CN104775534A - 装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，包括耗能柱中部的泡沫铝复合材料部分，为主要耗能部分；耗能柱上下两端的钢构件部分，可以为圆钢管、方钢管、工字型钢等；钢构件与中部泡沫铝复合材料之间的连接板；耗能柱装置与上下结构之间的连接板。钢构件与泡沫铝复合材料之间通过连接板相连，连接方式可选用螺栓连接、焊接等。此耗能柱装置按柱的形式置于基础与梁或梁与梁之间，耗能柱与上下结构之间的连接可采用螺栓连接或焊接等方式。此发明有效地改善了结构的抗震、抗风性能，且完全为装配式，构造简单，安装维修方便。

Description

装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置

技术领域

本发明属于建筑结构振动控制领域，具体涉及一种泡沫铝/粘弹性材料复合材料耗能装置，适用于钢筋混凝土框架结构以及钢框架结构中用于减振的场合。

背景技术

地震和风是自然现象，强震和飓风给人类带来了巨大的灾难。我国是地震多发国家，大多数城市受到地震的威胁。地震给我国造成了巨大的人员伤亡和经济财产损失。我国也是受风灾威胁非常严重的国家，特别是沿海地区经常受到台风的袭击，所造成的人员伤亡和经济损失难以估计。随着经济发展和城市化进程加速，各种高层高耸建筑、大跨空间建筑等结构大规模建设，地震、强风所造成的经济损失更大。因此，最大限度地减轻震灾和风灾对建筑结构的影响，是我们必须要解决的一个重要问题。

现阶段，通过工程技术措施，提高建筑结构的抗震抗风能力，是减轻灾害损失最为有效的途径。消能减振技术的出现，改变了以往通过提高结构的刚度、强度来改善结构抗振性能的方法，为人类抵抗震灾、风灾提供了新的途径。它是通过把结构中的一部分非承重构件设计成耗能构件，通过耗能构件的滞回耗能来吸收地震或强风输入的能量，从而有效地减小结构的动力响应。目前，常用的耗能减振装置包括金属耗能器、粘弹性耗能器、粘滞耗能器等。

泡沫铝/粘弹性材料复合材料，是通过向三维开孔连通泡沫铝结构中填充粘弹性材料，得到的一种铝与粘弹性材料的交织复合材料。此复合材料，改善了泡沫铝的诸如剪切、拉伸等力学性能，使其具备优良的滞回耗能特性；同时，该复合材料充分利用了泡沫铝与粘弹性材料两种材料的阻尼机制，具备高阻尼特性。因此，此复合材料具有很好的耗能特性，可以考虑将其应用在结构消能减振领域，开发新型耗能减振装置，为建筑结构减振控制提供新手段。

发明内容

技术问题：本发明提出一种结构合理，能够在地震及风荷载作用下发挥耗能作用的新型装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置。

技术方案：本发明的一种装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，包括复合材料耗能段及位于复合材料耗能段上下两端的钢构件；在复合材料耗能段的上下两端连接有耗能段连接板，在复合材料耗能段上端的钢构件的下端连接有钢构件连接板，上端连接有耗能柱连接板；在复合材料耗能段下端的钢构件的上端连接有钢构件连接板，下端连接有耗能柱连接板；耗能段连接板与钢构件连接板采用螺栓连接；复合材料耗能段由泡沫铝/粘弹性材料复合材料组成。

所述的泡沫铝/粘弹性材料复合材料采用将粘弹性材料填充入开孔泡沫铝的孔隙中而得到。

钢构件的截面形式包括圆钢管、方钢管或工字型钢。

所述的复合材料耗能段与耗能段连接板之间采用螺栓或焊接相连；钢构件与钢构件连接板之间采用螺栓或焊接方式进行连接。

所述的耗能柱装置置于基础与梁或梁与梁之间，通过耗能柱连接板与上下结构连接，连接方式可以选用螺栓连接或焊接。

本发明耗能柱装置可按柱的形式置于基础与梁或梁与梁之间，主要利用耗能柱中部的泡沫铝复合材料耗能段进行耗能。由于耗能柱上下两端钢构件的刚度较中部复合材料段的大，在水平荷载作用下，变形主要发生在耗能柱中部耗能段，且以剪切变形为主。本发明耗能柱装置的耗能原理为：在小震、风载作用下，结构层间位移较小，复合材料段两端相对位移较小，主要利用复合材料的高阻尼特性来耗散输入结构中的能量，减小结构的动力响应；在大震、强风作用下，泡沫铝复合材料段发生较大的剪切变形进入塑性状态，将同时利用复合材料段的塑性变形来耗散能量，起到保护结构的作用。

