一种摩擦复合型屈曲约束耗能支撑的制作方法

本实用新型专利涉及抗震技术领域，具体涉及一种摩擦复合型屈曲约束耗能支撑。

背景技术：

我国处于世界上两个最活跃的地震带上，地震造成的人员伤亡居世界首位。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因。传统的抗震方法是通过结构本身的塑性变形来耗散地震能量，这样必然使结构产生损伤甚至坍塌。随着社会的高速发展，对建筑安全提出了较高要求。屈曲约束耗能支撑(brb)作为建筑消能减震的一种元件，已经得到广泛使用，其耗能能力强，滞回曲线饱满，不但可以作为结构构件，屈服后也是一种性能优良的阻尼器。但目前常规的屈曲约束耗能支撑结构简单，功能单一，且存在较大的初始弹性刚度，在结构位移较小的情况下不能发挥耗能作用，从而导致建筑结构在小震情况下不能满足所需的层间位移角的要求。在屈曲约束耗能支撑两端增加摩擦耗能装置，能提高屈曲支撑的耗能能力和耗能效率，其机理是：屈曲约束耗能支撑核心耗能单元芯材组件、在屈服前的预定载荷下产生滑移或变形，依靠摩擦或阻尼耗散地震能量。同时，由于结构变形后自震周期加长，减小了地震输入，从而达到结构地震反应的目的。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种摩擦复合型屈曲约束耗能支撑，解决了：目前屈曲约束耗能支撑在抗风或在结构发生较小位移作用时、不能发挥耗能作用的问题，该实用新型能够满足小震、中震和大震下以及抗风领域耗能的需求，且疲劳性能佳。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种摩擦复合型屈曲约束耗能支撑，其特征在于，包括摩擦装置、屈曲约束耗能支撑，屈曲约束耗能支撑包括中间挡板、芯材组件、外约束套管，外约束套管套置于芯材组件中部，外约束套管两端口固定连接中间挡板；摩擦装置设置在屈曲约束耗能支撑核心单元芯材组件的两端，包括端头挡板、压板、摩擦材料、外套管；外套管套置于核心单元芯材组件的两端，外套管两端口分别与端头挡板、中间挡板固定连接，外套管管内由外及内依次设置压板、摩擦材料，采用螺栓、螺母和垫片穿过腰型孔将所述压板、摩擦材料，与芯材组件连接，从而使摩擦装置与屈曲约束耗能支撑连接。

进一步，芯材组件两端套置摩擦装置的为连接段，中间套置外约束套管的为工作段，三者一体成型；芯材组件贯穿于端头挡板、中间挡板和外约束套管，外套管两端口分别与端头挡板、中间挡板固定连接；工作段的芯材组件套置外约束套管，外约束套管两端口分别与两边的中间挡板固定连接。端头挡板、中间挡板用来限制摩擦材料发生滑动。

进一步，芯材组件包括主芯材和副芯材，二者固定焊接，使芯材组件工作段截面为一字型、十字型或者h型，使芯材组件连接段截面为十字型或者h型。

进一步，腰型孔位于主芯材或副芯材的连接段上，个数为任意数量。螺栓固定摩擦材料和芯材组件时，芯材组件可以在腰型孔长度范围内进行往复运动。

进一步，压板、摩擦材料与外套管内壁留有间隙，压板、摩擦材料侧面与主芯材或副芯材留有间隙。间隙的作用在于：避免了摩擦装置与外套管内壁、和副芯材摩擦接触带来的磨损破坏。

进一步，外约束套管、外套管的横截面为回字型、圆环型。

进一步，屈曲约束耗能支撑还包括缓冲棉板、填充料、无黏结滑移材料。

更进一步，端头挡板、中间挡板的形状与外约束套管、外套管的端口形状相适配。

更进一步，工作段的主芯材或者副芯材两长边向内凹陷，分别在两长边上形成梯形凹陷结构。

更进一步，无黏结滑移材料覆盖在工作段的芯材组件上，缓冲棉板为菱形板，设置于工作段主芯材或者副芯材的各梯形凹陷结构内，且菱形板形状与梯形凹陷结构相适配，填充料位于外约束套管与芯材组件之间。

工作原理：当摩擦复合型屈曲约束耗能支撑处于抗风状态或小震时，驱动力未达到屈曲约束耗能支撑核心单元芯材组件的屈服承载力，此时芯材处于弹性阶段，建筑物在风力作用下，将风震产生的运动传递至芯材组件上，芯材组件发生滑移、与摩擦材料产生摩擦运动，将动能转化为热量并散失在空气中，达到减震抗风的目的。

当摩擦复合型屈曲约束耗能支撑处于抗震状态时，驱动力较大，大于屈曲约束耗能支撑核心单元芯材组件的屈服承载力，此时芯材处于屈服后塑性变形阶段，由塑性变形来消耗建筑物地震时产生的大部分能量，两端摩擦装置中的芯材组件与摩擦材料产生的摩擦运动，也能产生耗能作用，实现共同耗能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：提供一种既能抗风又能抗震的摩擦复合型屈曲约束耗能支撑，通过在屈曲约束耗能支撑的芯材组件两端设置摩擦装置，使其在屈服前的预定载荷下产生滑移或变形，依靠摩擦或阻尼耗散地震能量。该实用新型能够满足小震、中震和大震下以及抗风领域耗能的需求，且疲劳性能佳。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中沿a-a方向的剖视示意图；

