CN103216023A - Frp型材防屈曲支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种快速工业化生产的FRP型材防屈曲支撑结构。核心耗能元件为一字型钢板，其两端部截面在宽度方向上扩大；一字型钢板在两端部与钢板垂直焊接成十字型，方便与结构构件连接；将两块FRP空心带肋型材分别夹在一字型钢板的两侧，外圈缠绕FRP布料，并在一字型钢板、FRP空心带肋型材及FRP布料之间填充多孔泡沫材料；一字型钢板的两端及钢板上设置用于与结构相连的连接结构。本发明利用具有良好塑性变形能力的钢材尤其是软钢实现耗能，并利用其轴向变形实现较大的滞回耗能，其结构新颖合理，易于加工，使用方便灵活，适用性强，可以有效提高建筑结构的抗震性能，具有广阔的市场推广应用前景。

Description

FRP型材防屈曲支撑结构
技术领域
本发明属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种快速工业化生产的FRP型材防屈曲支撑结构。
背景技术
框架结构包括钢筋混凝土框架结构和钢框架结构，是当今全球范围内使用最为普遍的结构形式，其具有可设计性强，自重较轻，经济性好等显著优势，然而当遭遇地震等横向作用时则容易出现层间位移过大而影响后期使用甚至因强度不足而破坏，倒塌的现象。为使建筑结构具有较强的抵抗地震等外力破坏的能力，经常需要在框架结构中增设耗能构件。
常见的耗能构件有粘滞型阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦型阻尼器、磁流变阻尼器、防屈曲支撑等。其中防屈曲支撑因其安全性与经济性较好且易于更换等优点，在工程中应用较多。目前防屈曲支撑的外核形式一般多采用钢管混凝土、钢筋混凝土或纯钢等进行约束。钢管混凝土形式的防屈曲支撑约束效果较好，但却存在施工较慢，自重较大等缺点，钢筋混凝土防屈曲支撑则有因为混凝土开裂而刚度下降，同时自重较大等问题，纯钢防屈曲支撑虽然自重较轻，却存在经济性问题。以上防屈曲支撑的缺点从某种程度上限制了防屈曲支撑的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种构造简单、便于工厂快速化生产，利用FRP材料实现轻质高强的防屈曲支撑，用以解决现有技术中防屈曲支撑的缺陷以及其他存在的问题。
本发明采用的技术方案为：
核心耗能元件为一字型钢板，其两端部截面在宽度方向上扩大；一字型钢板在两端部与钢板垂直焊接成十字型，方便与结构构件连接；将两块FRP空心带肋型材分别夹在一字型钢板的两侧，外圈缠绕FRP布料，并在一字型钢板、FRP空心带肋型材及FRP布料之间填充多孔泡沫材料，以减小内核与外包单元之间的摩擦作用力并提供内核侧向变形的空间；一字型钢板的两端及钢板上设置用于与结构相连的连接结构。
所述一字型钢板的两端及钢板上设置的用于与结构相连的连接结构为通孔或螺纹孔。
所述一字型钢板是具有良好塑性变形能力的钢板。
所述一字型钢板的中部在宽度方向两侧分别设有小块凸起，在FRP空心带肋型材的中部也设置相对应的小块凹进，两者配合形成约束，以防止错动。
所述FRP空心带肋型材为能够进行快速工业化生产的FRP拉挤型材，具有足够大的约束刚度限制内核钢材的横向变形。
所述 FRP空心带肋型材的端部设置槽口，以便与钢板连接配合。
本发明有益效果如下：
1）可实现构件轻质化。本发明充分利用FRP材料轻质高强的特点，在实现以往传统形式的防屈曲支撑的功能前提下，克服传统形式自重大的缺点。通过空心带肋形式进一步减轻构件自重，腔内无需填充其他材料。
2）结构简单，方便加工。本发明以一字型钢板作为耗能元件，无需焊接成型；在端部钢板上开孔，通过螺栓连接的方式与主体结构固定，方便外核钢管内的混凝土浇筑。
