专利名称：防屈曲摩擦支撑的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由摩擦芯与防屈曲外壳组成的防屈曲摩擦支撑(BRFB)，主要用于建筑结构耗能减震领域。
背景技术：
传统的建筑结构设计主要依靠建筑结构自身的强度、刚度、延性和耗能能力来抵抗荷载的作用。震害表明，在大地震作用下建筑结构主体经常遭受损伤甚至是不可修复的损伤和破坏，且造成的损失是巨大的。通过在建筑结构中设置的被动的耗能装置来消耗地震能量，可以大大减轻建筑结构的变形和损伤。摩擦阻尼器作为一种耗能装置，因其耗能能力强，且荷载大小、频率对其耗能的性能影响不大，并具有构造简单，取材容易，造价低廉的优点，因而具有很好的应用前景。特别是在控制建筑结构在近断层地震反应和中高层建筑结构地震反应方面有独特优势。摩擦阻尼器对建筑结构进行振动控制的机理是:阻尼器在主要建筑结构的构件屈服前的预定荷载下产生滑移或变形，依靠摩擦耗散地震能量，同时，由于建筑结构变形后自振周期加长，减小了地震输入，从而达到降低地震对建筑结构的影响。摩擦阻尼器具有很好的耗能能力，同时其耗能特性还较少受荷载幅值、频率和反复次数的影响。摩擦阻尼器作为一种耗能减震技术，其摩擦力大小易于控制，可方便地通过调节预紧力大小来调节摩擦力，其性能对环境温度及摩擦生热不敏感，且因其具有耗能能力强、性能稳定、价格低廉的优点，在工程中易于推广应用。但摩擦阻尼器在工程推广应用中也存在一定的缺点，首先，相互摩擦的两种材料在恒定的正压力作用下，保持长期的静接触，会产生冷粘结或冷凝固，所以二者之间的摩擦系数会发生改变；其次，摩擦阻尼器通常设置在框架支撑中，形成摩擦阻尼耗能支撑，但支撑的设置又带来新的问题，其一是节点连接构造复杂，其二是支撑设计不当可能会导致摩擦阻尼器的屈曲失效。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是，提供一种应用在建筑构件上的防止发生屈曲的摩擦阻尼器，并能够有效耗散地震产生的能量，提高建筑结构的抗震防灾能力，最大限度降低地震带来的人员伤亡及财产损失。为解决上述技术问题，本发明提供了一种防屈曲摩擦支撑，包括用于耗能的摩擦耗能芯和包围在所述摩擦耗能芯外侧的用于支撑的防屈曲外壳；所述防屈曲外壳的内侧沿其长度方向设有多个约束槽，所述摩擦耗能芯与所述约束槽相对应处沿其长度方向滑设在所述约束槽上。作为优选，所述摩擦耗能芯包括叠压在一起的多片钢板，相邻的两片钢板的之间设有摩擦材料，所述摩擦材料附着在其中一片钢板上。作为优选，所述摩擦耗能芯包括两片第二钢板和夹在所述两片第二钢板之间的一片第一钢板，所述第一钢板的两面均附有摩擦材料；沿所述第一钢板的长度方向设有条形滑槽，所述两片第二钢板上设有相对的多个连接孔；所述摩擦耗能芯通过穿过所述连接孔和条形滑槽的多个连接件连接。作为优选，所述防屈曲外壳为四棱柱状，每边的内侧分别设有开口朝向摩擦耗能芯的“V”形约束槽，所述摩擦耗能芯的第二钢板与所述“V”形约束槽相对的棱卡在所述“V”形约束槽内并能沿其长度方向滑动。作为优选，所述连接件的一端或两端卡设有弹簧。作为优选，所述弹簧为碟形弹簧。作为优选，所述约束槽的内壁上设有特氟龙材料镀层。作为优选，所述第一钢板用于附着摩擦材料的一面上固定连接有多条檩条，所述檩条凸出于所述第一钢板的高度小于所述摩擦材料的厚度。作为优选，所述檩条包括多条平行于所述第一钢板长度方向的横条和多条垂直于所述第一钢板长度方向的纵条，所述纵条和横条形成多个封闭的格子，所述摩擦材料位于多个所述格子内。与现有技术相比，本发明的防屈曲摩擦支撑至少具有以下有益效果:1、本发明的防屈曲摩擦支撑通过在摩擦耗能芯的基础上增加了防屈曲外壳，加强了在高长细比和大压力情况下的稳定性。