CN207597987U - 摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件 - Google Patents

Abstract

摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，包括耗能钢、嵌入部位、高强度板层、耗能分离钢，所述耗能钢上设置有若干加强筋一，耗能分离钢将耗能钢内部分离为四个区域，耗能钢的内层、耗能分离钢的两侧均设置吸能缓冲隔离层，吸能缓冲隔离层内浇筑高阻尼混凝土，并在高阻尼混凝土中设置有消能填充体，耗能钢的内部设置若干活塞，活塞与高阻尼混凝土间隔布置；耗能钢的两端通过加强环与高强度板层相连，耗能钢和高强度板层之间的空隙为伸缩空间；高强度板层的中间内部设置有嵌入部位，嵌入部位上设置有连接螺孔，高强度板层的两端设置有端部固定板，端部固定板上设置加强筋二。

Description

摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件

技术领域

本实用新型涉及一种建筑结构的耗能构件，属于建筑结构安装领域，特别是涉及一种摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件。

背景技术

地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。世界上每年发生破坏性地震近千次，一次大地震可引起上千亿美元的经济损失，导致几十万人死亡或严重伤残。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震造成的人员伤亡居世界首位，经济损失也十分巨大。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。地震发生时，地面振动引起结构的地震反应。对于基础固接于地面的建筑结构物，其反应沿着高度从下到上逐层放大。由于结构物某部位的地震反应(加速度、速度或位移)过大，使主体承重结构严重破坏甚至倒塌；或虽然主体结构未破坏，但建筑饰面、装修或其它非结构配件等毁坏而导致严重损失；或室内昂贵仪器、设备破坏导致严重的损失或次生灾害。为了避免上述灾害的发生，人们必须对结构体系的地震反应进行控制，并消除结构体系的“放大器”作用，结构消能减振技术是把结构的某些非承重构件(如剪力墙、连接件等)设计成消能杆件，或在结构的某些部位(层间空间、节点、连接缝等)安装消能装置。在小风或小震时，这些消能杆件(或消能装置)和结构本身具有足够的侧向刚度以满足使用要求，结构处于弹性状态；当出现大震或大风时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先开始工作，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使结构的动能或弹性势能等能量转化成热能等形式耗散掉，迅速衰减结构的地震或风振反应(位移、速度、加速度等)，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，保护主体结构及构件在强震或大风中免遭破坏。因为地震等原因传输给建筑结构的外部能量，是结构产生振动的根源，所以在结构中设置耗能装置，增加耗能量，将会减少结构的振动反应。目前研究开发的防屈曲耗能构件的约束混凝土容易被压碎而失去了约束与防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低。因此，一些耗能构件制造工艺，耗能性能等仍需要进一步改进。

实用新型内容

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供一种摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，可在承载时通过摩擦、变形缓冲来吸收能量，采用有效隔离的方式，避免高阻尼混凝土破坏，以提高其耗能能力。利用摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件的耗能作用能够减少建筑结构的地震反应，对建筑结构起到很好的保护作用。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，包括耗能钢(1)、嵌入部位(2)、高强度板层(3)、连接螺孔(4)、加强筋一(51)、加强筋二(52)、耗能分离钢(6)、吸能缓冲隔离层(7)、高阻尼混凝土(8)、消能填充体(9)、端部固定板(10)、活塞(11)、加强环(12)和伸缩空间(13)，所述耗能钢(1)上设置有若干加强筋一(51)，耗能分离钢(6)将耗能钢(1)内部分离为四个区域，耗能钢(1)的内层、耗能分离钢(6)的两侧均设置吸能缓冲隔离层(7)，吸能缓冲隔离层(7)内浇筑高阻尼混凝土(8)，并在高阻尼混凝土(8)中设置有消能填充体(9)，耗能钢(1)的内部设置若干活塞(11)，活塞(11)与高阻尼混凝土(8)间隔布置；耗能钢(1)的两端通过加强环(12)与高强度板层(3)相连，耗能钢(1)和高强度板层(3)之间的空隙为伸缩空间(13)；高强度板层(3)的中间内部设置有嵌入部位(2)，嵌入部位(2)上设置有连接螺孔(4)，高强度板层(3)的两端设置有端部固定板(10)，端部固定板(10)上设置加强筋二(52)。

