CN216277183U - 一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，包括内支撑结构、无粘性材料以及由内层约束层和耗能约束层构成的约束层；所述内层约束层套在所述内支撑结构的外侧，并且在内层约束层以及内支撑结构之间设置有无粘性材料，所述耗能约束层套在所述内层约束层的外侧；所述耗能约束层设置有负泊松比结构。采用上述技术方案，本实用新型的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，在小变形下，支撑构件具有足够的抗侧移刚度，在大变形下，由于负泊松比结构的耗能约束层优良的变形性能，使构件能够耗散更多能量，以保护承载构件正常工作。

Description

一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件

技术领域

本实用新型涉及一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，属于房屋建筑结构抗震防灾减灾技术领域。

背景技术

负泊松比结构由于具有不同于常规材料的特性，当上下两端承受压力时左右两侧材料呈现收缩状态，当上下两端承受拉力时左右两侧材料呈现膨胀状态，其原理在于负泊松比构件承受拉压作用力时，其表面的周期性负泊松比单元通过其本身的面内旋转使构件表现出优于常规材料的变形性能，从而在外部作用时，能够吸收消耗更多的能量，故而负泊松比材料被广泛应用在抗震、防灾减灾、缓冲吸能装置，例如中国专利文献CN108385677A所公开的一种负泊松比钢管螺旋桩基础，再如中国专利文献CN110777642A所公开的一种负泊松比胞体结构桥梁抗震耗能挡块。

防屈曲支撑构件是一种在建筑抗震结构领域有着广泛应用的支撑形式，在构造上通常由内核钢芯、外围约束套管和两者之间的无黏结隔离材料三部分组成。内核钢芯与主体结构相连，是主要的受力构件，在弹性变形范围内为结构提供抗侧刚度。当拉压荷载达到一定程度之后，内核钢芯发生屈服，通过滞回变形消耗地震能量。外围约束套管为内核钢芯提供侧向约束，防止内核钢芯发生受压屈曲。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，在传统装配式防屈曲支撑的约束构件的外侧增加一层具有负泊松比周期性胞元结构孔洞的外约束层，以增强构件的变形性能和耗能能力，使构件具有更好的承载能力。

为了实现上述目的，本实用新型的一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，包括内支撑结构、无粘性材料以及由内层约束层和耗能约束层构成的约束层；所述内层约束层套在所述内支撑结构的外侧，并且在内层约束层以及内支撑结构之间设置有无粘性材料，所述耗能约束层套在所述内层约束层的外侧；所述耗能约束层设置有负泊松比结构。

所述负泊松比结构由负泊松比胞元构成，所述负泊松比胞元的形式包括横竖正交椭圆形、横竖正交异构形、肋条缺失形、横竖正交菱形或内凹六边形。

所述耗能约束层紧密套在内层约束层外部，从而使两者之间紧密贴合。

所述内支撑结构包括十字型钢结构，所述内层约束层以及耗能约束层套在十字型钢结构的外侧。

在所述十字型钢结构的每个钢板的中部设置有凹陷部，所述内层约束层以及耗能约束层套在所述凹陷部外侧的位置。

所述无粘性材料在所述内支撑结构上呈点阵排布。

采用上述技术方案，本实用新型的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，在小变形下，支撑构件具有足够的抗侧移刚度，在大变形下，由于负泊松比结构的耗能约束层优良的变形性能，使构件能够耗散更多能量，以保护承载构件正常工作。

附图说明

图1为本实用新型的分解示意图。

图2为本实用新型的装配结构示意图。

图3为本实用新型的俯视示意图。

图4为具有正交周期性椭圆胞元的负泊松比耗能约束层示意图。

图5为具有正交周期性异构形胞元的负泊松比耗能约束层示意图。

图6为具有周期性肋条缺失形胞元的负泊松比耗能约束层示意图。

图7为具有正交周期性菱形胞元的负泊松比耗能约束层示意图。

图8为具有内凹六边形胞元的负泊松比耗能约束层示意图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-3所示，本实用新型的一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，包括内支撑结构1、无粘性材料4以及由内层约束层2和耗能约束层3构成的约束层。

所述内层约束层2套在所述内支撑结构1的外侧，并且在内层约束层2以及内支撑结构1之间设置有无粘性材料4，以防止内支撑结构1与内层约束层2之间产生过大摩擦力而影响支撑结构在中震及大震下屈曲耗能。

所述耗能约束层3套在所述内层约束层2的外侧，所述耗能约束层3设置有负泊松比结构。

所述耗能约束层3紧密套在内层约束层2外部，从而使两者之间紧密贴合。

所述内支撑结构1包括十字型钢结构，所述内层约束层2以及耗能约束层3套在十字型钢结构的外侧。

在所述十字型钢结构的每个钢板的中部设置有凹陷部11，所述内层约束层2以及耗能约束层3套在所述凹陷部11外侧的位置。

所述无粘性材料4在所述内支撑结构1上呈点阵排布。

如图4-8所示，所述负泊松比结构由负泊松比胞元构成，所述负泊松比胞元的形式包括横竖正交椭圆形、横竖正交异构形、肋条缺失形、横竖正交菱形或内凹六边形。

采用上述技术方案，本实用新型的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，在小变形下，支撑构件具有足够的抗侧移刚度，在大变形下，由于负泊松比结构的耗能约束层3优良的变形性能，使构件能够耗散更多能量，以保护承载构件正常工作。

上述约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件的制作方法，包括以下步骤：

1、根据构件应用的实际情况确定其耗能约束层的外径R、壁厚T、高度H；

2、设计负泊松比周期性孔洞的形式，包括横竖正交椭圆形、横竖正交异构形、肋条缺失形、横竖正交菱形或内凹六边形；

3、通过不同的负泊松比胞元形式设计胞元尺寸，包括负泊松比胞元间的横向间距和纵向间距，以及胞元自身的尺寸，包括胞元自身的高度和长度等内部细节部分的几何参数；

4、将设计的负泊松比胞元通过周期性排布形成负泊松比结构形式，结合耗能约束层的尺寸，设计出具有负泊松比周期性孔洞结构的耗能约束层；

5、将内支撑结构与内层约束层之间通过无粘性材料相连接，再将耗能约束层紧密套合在内层约束层的外部，构成完整的装配式防屈曲支撑构件。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：包括内支撑结构、无粘性材料以及由内层约束层和耗能约束层构成的约束层；所述内层约束层套在所述内支撑结构的外侧，并且在内层约束层以及内支撑结构之间设置有无粘性材料，所述耗能约束层套在所述内层约束层的外侧；所述耗能约束层设置有负泊松比结构。

2.如权利要求1所述的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述负泊松比结构由负泊松比胞元构成，所述负泊松比胞元的形式包括横竖正交椭圆形、横竖正交异构形、肋条缺失形、横竖正交菱形或内凹六边形。

3.如权利要求1所述的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述耗能约束层紧密套在内层约束层外部，从而使两者之间紧密贴合。

4.如权利要求1-3任一项所述的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述内支撑结构包括十字型钢结构，所述内层约束层以及耗能约束层套在十字型钢结构的外侧。

5.如权利要求4所述的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：在所述十字型钢结构的每个钢板的中部设置有凹陷部，所述内层约束层以及耗能约束层套在所述凹陷部外侧的位置。

6.如权利要求1-3任一项所述的约束层具有负泊松比结构的装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述无粘性材料在所述内支撑结构上呈点阵排布。

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