2、本发明的防屈曲摩擦支撑可根据建筑结构需要，通过调节连接件和弹簧来调节预紧力的大小，以满足不同建筑结构对阻尼性能的要求。3、本发明的防屈曲摩擦支撑具有结构简单、取材容易、造价低廉的优点。4、本发明的防屈曲摩擦支撑的适用性强，其外形可根据设计需要灵活调整，其可调整的区域较大，同时在各种情况均有较好的耗能效果。5、本发明的防屈曲摩擦支撑耐久性好，受温度等外部环境影响很小，耐候性强，适用地域广。本发明的防屈曲摩擦支撑，提高建筑建筑结构的抗震防灾能力，最大限度降低地震带来的人员伤亡及财产损失，减小地震带来的经济与社会影响。
图1为本发明的实施例一的防屈曲摩擦支撑的剖视示意图；图2为图1所示的防屈曲摩擦支撑中的擦耗能芯的主视图；图3沿A-A向的剖视图；图4为图2和图3所示的摩擦耗能芯中的第一钢板的结构示意图；图5为图2和图3的摩擦耗能芯中的钢板的结构示意图；图6为与图1所示的防屈曲摩擦支撑中的第二钢板连接的第一连接件的结构示意图；图7为图1所示的防屈曲摩擦支撑用于与建筑构件连接的第二连接件与第一连接件(或者第一钢板的连接端)连接时的侧视示意图；图8为图7的俯视图；图9为本发明的实施例一的防屈曲摩擦支撑的俯视图(或仰视图)；图10为本发明的实施例二的防屈曲摩擦支撑中的第一钢板的结构示意图；图11为图10所示的第一钢板未附着摩擦材料时的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。实施例一如图1-图5所示,本发明的实施例一的防屈曲摩擦支撑(Buckling-RestrainedFriction Brace简称BRFB),包括用于支撑的防屈曲外壳4和位于防屈曲外壳4内的摩擦耗能芯100 ;在本实施例中，摩擦耗能芯100包括两片第二钢板2和夹在所述两片第二钢板2之间的一片第一钢板1，所述第一钢板I的两面均附有摩擦材料3 ;沿所述第一钢板I的长度方向设有条形滑槽12，两片第二钢板2上设有相对的多个连接孔21 ;所述摩擦耗能芯100通过穿过所述连接孔21和条形滑槽12的多个连接件6连接，在本实施例中，连接件6为螺栓，当然还可以采用其他的连接件进行连接，连接件6的数量可以根据实际情况进行设置。通过连接件6将两片第二钢板2之间实现固定连接，连接件6穿过第一钢板I上的条形滑槽12与其实现滑动连接，这样就实现第二钢板2与第一钢板I之间可相对滑动，从而通过二者之间的摩擦材料做负功而消耗地震能量。所述防屈曲外壳4的内侧设有多个约束槽41，本实施例的防屈曲外壳4为四棱柱状，其四个侧面的内侧分别设有一个约束槽41，在本实施中，约束槽41为开口朝向摩擦耗能芯100的“V”形，当然约束槽41的形状是根据摩擦耗能芯100的形状而定的，只要能够在垂直于摩擦耗能芯100的长度方向限制摩擦耗能芯100的运动并能允许其沿长度方向滑动即可。如图1所示，摩擦耗能芯100最外侧的第二钢板2的与约束槽41相对的棱卡在所述约束槽41上，并能沿约束槽41的长度方向滑动。需要说明的是，摩擦耗能芯100中的钢板可以为更多片，只要相邻的两个钢板的相对的一侧附有摩擦材料即可，当然作为优选，本实施例中第一钢板I的两侧均附有摩擦材料，这样第二钢板2的两侧都不需要附着摩擦材料了。此外，为了达到防屈曲的效果，防屈曲外壳4采用能承受较大压力的强度较高的材料制成，如GB/T699-1999所规定的45号钢。这样就形成了筒状的防屈曲外壳4，摩擦耗能芯100位于其内。以下结合图1-5进一步说明本实施例的防屈曲摩擦支撑中的摩擦耗能芯100的结构。如图1、图2和图3所示，本实施例的摩擦耗能芯100包括两片第二钢板2和夹在第二钢板2之间的第一钢板1，并且如图4所示，第一钢板I的两侧均附有摩擦材料3，摩擦材料3可以选用粘重级工作制摩擦材料，如树脂编织型刹车带或铜基摩擦片。