其中，所述的耗能钢(1)横截面为矩形，耗能钢(1)上的加强筋一(51)采用缠绕设置，耗能钢(1)上的加强筋一(51)优先采用等间距设置，并且优先均匀分布于耗能钢(1)的外表面。

其中，所述的端部固定板(10)上的加强筋二(52)采用交叉设置，加强筋二(52)穿过嵌入部位(2)上对应的孔洞与端部固定板(10)相连。

其中，所述的耗能钢(1)、耗能分离钢(6)优先采用冷轧钢板冲压制作而成。

其中，所述的吸能缓冲隔离层(7) 的厚度设置在5-10mm之间，吸能缓冲隔离层(7)优先采用聚氨酯泡沫制作而成。

其中，所述的高阻尼混凝土(8)是在普通混凝土中添加阻尼材料，阻尼材料优先采用羧基丁苯胶乳、聚酯纤维、石墨或硅粉中的一种或多种，其体积比为5-8%，普通混凝土优先采用强度较大的混凝土制作而成，混凝土等级采用C30-C45，并在每立方米混凝土中添加橡胶纤维2.0kg-4.0kg。

其中，所述的消能填充体(9)优先采用泡沫铝制作而成。

其中，所述的耗能钢(1)内设置有活塞(11)，活塞(11)的数量设置为一个或多个，活塞(11)的截面形状与耗能钢(1)围成的截面形状一致。

其中，所述的耗能钢(1)的两端设置有加强环(12)进行固定，加强环(12)与端部固定板(10)优先采用焊接连接而成。

其中，所述的伸缩空间(13)的距离为20-30mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：整体结构缓冲能力强、抗变形能力大、稳定性大，可在承载时最大限度的吸能，并且采用有效隔离的方式，分离效果优异，避免高阻尼混凝土破坏，使其缓冲耗能能力显著提升，其具有耗能能力强、缓冲性能优异、加工简单、安装方便等优点，它能使结构拥有良好的抗震性能、延性和滞回耗能能力，本实用新型在传统防屈曲中设置活塞，引入摩擦耗能机制，当结构发生层间移动时，高阻尼混凝土产生变形消耗能量，同时高阻尼混凝土与约束构件发生相对移动，高阻尼混凝土中的活塞与约束构件发生相对移动，通过活塞与约束构件的摩擦消耗能量，有效提高了防屈曲构件的耗能能力，本设计实用新型正是出于对保护现有的建筑结构、防屈曲耗能控制等多方面潜在危险的考虑，在有承载危险的地方应设置本摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件加以保护，对建筑结构振动控制领域建设十分有意义，能够满足建筑结构安全防护要求，最大限度的保护人民的生命和财产安全，值得推广应用。

附图说明

图1为本实用新型摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件的主视图。

图2为本实用新型摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件的俯视图。

图3为图1中A-A剖面示意图。

图4为图1中B-B剖面示意图。

图5为本实用新型摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件的侧视图。

图6为本实用新型内含多个活塞的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件的主视图。

图7为本实用新型内含多个活塞的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件的俯视图。

图中：1为耗能钢；2为嵌入部位；3为高强度板层；4为连接螺孔；51为加强筋一；52为加强筋二；6为耗能分离钢；7为吸能缓冲隔离层；8为高阻尼混凝土；9为消能填充体；10为端部固定板；11为活塞；12为加强环；13为伸缩空间。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。

