5与约束螺旋箍筋I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。
[0007]所述约束螺旋箍筋I的外表面的四个圆角上设有两层纤维增强布11和角钢13 ；所述约束螺旋箍筋I与铰接板8之间沿约束螺旋箍筋I的轴向方向上均匀设有构造纵筋
12ο
[0008]所述碳纤维增强箍筋钢板套箍防屈曲耗能支撑的端部四周用射钉14进行固定，并在双层重组竹2的表层端部表面涂有水载铜剂季铵铜ACQ-B防腐层15。
[0009]所述双层重组竹2的内层采用四角拼接的重组竹约束方式16，再在其外层采用交错搭接的重组竹17进行二次包裹约束。
[0010]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、或槽形等；内核钢芯4的工作段长度由内置约束螺旋箍筋I确定，其厚度根据实际情况进行选取。
[0011]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I%?3 %。
[0012]屈曲约束机构由约束螺旋箍筋I和内填纳米碳纤维混凝土 3。约束螺旋箍筋I与纳米碳纤维混凝土 3浇注成整体，并由六根构造纵筋12绑扎进行固定，内填纳米碳纤维混凝土的约束截面制作时设计成方形。
[0013]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；
[0014]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。
[0015]在加强端板上开圆形的连接孔6以便与组合框架连接，并在加强端板5的垂直方向设置加劲板7 ;约束螺旋箍筋I留有保护层，在纳米碳纤维混凝土面层采用双层重组竹约束2进行包裹；在内层四角拼接的重组竹约束16与外层交错搭接的重组竹约束17之间，采用两层碳纤维布11进行局部上的增强；在外层交错搭接的重组竹约束17的四个角处采用角钢13进行局部上的增强；外包约束重组竹材料端部的四个面，每个侧面都用六个射钉14进行端面的固定。
[0016]与现有技术相比，本发明相对于现有技术具有以下特点。
[0017]采用内置约束螺旋箍筋与双层重组竹的约束组合机制，并进行了相应的细部构造设计；内填纳米碳纤维混凝土外的重组竹竹材，巧妙利用其较高的模量、静曲强度好等特质，使整个防屈曲耗能支撑的约束效果更加稳定，显著提升防屈曲耗能支撑在动荷载作用下的减震耗能能力；在外包重组竹材料的约束端部，对四个侧面都用射钉进行端面的固定，使重组竹和纳米碳纤维混凝土贴合得更紧密；在外包约束截面的四个角处，采用碳纤维增强材料和角钢进行局部上的增强；对重组竹竹材的表层，采用水载型防腐剂的氨溶性季铵铜ACQ-B进行防腐