免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及約束屈服段設計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及免填充約束屈服段的設計方法，包括：免填充約束屈服段以輕質泡沫外包玻璃纖維增強材料，導入樹脂固化成型GFRP帶肋管，約束內(nèi)核鋼芯；包括GFRP約束單元、支撐內(nèi)核鋼芯、限位卡；限位卡設置在支撐內(nèi)核鋼芯的中間，GFRP約束單元包圍支撐內(nèi)核鋼芯。本發(fā)明通過以輕質泡沫外包玻璃纖維增強材料，導入樹脂固化成型帶肋GFRP管，約束內(nèi)核鋼芯；內(nèi)核鋼芯與GFRP約束單元之間預留合理的間隙值；并采用在內(nèi)核鋼芯表面涂刷無粘結材料的方法預留間隙。本發(fā)明可以較大程度地減輕屈曲約束支撐的自重，有利于運輸、安裝施工，并且內(nèi)核鋼芯被GFRP整體包裹，使支撐又具有低維護、耐腐的優(yōu)點。
【專利說明】 免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及約束屈服段設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于屈曲約束支撐【技術領域】，尤其涉及一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及免填充約束屈服段的設計方法。
【背景技術】
[0002]屈曲約束支撐是一種耗能性能優(yōu)良的金屬耗能裝置，目前已經(jīng)在建筑結構中廣泛應用并取得了良好的減振效果。
[0003]我國對屈曲約束支撐的研究工作開展的相對較晚，但發(fā)展很快，從2000年之后，我國大量學者投入到屈曲約束支撐構件及其體系的研究工作中來，比如，我國臺灣蔡崇興和劉育誠研制出一種“簡易強化式挫屈束制支撐”，此種屈曲約束支撐側撐構件和主受力構件一端采用一體成形方式，另一端采用分離方式，簡易強化式挫屈束制支撐之試驗與分析。清華大學郭彥林等提出了一種型鋼組合裝配式屈曲約束支撐，它由常用的各種型鋼通過螺栓連接構成，哈爾濱工業(yè)大學趙俊賢等提出了 一種新型全角鋼式屈曲約束支撐，該支撐的內(nèi)芯由4個等邊角鋼通過屈服段無焊接技術組合而成，清華大學馮鵬、葉列平等人提出一種名為“FRP約束防屈曲耗能鋼支撐”的屈曲約束支撐，該支撐以FRP材料作為約束構件，將輕質混凝土、竹篾、木材等材料作為填充材料。
[0004]但是現(xiàn)有屈曲約束支撐存在自重大、耐腐性差等缺點，若要將屈曲約束支撐實際應用于高聳鋼塔架結構和橋梁結構上作為耗能裝置，首先應當考慮解決以上問題，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及免填充約束屈服段的設計方法，旨在解決現(xiàn)有屈曲約束支撐存在自重大、耐腐性差的問題。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及免填充約束屈服段的設計方法，免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐以輕質泡沫外包玻璃纖維增強材料，導入樹脂固化成型GFRP帶肋管，約束內(nèi)核鋼芯。免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的裝置包括GFRP約束單元、支撐內(nèi)核鋼芯、限位卡；限位卡設置在支撐內(nèi)核鋼芯的中間，GFRP約束單元包圍支撐內(nèi)核鋼芯。
[0007]進一步，輕質泡沫采用聚氨酯泡沫。
[0008]進一步，內(nèi)核鋼芯與約束單元之間預留合理的間隙值
[0009]進一步，采用在內(nèi)核鋼芯表面涂刷無粘結材料來預留間隙。
[0010]進一步，選用硅膠作為無粘結層材料。
[0011]進一步，支撐內(nèi)核鋼芯為“一”或“十”字形鋼板。
[0012]本發(fā)明的另一目的在于提供一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的設計方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一，根據(jù)結構內(nèi)力分析及所選用的內(nèi)核鋼芯力學性能，確定免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)核鋼芯的截面積；[0014]步驟二，計算免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的屈服荷載和極限荷載；
[0015]步驟三，確定免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的截面尺寸。
[0016]本發(fā)明提供的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及免填充約束屈服段的設計方法，可以較大程度的減輕屈曲約束支撐的質量，有利于運輸、安裝施工，并且內(nèi)核鋼芯為GFRP整體包裹，使支撐又具有低維護、耐腐的優(yōu)點，較好的解決了現(xiàn)有屈曲約束支撐存在自重大、耐腐性差的問題。此外，本發(fā)明結構簡單，操作方便，提供了一種性能優(yōu)良的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的設計方法及裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例提供的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的結構示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實施例提供的免填充約束屈服段的剖視圖；