实施例1

如图1-图5所示，摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，主要包括耗能钢1、嵌入部位2、高强度板层3、连接螺孔4、加强筋一51、加强筋二52、耗能分离钢6、吸能缓冲隔离层7、高阻尼混凝土8、消能填充体9、端部固定板10、活塞11、加强环12和伸缩空间13，摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件的结构中，耗能钢1和耗能分离钢6组成分离耗能部分，分离的四个区域分别设置吸能缓冲隔离层7，在吸能缓冲隔离层7内浇筑高阻尼混凝土8，并在高阻尼混凝土8中设置有消能填充体9，并在高阻尼混凝土8中设置有活塞11，在耗能钢1两端设置高强度板层3，端部固定板10上的加强筋二52采用交叉设置，耗能钢1上的加强筋一51采用缠绕设置，嵌入部位2上设置有连接螺孔4，吸能缓冲隔离层7的厚度为5-10mm，耗能钢1的两端设置有加强环12进行固定，高阻尼混凝土8的两端设置有伸缩空间13，伸缩空间13的距离为20-30mm。

耗能钢1和耗能分离钢6优先采用冷轧钢板冲压制作而成，可吸收和缓冲外界作用力，它可以利用变形来吸收能量，其具有较强的吸能能力，可有效保护内部结构，使整个结构的缓冲耗能能力有较大提高，可有效增大整体结构抵抗外部作用变形的能力，也可以有效提高整体结构的牢固性和结实性。

在吸能缓冲隔离层7内浇筑高阻尼混凝土8，高阻尼混凝土8是在普通混凝土中添加阻尼材料，阻尼材料优先采用羧基丁苯胶乳、聚酯纤维、石墨或硅粉(粘弹性高阻尼材料、金属合金高阻尼材料)等中的一种或多种，其体积比为5-8%，普通混凝土优先采用强度较大的混凝土制作而成，混凝土等级采用C30-C45，并在每立方米混凝土中添加橡胶纤维2.0kg-4.0kg，通过在混凝土中加入高阻尼材料，提高混凝土的阻尼比，可有效地改善混凝土结构自身的阻尼性能，对混凝土的承载性能有极大改善作用，高阻尼混凝土8的抗折强度、抗拉强度、长期耐久性能和抗震性能都高于普通混凝土，而且应用高阻尼混凝土8的结构的承载、缓冲和耗能性能具有显著的改善，在工程上可用于防屈曲耗能领域。

在耗能分离钢6分离的四个区域分别设置吸能缓冲隔离层7，吸能缓冲隔离层7优先采用聚氨酯泡沫制作而成，聚氨酯泡沫具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度，化学稳定性好，耐许多溶剂和油类，耐磨性优良，还有优良的加工性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲、耗能材料，是目前使用最多的一种缓冲材料，它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性，机械强度好，缓冲性能优异，具有出色的防冲击和防振动功能，有回弹力，而且具有良好的多次缓冲性能，保证了整体结构的缓冲能力和耗能能力，在承载时，确保整体结构最大程度的吸能，使其稳定性更强。

在高阻尼混凝土8中设置有消能填充体9，消能填充体9优先采用泡沫铝制作而成，泡沫铝是一种以铝或铝合金为金属骨架，包含大量孔洞的低密度、高比表面积多孔泡沫金属材料，泡沫铝是一种功能和结构一体化的新型材料，其具有良好的缓冲吸能性能，而且具有一定的强度、刚度和轻质性，可用作缓冲耗能材料，并且强度高，耐候性好，不易老化，泡沫铝是一种优良的新型吸能和缓冲材料，从结构上来说，其具有轻质和高强度的特点，从功能上来说，它同时具备减振、阻尼和抗冲击等物理性能，提高了整体结构的缓冲性能和耗能性能。

端部固定板10上的加强筋二52采用交叉设置，耗能钢1上的加强筋一51采用缠绕设置，可使得整体结构更好的固定，防止整体结构在承载时轻易发生整体滑移或变形，对提高整体结构的牢固性有很好的效果，耗能钢1上的加强筋一51优先采用等间距设置，并且优先均匀分布于耗能钢1的外表面。