有益效果：本发明提供了一种装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置。与以往的耗能装置相比，此装配式耗能柱装置构造简单，组装和维修方便，并且可以提供较多的空间，符合建筑结构设计及功能性要求。更为重要的是，此耗能柱装置可以在任何方向上发生变形，因此，可以同时消耗不同方向输入的能量，并且在不同的方向提供相同的附加阻尼和刚度。因而，本发明可以改善以往耗能装置加入结构中会加大各方向动力特性差异、仅能在某特定方向耗能等缺陷，有效地提高结构的抗振性能。

附图说明

下面结合附图和实施方式进一步对本发明进行说明。

图1为装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置三维视图；

图2为复合材料耗能段主视图；

图3为装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置在框架结构中的应用示意图；图4为

耗能柱装置及结构变形示意图。

其中有：复合材料耗能段1，连接板2，耗能段连接板2.1，钢构件连接板2.2，钢构件3，耗能柱连接板4，泡沫铝两端的纯铝5，螺栓6。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实例。

本发明提出的装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，此装置包括：位于耗能柱中部的泡沫铝复合材料耗能段1，由泡沫铝/粘弹性材料复合材料组成，复合材料由粘弹性材料填充入开孔泡沫铝的孔隙中得到；位于耗能柱上下两端的钢构件3，可以选用圆钢管、方钢管、工字型钢等；钢构件与复合材料之间的连接板包括耗能段连接板2.1，钢构件连接板2.2；钢构件与上下结构之间的连接板为耗能柱连接板4。耗能柱装置通过耗能柱连接板4与上下结构相连，可以通过螺栓与预埋入结构中的板件相连(混凝土结构)，或与上下结构直接相连(钢结构)。钢构件3通过连接板与中部泡沫铝复合材料耗能段1相连：泡沫铝复合材料耗能段1与耗能段连接板2.1之间采用螺栓连接；钢构件3与钢构件连接板2.2之间采用螺栓连接；耗能段连接板2.1与钢构件连接板2.2之间采用螺栓连接、焊接等方式。钢构件3与连耗能柱连接板4之间亦通过螺栓或焊接进行连接。

应当指出，本发明并不局限于以上实施例，以上实施例仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的实质情况下，还可以做出各种改变及改进，这些改变及改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，其特征在于：该装置包括复合材料耗能段（1）及位于复合材料耗能段（1）上下两端的钢构件（3）；在复合材料耗能段（1）的上下两端连接有耗能段连接板（2.1），在复合材料耗能段（1）上端的钢构件（3）的下端连接有钢构件连接板（2.2），上端连接有耗能柱连接板（4）；在复合材料耗能段（1）下端的钢构件（3）的上端连接有钢构件连接板（2.2），下端连接有耗能柱连接板（4）；耗能段连接板（2.1）与钢构件连接板（2.2）采用螺栓（6）连接；复合材料耗能段（1）由泡沫铝/粘弹性材料复合材料组成。

2. 根据权利要求1所述的装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，其特征在于：所述的泡沫铝/粘弹性材料复合材料采用将粘弹性材料填充入开孔泡沫铝的孔隙中而得到。

3. 根据权利要求1所述的装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，其特征在于：钢构件（3）的截面形式包括圆钢管、方钢管或工字型钢。

4. 根据权利要求1所述的装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，其特征在于：所述的复合材料耗能段（1）与耗能段连接板（2.1）之间采用螺栓或焊接相连；钢构件（3）与钢构件连接板（2.2）之间采用螺栓或焊接方式进行连接。

5. 根据权利要求1所述的装配式泡沫铝复合材料减振耗能柱装置，其特征在于：所述的耗能柱装置置于基础与梁或梁与梁之间，通过耗能柱连接板（4）与上下结构连接，连接方式可以选用螺栓连接或焊接。