如图4所示，第一钢板I的一端为手柄状的连接端15,关于连接端15与建筑构件的连接情况见下面的描述。如图2和图5所示，第二钢板2的一端设有多个孔22，用于与如图6所示的第一连接板7进行连接，如图6所示，第一连接板7上设有与第二钢板2上的孔22对应的多个孔71，第一连接板7设有孔71的一端与两个第二钢板2之间可以采用螺栓、铆钉等进行连接，第一连接板7的另一端的形状为与第一钢板I的连接端15相同的手柄状。如图2所示，第一钢板I设有手柄状的连接端与第二钢板2与第一连接板7连接的一端分别位于摩擦耗能芯100的两端。如图7、图8所示，本实施例的防屈曲摩擦支撑的其中一端通过连接在第一钢板I的连接端15上的第二连接板8与建筑构件进行连接。第一钢板I和第二连接板8之间的连接情况如图7、图8所示，第二连接板8为板状件，第一钢板I的连接端15焊接在第二连接板8上，板状的第二连接板8与建筑构件通过浇筑混凝土进行连接，其中第二连接板8上开设有多个可用于与建筑构件上的钢筋进行连接的连接孔82。如图7、图8所示，为了加强第二连接板8与第一钢板I的连接端15之间的连接强度，还可以在第一钢板I与第二连接板8之间焊接加强肋83。本实施例的防屈曲摩擦支撑的另一端连接有第一连接板7，第一连接板7与第二连接板8之间的连接情况和第一钢板与第二连接板8之间的连接情况相同，不再赘述，即本实施例的防屈曲摩擦支撑的其中一端之间通过板状的第二连接板8与建筑构件连接，另一端通过第一连接板7过渡再通过板状的第二连接板8与建筑构件连接。如图9所示，为了防止灰尘进入防屈曲外壳4内，在防屈曲外壳4的两端还可以设有壳盖46，在壳盖46上开设有供第一钢板I的连接端15或者第一连接板7的连接端15通过的条形孔461，这样摩擦耗能芯100位于封闭的防屈曲外壳4内，防止灰尘侵扰，提高其工作寿命。与现有技术相比，本发明的防屈曲摩擦支撑通过在摩擦耗能芯100的基础上增加了防屈曲外壳4，由防屈曲外壳4来承受压力，加强了在高长细比和大压力情况下的稳定性，解决了普通的摩擦耗能支撑在地震作用下可能会因为摩擦耗能芯100受到的压力过大而出现压屈失稳现象而导致耗能支撑失效的问题，提高了采用摩擦耗能支撑的建筑结构在强震作用下的抗震能力和可靠性。如图1所示，作为优选，本实施例中，连接件6的两端均卡设有弹簧5。当然，为了安装方便也可以仅在连接件6的一端卡设弹簧5。作为优选方案，本实施例中的弹簧5选用碟形弹簧，本领域的技术人员可以根据实际需要选用其他形式的弹簧，如卷簧等。由多个连接件6和弹簧5对钢板施加预紧力，使之在相对滑动时产生摩擦力，进而消耗地震能量。作为优选方案，本实施例中，在图1所示的约束槽41的内壁上还设置有特氟龙材料，可以起到降低接触面摩擦，隔离金属间接触粘结的作用，以免防屈曲外壳4和摩擦耗能芯100之间发生粘结。实施例二如图10、图11所示，实施例二与实施例一的区别在于，第一钢板I用于附着摩擦材料3的一面上固定连接有多条檩条，檩条凸出于所述第一钢板的高度略小于摩擦材料3的厚度，只要留出预压力产生的变形空间即可。本实施例中，檩条可以为焊接在第一钢板I表面上的钢筋，在第一钢板I上附着摩擦材料3之前，先焊接檩条，然后再在第一钢板I表面上附着摩擦材料3，檩条可以帮助摩擦材料3承担压应力与剪应力，避免摩擦材料3在大的预压力作用下产生脱落或被挤出。如图11所示，在本实施中，檩条包括多条平行于第一钢板I长度方向的横条191和多条垂直于第一钢板长度方向的纵条192,横条191和纵条192形成多个封闭的格子,每个格子内均设有附着在第一钢板I表面上的摩擦材料3，在受力状态下，格子内的摩擦材料3处于三向受压状态，大幅度提高摩擦材料的抗压性能，使摩擦阻尼器的能承受的压力更大，性能更稳定。