含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，包括：铝合金芯材、外套筒、钢板、黏弹性材料、连接板，铝合金芯材外围套上外套筒，外套筒两端侧面外伸钢板，芯材与钢板之间填充黏弹性材料，连接板一端与芯材焊接相连，另一端通过螺栓将支撑安装于结构中。芯材与钢板只要发生相对位移，黏弹性材料即能发生剪切变形，实现支撑在小震或风振下耗能。并且，由于铝合金较钢材具有更低屈服强度、更轻质、更耐腐蚀、更易于加工等优良性质，采用合适的铝合金材料作为芯材可改善屈曲约束支撑的使用性能及提高支撑在中小变形条件下的耗能减震能力。故本实用新型较传统钢芯材屈曲约束支撑具有更广阔的耗能范围、更优良的耗能性及更佳使用性能。
【专利说明】含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，属于工程结构抗震与消能减震【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传统支撑作为耗能减震装置已有较长历史，由于施工方便、计算简单和成本经济等优点得到了工程界广泛运用。但其有一个突出问题就是在大震下极易屈曲失稳，耗能能力差。为防止传统钢支撑受压屈曲现象的产生，有学者提出了屈曲约束支撑这一概念，即为传统支撑施加侧向约束，防止其受压产生屈曲。屈曲约束支撑形式多样，但工作原理类似，即在低屈服钢芯材外围套上外套筒，限制其整体屈曲或局部屈曲。屈曲约束支撑拉压性能相当，滞回曲线饱满，不但能为结构提供一定侧向刚度，还可在地震作用下大量耗散地震输入能量。
[0003]在地震作用下，屈曲约束支撑芯材承担反复拉压力发生变形，而外套筒只提供芯材侧向约束不受力故几乎没有变形。所以在地震作用下，芯材与外套筒会发生相对位移，特别在芯材两端，相对位移尤其大。近来已有工程人员提出了在外套筒端部外伸钢板，并在钢板与芯板之间填充具有高耗能特性的黏弹性材料，这样便可实现芯材与外套筒相对变形带动黏弹性材料发生剪切变形，进而实现屈曲约束支撑的微振动耗能。在大震作用下，由黏弹性材料剪切与芯板屈服共同耗能，相当于屈曲约束支撑和黏弹性阻尼器的有机结合，相比传统屈曲约束支撑有更大的耗能能力。
[0004]随着科学技术发展，轻金属材料的应用比例和范围不断上升及扩大。结构常用铝合金材料的屈服强度较传统支撑钢芯材的还要低；密度小(仅为钢的1/3)，便于运输、安装和使用；热导率高，是钢的4倍，可有效降低零部件冷却时间；抗腐蚀性优良，成形性良好，易回收再生；冷却削加工性能优良，冷却削速度是钢的5倍，可显著缩短生产周期，提高磨具寿命，降低生产成本。选择合适的低屈服强度、易焊接与塑性性能良好的铝合金材料作为屈曲约束支撑芯材，较传统钢芯材，可达到降低支撑重量、缩短产品生产周期、延长支撑使用寿命并使芯材更易屈服耗能的良好效果。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，采用低屈服强度、塑性性能良好的铝合金材料作为芯材并和含黏弹性材料屈曲约束支撑相结合，可实现支撑微振动耗能及更优良的耗能减震性质。
[0006]本实用新型提出的含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，包括铝合金芯材1、外套筒2、钢板3、黏弹性材料4和连接板5，其特征在于:所述铝合金芯材I外围套有外套筒2，钢板3设置于外套筒2端部两端侧面，铝合金芯材I与钢板3之间连接处填充有黏弹性材料4，所述连接板5与铝合金芯材I两端焊接连接，并通过螺栓将约束支撑安装于结构中；所述铝合金芯材I的横截面为一字型或十字形，当铝合金芯材I的横截面为一字型时，铝合金芯材I与外套筒2连接处之间填充有灰浆6，所述灰浆6与铝合金芯材I之间设有无黏结材料7。当铝合金芯材I的横截面为十字形时，为防止黏弹性材料的撕裂，黏弹性材料4仅有其上下表面与钢板3和铝合金芯材I的水平板黏结，其侧面通过无黏结材料7使得与铝合金芯材无黏结。
[0007]本实用新型中，铝合金芯材采用结构常用的屈服强度低、塑性性能好、易焊接的铝合金板材，外套筒、钢板使用的是普通钢材，连接板使用的是高强度钢材或高强度铝合金。
[0008]本实用新型中，外套筒可为方钢管或圆钢管，相应的钢板应为矩形平板或弧形凸板，与外套筒加工成整体或通过对接焊缝相连。
[0009]本实用新型中，黏弹性材料为高阻尼橡胶或类似具高耗能特性的黏弹性材料。
[0010]本实用新型中，连接板5为高强度钢或高强度铝合金，采用对接焊缝与铝合金芯材于两端焊接，并通过高强度螺栓将约束支撑安装于结构中。
[0011]本实用新型中，外套筒若填充有灰浆，则黏弹性材料与填充材料灰浆在外套筒端部须预留一定距离以提供黏弹性材料剪切变形空间。
[0012]与传统的屈曲约束支撑相比，本实用新型的优点是:
[0013](I)通过在芯材与钢板之间填充黏弹性材料，在不影响芯材原有耗能能力前提下，实现支撑微振动耗能并为支撑增加多一种耗能途径，提高支撑耗能能力；