图3为图2中沿m-m方向的剖视示意图；

图4为实施例1核心耗能单元芯材组件的结构示意图；

图5为实施例2核心耗能单元芯材组件的结构示意图；

图6为实施例3核心耗能单元芯材组件的结构示意图；

图中：1-摩擦装置，2-屈曲约束耗能支撑，1-1-端头挡板，1-2-外套管，1-3-压板，1-4-摩擦材料，1-5-螺栓，1-6-螺母，1-7-垫片，2-1-芯材组件，2-1-1-主芯材，2-1-2-副芯材，2-1-3-腰型孔，2-2-中间挡板，2-3-缓冲棉板，2-4-外约束套管，2-5-填充料，2-6-无黏结滑移材料，1-2-1-间隙a，1-2-2-间隙b。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-4，一种摩擦复合型屈曲约束耗能支撑，其特征在于，包括摩擦装置1、屈曲约束耗能支撑2，屈曲约束耗能支撑2包括中间挡板2-2、芯材组件2-1、外约束套管2-4，缓冲棉板2-3、填充料2-5、无黏结滑移材料2-6；外约束套管2-4套置于芯材组件2-1中部，外约束套管2-4两端口固定连接中间挡板2-2；

摩擦装置1设置在屈曲约束耗能支撑2核心单元芯材组件2-1的两端，包括端头挡板1-1、压板1-3、摩擦材料1-4、外套管1-2；外套管1-2套置于核心单元芯材组件2-1的两端，外套管1-2两端口分别与端头挡板1-1、中间挡板2-2固定连接，外套管1-2管内由外及内依次设置压板1-3、摩擦材料1-4，采用螺栓1-5、螺母1-6和垫片1-7穿过腰型孔2-1-3将所述压板1-3、摩擦材料1-4，与芯材组件2-1连接。

芯材组件2-1两端套置摩擦装置1的为连接段，中间套置外约束套管2-4的为工作段，三者一体成型；所述芯材组件2-1贯穿于端头挡板1-1、中间挡板2-2和外约束套管2-4，外套管1-2两端口分别与端头挡板1-1、中间挡板2-2固定连接；工作段的芯材组件2-1套置外约束套管2-4，外约束套管2-4两端口分别与两边的中间挡板2-2固定连接。

芯材组件2-1包括主芯材2-1-1和副芯材2-1-2，二者固定焊接，使芯材组件2-1工作段截面为十字型，使芯材组件2-1连接段截面为十字型。腰型孔2-1-3位于主芯材2-1-1的连接段上，个数为4个。连接螺栓固定摩擦材料和芯材组件时，芯材组件可以在腰型孔长度范围内进行往复运动。压板1-3、摩擦材料1-4与外套管1-2内壁留有间隙a1-2-1，压板1-3、摩擦材料1-4侧面与副芯材2-1-2留有间隙b1-2-2。间隙避免了摩擦装置1与外套管1-2内壁、副芯材2-1-2摩擦接触带来的磨损破坏。外约束套管2-4、外套管1-2的横截面为圆环型。端头挡板1-1、中间挡板2-2的形状与外约束套管2-4、外套管1-2的端口形状相适配。使三者更好的连接

工作段的主芯材2-1-1或者副芯材2-1-2两长边向内凹陷，分别在两长边上形成梯形凹陷结构。无黏结滑移材料2-6覆盖在工作段的芯材组件2-1上，缓冲棉板2-3为菱形板，设置于工作段主芯材2-1-1或者副芯材2-1-2的各梯形凹陷结构内，且菱形板形状与梯形凹陷结构相适配，填充料2-5位于外约束套管2-4与芯材组件(2-1)之间。芯材组件2-1工作段表面都覆有高分子复合黏弹性无黏结滑移材料。主芯材与副芯材材料可以为同一种材料，也可以为不同类型的材料，比如q235b与低屈服点软性材料。

实施例2

如图5所示，芯材组件2-1包括主芯材2-1-1和副芯材2-1-2，二者固定焊接，使芯材组件2-1工作段截面为一字型，使芯材组件2-1连接段截面为十字型。腰型孔2-1-3位于主芯材2-1-1的连接段上，个数为4个。其余结构与实施例1相同。

实施例3

图6所示，芯材组件2-1包括主芯材2-1-1和副芯材2-1-2，二者固定焊接，使芯材组件2-1工作段截面为一字型，使芯材组件2-1连接段截面为h字型。腰型孔2-1-3位于主芯材2-1-1的连接段上，个数为4个。其余结构与实施例1相同。

当摩擦复合型屈曲约束耗能支撑处于抗风状态时，驱动力未达到屈曲约束耗能支撑核心单元芯材组件2-1的屈服承载力，芯材处于弹性阶段，建筑物在风力作用下，将风震产生的运动传递至芯材组件2-1上，芯材组件(2-1)发生滑移、与摩擦材料1-4产生摩擦运动，将动能转化为热量并散失在空气中，达到减震抗风的目的。当摩擦复合型屈曲约束耗能支撑处于抗震状态时，驱动力较大，大于屈曲约束耗能支撑核心单元芯材组件2-1的屈服承载力，芯材处于屈曲塑性变形阶段，由屈曲塑性变形消耗建筑物地震时产生的大部分能量，两端摩擦装置1中的芯材组件2-1与摩擦材料1-4发生相对运动，也能产生耗能作用，达到抗震的目的。

通过上述方式实现抗风和抗震的功能，此种摩擦复合型屈曲约束耗能支撑可利用两端摩擦装置实现抗风作用或小震下耗能作用。在相同构造的前提下，能提供更大的阻尼力。或者在相同阻尼器的前提下，摩擦复合型屈曲约束耗能支撑外形尺寸能做到更小，更利于结构美观要求。