耗能钢1中设置有活塞11，本实用新型在传统防屈曲中设置活塞11，引入摩擦耗能机制，当结构发生层间移动时，高阻尼混凝土8产生变形消耗能量，同时高阻尼混凝土8与约束构件发生相对移动，高阻尼混凝土8中的活塞11与约束构件发生相对移动，通过活塞11与约束构件的摩擦消耗能量，有效提高了防屈曲构件的耗能能力。活塞11的数量设置为一个，活塞11的截面形式与耗能钢1围成的截面形式一致；活塞11的横截面为矩形，且优先采用木结构制作而成。

在耗能钢1的两端设置有加强环12进行固定，加强环12与端部固定板10优先采用焊接连接而成。加强环12为圆柱体结构。

耗能钢1的两端为高阻尼混凝土8，高阻尼混凝土8与端部固定板10之间留有一定距离，即高阻尼混凝土8的两端设置有伸缩空间13，伸缩空间13的距离设置为20-30mm。

实施例2

如图6和图7所示，摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，活塞11的数量设置为四个，其他结构同实施例1。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：包括耗能钢(1)、嵌入部位(2)、高强度板层(3)、连接螺孔(4)、加强筋一(51)、加强筋二(52)、耗能分离钢(6)、吸能缓冲隔离层(7)、高阻尼混凝土(8)、消能填充体(9)、端部固定板(10)、活塞(11)、加强环(12)和伸缩空间(13)，所述耗能钢(1)上设置有若干加强筋一(51)，耗能分离钢(6)将耗能钢(1)内部分离为四个区域，耗能钢(1)的内层、耗能分离钢(6)的两侧均设置吸能缓冲隔离层(7)，吸能缓冲隔离层(7)内浇筑高阻尼混凝土(8)，并在高阻尼混凝土(8)中设置有消能填充体(9)，耗能钢(1)的内部设置若干活塞(11)，活塞(11)与高阻尼混凝土(8)间隔布置；耗能钢(1)的两端通过加强环(12)与高强度板层(3)相连，耗能钢(1)和高强度板层(3)之间的空隙为伸缩空间(13)；高强度板层(3)的中间内部设置有嵌入部位(2)，嵌入部位(2)上设置有连接螺孔(4)，高强度板层(3)的两端设置有端部固定板(10)，端部固定板(10)上设置加强筋二(52)。

2.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的耗能钢(1)横截面为矩形，耗能钢(1)上的加强筋一(51)采用缠绕设置，耗能钢(1)上的加强筋一(51)采用等间距设置，并且均匀分布于耗能钢(1)的外表面。

3.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的端部固定板(10)上的加强筋二(52)采用交叉设置，加强筋二(52)穿过嵌入部位(2)上对应的孔洞与端部固定板(10)相连。

4.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的耗能钢(1)、耗能分离钢(6)采用冷轧钢板冲压制作而成。

5.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的吸能缓冲隔离层(7) 的厚度设置在5-10mm之间，吸能缓冲隔离层(7)采用聚氨酯泡沫制作而成。

6.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的高阻尼混凝土(8)是在普通混凝土中添加阻尼材料，阻尼材料采用羧基丁苯胶乳、聚酯纤维、石墨或硅粉中的一种或多种，其体积比为5-8%，普通混凝土采用强度较大的混凝土制作而成，混凝土等级采用C30-C45，并在每立方米混凝土中添加橡胶纤维2.0kg-4.0kg。

7.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的消能填充体(9)采用泡沫铝制作而成。

8.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的耗能钢(1)内设置有活塞(11)，活塞(11)的数量设置为一个或多个，活塞(11)的截面形状与耗能钢(1)围成的截面形状一致。

9.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的耗能钢(1)的两端设置有加强环(12)进行固定，加强环(12)与端部固定板(10)采用焊接连接而成。

10.根据权利要求1所述的摩擦耗能及分离式防屈曲耗能构件，其特征在于：所述的伸缩空间(13)的距离为20-30mm。