[0014](2)选用合适的铝合金芯材替换传统钢芯材，芯材在中、大震甚至小震情况下即可进入屈服阶段而耗能，增加支撑耗能范围及提高支撑在中小变形条件下的耗能减震能力；
[0015](3)可达到降低支撑重量、缩短产品生产周期、延长支撑使用寿命、改善支撑耗能性能等，可以取得优良的经济、技术、环保效应；
[0016](4)所用材料成本低廉、结构构造简单、加工安装简便，便于更换，减震效果良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑的平面图；
[0018]图2是本实用新型含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑的正立面图；
[0019]图3是本实用新型含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑当芯板横截面为一字型时的1-1截面图；
[0020]图4是本实用新型含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑当芯板横截面为一字型时的2-2截面图。
[0021]图5是本实用新型含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑当芯板横截面为十字形时的1-1截面图。
[0022]图6是本实用新型含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑当芯板横截面为十字形时的2-2截面图。
[0023]图中标号:1、招合金芯材；2、外套筒；3、钢板；4、黏弹性材料；5、连接板；6、灰衆；
7、无黏结材料。
【具体实施方式】
[0024]下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。
[0025]实施例1:
[0026]如图f 4所示，本实用新型为含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，包括一字型的铝合金芯材1、外套筒2、钢板3、黏弹性材料4、连接板5、灰浆6和无黏结材料7。铝合金芯材I采用一字型截面的铝合金材料，其外围套上普通钢板焊接而成的外套筒2。钢板3采用与外套筒2相同型号的钢材，采用对接焊缝与外套筒2于其两端侧面焊接。在钢板3与铝合金芯材I之间填充黏弹性材料4，黏弹性材料4采用高阻尼橡胶。铝合金芯材I与外套筒2之间设置有灰浆6，填充材料灰浆6与铝合金芯材I之间涂有无黏结材料7。连接板5采用高强度铝合金，与铝合金芯材I对焊连接，并通过高强螺栓拧紧将支撑安装于结构中。
[0027]以上是本实用新型的典型实例，本实用新型的实施不限于此。
【权利要求】
1.含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，包括铝合金芯材(I)、外套筒(2)、钢板(3)、黏弹性材料(4)和连接板(5)，其特征在于:所述铝合金芯材(I)外围套有外套筒(2)，钢板(3)设置于外套筒(2)端部两端侧面，铝合金芯材(I)与钢板(3)之间连接处填充有黏弹性材料(4)，所述连接板(5)与铝合金芯材(I)两端焊接连接，并通过螺栓将约束支撑安装于结构中；所述铝合金芯材(I)的横截面为一字型或十字形，当铝合金芯材(I)的横截面为一字型时，铝合金芯材(I)与外套筒(2)连接处之间填充有灰浆￠)，所述灰浆(6)与铝合金芯材⑴之间设有无黏结材料(7);当铝合金芯材⑴的横截面为十字形时，为防止黏弹性材料的撕裂，黏弹性材料(4)仅有其上下表面与钢板(3)和铝合金芯材(I)的水平板黏结，其侧面通过无黏结材料(7)使得与铝合金芯材无黏结。
2.根据权利要求1所述的含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，其特征在于:铝合金芯材(I)采用屈服强度低、塑性性能好的铝合金芯材。
3.根据权利要求1所述的含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，其特征在于:黏弹性材料(4)为高阻尼橡胶或类似具高耗能特性的黏弹性材料。
4.根据权利要求1所述的含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，其特征在于:连接板(5)为高强度钢或高强度铝合金，采用对接焊缝与铝合金芯材于两端焊接，并通过高强度螺栓将约束支撑安装于结构中。
5.根据权利要求1所述的含黏弹性材料的铝合金芯材屈曲约束支撑，其特征在于:夕卜套筒(2)为方钢管或圆钢管，相应的钢板(3)为矩形平板或弧形凸板，与外套筒(2)加工成整体或通过对接焊缝相连。
【文档编号】E04B1/24GK203947613SQ201420353239
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】周颖, 吴日利 申请人:同济大学