裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑結構振動控制領域，具體地說，涉及一種泡沫鋁/粘彈性材料復合材料耗能支撐。
【背景技術】
[0002]純框架結構的側向剛度有限，在地震或強風載作用下，側向位移較大，限制了它的應用高度。框架-支撐結構在一定程度上解決了結構的抗側剛度問題，但在地震或強風等水平往復荷載作用下，支撐構件要承受反復拉壓軸向力，常規支撐構件的受壓穩定承載力通常小于其抗拉承載力，受壓時容易屈曲，承載能力降低、剛度退化，耗能能力下降，導致在整個地震或風災過程中，無法提供穩定的耗能能力，使結構抗震能力降低。
[0003]防屈曲耗能支撐消除了傳統中心支撐框架的支撐屈曲問題，使得耗能支撐可以受拉、受壓都發生屈服，因此在大震、強風時具有更強和更穩定的能量耗散能力。但是，防屈曲耗能支撐也有缺陷，尤其是對于混凝土約束防屈曲耗能支撐，由于約束鋼管內灌注了混凝土或砂漿，其自重較大，支撐往往在其自身重力作用下就會發生變形，影響到其耗能特性。因此，如何解決支撐自重較大的問題、改善其耗能能力，是耗能支撐近年來的研究重點。
[0004]泡沫鋁是一種優異的結構功能材料，具有輕質、高比強度、高比剛度、阻尼性能好等優點。泡沫鋁/粘彈性材料復合材料，是通過向三維開孔連通泡沫鋁結構中填充粘彈性材料，得到的一種鋁與粘彈性材料的交織復合材料。此復合材料，改善了泡沫鋁的拉伸、壓縮等力學性能，使其具備優良的滯回耗能特性；同時，該復合材料充分利用了泡沫鋁與粘彈性材料兩種材料的阻尼機制，具備高阻尼特性。因此，此復合材料具有很好的拉壓滯回耗能特性，可以考慮將其用于開發新型耗能支撐等減震裝置，應用在結構消能減震領域，為建筑結構減振控制提供新手段。
【發明內容】
[0005]技術問題:本發明提出一種結構合理，能夠在地震及風荷載作用下發揮耗能作用的新型裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置。
[0006]技術方案:本發明提出的裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置，該裝置由泡沫鋁復合材料耗能段，及其上下兩端的鋼構件組成；其中，泡沫鋁復合材料耗能段的兩端是制作泡沫鋁復合材料耗能段時兩端未切除的純鋁，在純鋁的外端為復合材料耗能段連接板，在復合材料耗能段連接板的端面上設有螺栓孔；鋼構件與泡沫鋁復合材料耗能段相連接的一端設有鋼構件段連接板，該鋼構件段連接板與復合材料耗能段連接板通過螺栓孔由螺栓連接，在鋼構件的外端設有螺栓連接板，用于與外部結構連接。
[0007]所述的泡沫鋁復合材料耗能段由泡沫鋁/粘彈性材料復合材料組成，泡沫鋁/粘彈性材料復合材料采用將粘彈性材料填充入開孔泡沫鋁的孔隙中而得到。
[0008]所述的鋼構件的截面形狀包括圓形、方形或工字形，其截面尺寸按設計荷載下屈服先于屈曲的條件設計，確保其受壓時不發生屈曲。
[0009]耗能支撐裝置按普通支撐的形式置于結構中，采用對角撐或人字撐形式，耗能支撐裝置與上下節點板之間通過螺栓連接板相連，連接方式為螺栓連接
[0010]有益效果:本發明耗能支撐裝置可按普通支撐的形式置于結構中，可以采用對角撐、人字撐等多種形式，主要利用耗能支撐中部的泡沫鋁復合材料耗能段進行耗能。在地震、風載作用下，支撐發生軸向拉壓變形，耗能支撐中部耗能段產生耗能。本發明耗能支撐裝置的耗能原理為:在小震、風載作用下，支撐中的軸向作用力不大，主要利用復合材料的高阻尼特性來耗散輸入結構中的能量，減小結構的動力響應；在大震、強風作用下，泡沫鋁復合材料段發生較大的軸向拉壓變形進入塑性狀態，將同時利用復合材料段的塑性變形來耗散能量，起到保護結構的作用。
[0011]本發明提供了一種裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置。與以往的耗能裝置相比，此耗能支撐裝置完全為裝配式，構造簡單、組裝和維修方便。與混凝土防屈曲耗能支撐等相比，此復合材料耗能支撐無需灌注混凝土或砂漿等，因而自重較輕，不會在自身重力作用下發生變形，耗能穩定，可以有效地起到保護主體結構的作用，改善結構的抗震性能。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施方式進一步對本發明進行說明。
[0013]圖1為裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置三維視圖，鋼構件部分采用方鋼管。
[0014]圖2為泡沫鋁復合材料耗能段1、復合材料耗能段連接板2_1的三維示意圖。
[0015]圖3為泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置在框架結構中的安裝示意圖，采用對角支撐形式。