3）便于大规模工业化快速生产。本发明的大多数生产环节均便于工厂流水线批量生产，一字型钢无需焊接成型，FRP拉挤型材与缠绕工艺均可实现流水作业，生产效率高，大大降低人力成本。
试验证明，本发明能够利用钢材良好的塑性变形能力实现耗能，同时利用FRP材料特性实现轻质化，其结构新颖合理，易于加工，使用方便，可以有效提高建筑结构的抗震性能，具有广阔的市场推广和应用前景。
附图说明
图1为本发明所述结构的示意图；
图2为图1的E向视图。
图3为一字型钢板的形状示意图。
图4为图1中A-A面剖面图。
图5为图1中B-B面剖面图。
图6为图1中C-C面剖面图。
图7为快速工业化生产FRP型材防屈曲支撑的应用示意图实施例一。
图8为快速工业化生产FRP型材防屈曲支撑的应用示意图实施例二。
图中标号：
1-一字型钢板；2-钢板；3- FRP空心带肋型材；4-FRP布料；5-通孔。
具体实施方式
本发明提供了一种快速工业化生产的FRP型材防屈曲支撑结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例一
如图1、图2所示的本发明快速工业化生产的FRP型材防屈曲支撑，包括作为内核的一字型钢板1、端部新增的钢板2、作为外核的FRP空心带肋型材3和FRP布料4。一字型钢板1在两端部与钢板2垂直焊接成十字型，方便与结构构件连接。将两块FRP空心带肋型材3夹在一字型钢板1两侧，外圈缠绕FRP布料4，并在一字型钢板1、FRP空心带肋型材3及FRP布料4之间填充多孔泡沫材料。一字型钢板1的端部及钢板2上可以设置用于与结构相连的连接结构，本例中为通孔5。
如图3所示，一字型钢板1中部在宽度方向两侧分别设有小块凸起，配合FRP空心带肋型材3防止支撑内核的轴向错动。
如图4、图5、图6所示，内核在中部为一字型钢板1，在端部扩大为十字型钢，外核在中部为完整的两块FRP空心带肋型材3，在过渡段端部机械出槽，以便钢板2伸出。内核的耗能段均由FRP空心带肋型材3和FRP布料4包围，端部仅由十字钢截面与结构构件相连。
如图7所示，本例中利用预埋板件7来实现本发明所述结构8与框架结构的连接，板件7预埋在框架梁9与框架柱10中。在板件7上设置用于连接的通孔，并与本发明的端部工字型翼缘上的通孔通过连接板以及高强螺栓进行连接。此外，为了方便与其他结构连接，工字型翼缘上除本例中所述设置用于连接的通孔外，也可以设置螺纹孔、带有连接孔的耳板等其他用于连接的结构。
实施例二
参见图8，与实施例一不同之处在于，在一跨中设置两根本发明所述结构8。此时需要在框架梁中部设置预埋板件11，必要时，预埋板件11上需要添设加劲肋以确保连接强度与刚度。

Claims (2)

1.FRP型材防屈曲支撑结构，其特征在于：核心耗能元件为一字型钢板（1），其端部截面在宽度方向上扩大；所述一字型钢板（1）在端部与钢板（2）垂直焊接成十字型，方便与结构构件连接；所述一字型钢板（1）的两端及钢板（2）上设置用于与结构相连的通孔；两块FRP空心带肋型材（3）分别夹在所述一字型钢板（1）的两侧，外圈缠绕FRP布料（4），并在一字型钢板（1）、FRP空心带肋型材（3）及FRP布料（4）之间填充多孔泡沫材料；所述 FRP空心带肋型材（3）的端部设置槽口，以便与钢板（2）连接配合；所述FRP空心带肋型材（3）为能够进行快速工业化生产的FRP拉挤型材。
2.根据权利要求1所述的FRP型材防屈曲支撑结构，其特征在于，所述一字型钢板（1）的中部在宽度方向两侧分别设有小块凸起，在FRP空心带肋型材（3）的中部也设置相对应的小块凹进，两者配合形成约束，以防止错动。
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