作为优选方案，如图11所示，在本实施例中，檩条包括分别沿着所述第一钢板I的边缘设置的两条横条191和分别沿第一钢板I上的条形滑槽12的边缘设置的两条横条191，四条横条191和多条垂直于横条191的纵条192组成多个封闭的矩形的格子，这样附着于第一钢板I上的摩擦材料3就完全位于檩条的包围之中，檩条可以为摩擦材料3提供全面的抗压保护。当然，本领域的技术人员还可以把檩条组成其他形状的格子，也同样能实现本发明的目的。当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种防屈曲摩擦支撑，其特征在于，包括用于耗能的摩擦耗能芯和包围在所述摩擦耗能芯外侧的用于支撑的防屈曲外壳； 所述防屈曲外壳的内侧沿其长度方向设有多个约束槽，所述摩擦耗能芯与所述约束槽相对应处沿其长度方向滑设在所述约束槽上。
2.按权利要求1所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述摩擦耗能芯包括叠压在一起的多片钢板，相邻的两片钢板的之间设有摩擦材料，所述摩擦材料附着在其中一片钢板上。
3.按权利要求2所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述摩擦耗能芯包括两片第二钢板和夹在所述两片第二钢板之间的一片第一钢板，所述第一钢板的两面均附有摩擦材料；沿所述第一钢板的长度方向设有条形滑槽，所述两片第二钢板上设有相对的多个连接孔； 所述摩擦耗能芯通过穿过所述连接孔和条形滑槽的多个连接件连接。
4.按权利要求3所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述防屈曲外壳为四棱柱状，每边的内侧分别设有开口朝向摩擦耗能芯的“V”形约束槽，所述摩擦耗能芯的第二钢板与所述“V”形约束槽相对的棱卡在所述“V”形约束槽内并能沿其长度方向滑动。
5.按权利要求3或4所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述连接件的一端或两端卡设有弹簧。
6.按权利要求5所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述弹簧为碟形弹簧。
7.按权利要求1-4任一项所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述约束槽的内壁上设有特氟龙材料镀层。
8.按权利要求3或4所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述第一钢板用于附着摩擦材料的一面上固定连接有多条檩条，所述檩条凸出于所述第一钢板的高度小于所述摩擦材料的厚度。
9.按权利要求8所述的防屈曲摩擦支撑，其特征在于，所述檩条包括多条平行于所述第一钢板长度方向的横条和多条垂直于所述第一钢板长度方向的纵条，所述纵条和横条形成多个封闭的格子，所述摩擦材料位于多个所述格子内。
全文摘要
本发明提供了一种防屈曲摩擦支撑，包括用于耗能的摩擦耗能芯和包围在所述摩擦耗能芯外侧的用于支撑的防屈曲外壳；所述防屈曲外壳的内侧沿其长度方向设有多个约束槽，所述摩擦耗能芯与所述约束槽相对应处沿其长度方向滑设在所述约束槽上。本发明的防屈曲摩擦支撑通过在摩擦耗能芯的基础上增加了防屈曲外壳，加强了在高长细比和大压力情况下的稳定性，解决了普通的摩擦耗能支撑在地震作用下可能会因为摩擦耗能芯受到的压力过大而出现压屈失稳现象而导致耗能支撑失效的问题，提高了采用摩擦耗能支撑的建筑结构在强震作用下的抗震能力和可靠性。
文档编号E04B1/98GK103088932SQ201110351240
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者薛彦涛, 李澈 申请人:建研科技股份有限公司