[0016]其中有:泡沫鋁復合材料耗能段1，復合材料耗能段連接板2_1，鋼構件段連接板2_2，鋼構件3，螺栓連接板4，純鋁5，螺栓孔6。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖詳細說明本發明的具體實例。
[0018]裝配式泡沫鋁復合材料耗能支撐裝置，包括:位于耗能支撐中部的泡沫鋁/粘彈性材料復合材料耗能段1 (包含純鋁5)，復合材料由將粘彈性材料填充入開孔泡沫鋁的孔隙中而得到；位于耗能支撐上下兩端的方鋼管構件3 ;方鋼管構件與復合材料之間的復合材料耗能段連接板2_1、鋼構件段連接板2_2、耗能支撐兩端的螺栓連接板4，如圖1所示。
[0019]泡沫鋁復合材料耗能段1與復合材料耗能段連接板2_1之間通過螺栓相連，如圖2所示。方鋼管鋼構件3與鋼構件段連接板2_2之間可以通過螺栓連接或焊接。復合材料耗能段連接板2_1與鋼構件段連接板2_2之間通過螺栓相連，如圖1所示。泡沫鋁復合材料耗能支撐通過螺栓連接板4與上下結構節點板相連，采用對角撐形式，連接方式為螺栓連接，如圖3所示。
[0020]具體接為:該裝置由泡沫鋁復合材料耗能段1，及其上下兩端的鋼構件3組成；其中，泡沫鋁復合材料耗能段1的兩端是制作泡沫鋁復合材料耗能段時兩端未切除的純鋁5，在純鋁5的外端為復合材料耗能段連接板2_1，在復合材料耗能段連接板2_1的端面上設有螺栓孔6 ;鋼構件3與泡沫鋁復合材料耗能段1相連接的一端設有鋼構件段連接板2_2，該鋼構件段連接板2_2與復合材料耗能段連接板2_1通過螺栓孔6由螺栓連接，在鋼構件3的外端設有螺栓連接板4，用于與外部結構連接。
[0021]所述的泡沫鋁復合材料耗能段1由泡沫鋁/粘彈性材料復合材料組成，泡沫鋁/粘彈性材料復合材料采用將粘彈性材料填充入開孔泡沫鋁的孔隙中而得到。
[0022]應當指出，本發明并不局限于以上實施例，以上實施例僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的實質情況下，還可以做出各種改變及改進，這些改變及改進也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置，其特征在于:該裝置由泡沫鋁復合材料耗能段(I)，及其上下兩端的鋼構件(3 )組成；其中，泡沫鋁復合材料耗能段(I)的兩端是制作泡沫鋁復合材料耗能段時兩端未切除的純鋁(5)，在純鋁(5)的外端為復合材料耗能段連接板(2_1)，在復合材料耗能段連接板(2_1)的端面上設有螺栓孔(6 );鋼構件(3 )與泡沫鋁復合材料耗能段(I)相連接的一端設有鋼構件段連接板(2_2)，該鋼構件段連接板(2_2)與復合材料耗能段連接板(2_1)通過螺栓孔(6)由螺栓連接，在鋼構件(3)的外端設有螺栓連接板(4)，用于與外部結構連接。2.根據權利要求1所述的裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置，其特征在于所述的泡沫鋁復合材料耗能段(I)由泡沫鋁/粘彈性材料復合材料組成，泡沫鋁/粘彈性材料復合材料采用將粘彈性材料填充入開孔泡沫鋁的孔隙中而得到。3.根據權利要求1所述的裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置，其特征在于所述的鋼構件(3)的截面形狀包括圓形、方形或工字形，其截面尺寸按設計荷載下屈服先于屈曲的條件設計，確保其受壓時不發生屈曲。4.根據權利要求1所述的裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置，其特征在于:耗能支撐裝置按普通支撐的形式置于結構中，采用對角撐或人字撐形式，耗能支撐裝置與上下節點板之間通過螺栓連接板(4)相連，連接方式為螺栓連接。
【專利摘要】本發明是一種裝配式泡沫鋁復合材料減振耗能支撐裝置，該裝置由泡沫鋁復合材料耗能段(1)，及其上下兩端的鋼構件(3)組成；其中，泡沫鋁復合材料耗能段(1)的兩端是制作泡沫鋁復合材料耗能段時兩端未切除的純鋁(5)，在純鋁(5)的外端為復合材料耗能段連接板(2_1)，在復合材料耗能段連接板(2_1)的端面上設有螺栓孔(6)；鋼構件(3)與泡沫鋁復合材料耗能段(1)相連接的一端設有鋼構件段連接板(2_2)，該鋼構件段連接板(2_2)與復合材料耗能段連接板(2_1)相連接，在鋼構件(3)的外端設有螺栓連接板(4)，用于與外部結構連接。本發明有效地改善了結構的抗震、抗風性能，構造簡單，安裝維修方便。
【IPC分類】E04B1/98
【公開號】CN105256912
【申請號】CN201510647090
【發明人】李愛群, 劉少波, 軒鵬
【申請人】東南大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月8日