[0019]圖3是本發(fā)明實施例提供的玻璃纖維增強材料、支撐內(nèi)核鋼芯、聚氨酯泡沫、無粘結材料的結構示意圖。
[0020]圖中:1、GFRP約束單元；2、伸縮節(jié)；3、支撐連接段；4、支撐內(nèi)核鋼芯；5、限位卡；
6、玻璃纖維增強材料；7、支撐內(nèi)核鋼芯；8、聚氨酯泡沫；9、無粘結材料；10、肋板。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]圖1-圖3示出了本發(fā)明實施例提供的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐結構。為了便于說明，僅僅示出了與本發(fā)明相關的部分。
[0023]本發(fā)明的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐以輕質泡沫外包玻璃纖維增強材料，導入樹脂固化成型GFRP帶肋管，約束內(nèi)核鋼芯。免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的裝置包括GFRP約束單元、支撐內(nèi)核鋼芯、限位卡；限位卡設置在支撐內(nèi)核鋼芯的中間，GFRP約束單元包圍支撐內(nèi)核鋼芯。
[0024]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，輕質泡沫采用聚氨酯泡沫。
[0025]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，內(nèi)核鋼芯與約束單元之間預留合理的間隙值。
[0026]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，采用在內(nèi)核鋼芯表面涂刷無粘結材料來預留間隙。
[0027]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，選用硅膠作為無粘結層材料。
[0028]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，支撐內(nèi)核鋼芯為“一”或“十”字形鋼板。
[0029]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的裝置包括約支撐內(nèi)核鋼芯、限位卡；
[0030]限位卡設置在支撐內(nèi)核鋼芯的中間，約束單元包圍支撐約束的支撐內(nèi)核鋼芯。
[0031]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，該免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的設計方法包括以下步驟:
[0032]步驟一，根據(jù)結構內(nèi)力分析及所選用的內(nèi)核鋼芯力學性能，確定免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)核鋼芯的截面積；[0033]步驟二，計算免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的屈服荷載和極限荷載；
[0034]步驟三，確定免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的截面尺寸。
[0035]下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。
[0036]如圖1-圖3所示，本發(fā)明實施例的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐及免填充約束屈服段的設計方法，以輕質泡沫塑料外包增強材料，導入樹脂固化成型GFRP帶肋管，約束支撐內(nèi)核鋼芯7，支撐內(nèi)核鋼芯7與約束單元I之間預留合理的間隙值，采用在支撐內(nèi)核鋼芯7表面涂刷無粘結材料9來預留間隙，輕質泡沫塑料采用聚氨酯泡沫8，無粘結層材料9作為選用硅膠，支撐內(nèi)核鋼芯7為“一”或“十”字形鋼板。約束單元1、伸縮節(jié)2、支撐內(nèi)核鋼芯3、支撐連接段4、限位卡5 ;伸縮節(jié)2設置在支撐連接段4兩端，限位卡5設置在支撐內(nèi)核鋼芯7的中間，約束單元I包圍支撐約束的支撐內(nèi)核鋼芯3。
[0037]免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐被玻璃纖維增強材料6整體密封包裹，約束屈服段的GFRP肋板10與內(nèi)芯受力單元直接接觸，對內(nèi)芯受力單元起到約束的作用。為使支撐內(nèi)芯受力單元能順利向高階屈曲模態(tài)發(fā)展并達到全截面的屈服要求有合理的間隙值來發(fā)揮耗能的作用，間隙太小會造成鋼芯處于三向壓力作用下，不容易發(fā)生屈服，從而降低了結構的延性。為消除支撐內(nèi)核鋼芯7與玻璃纖維增強材料4約束單元I之間的摩擦力，保證支撐在工作時內(nèi)核鋼芯可以自由地伸縮，在免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)核鋼芯7被約束的區(qū)域全長涂刷無粘結材料9，該無粘結材料9同時也起到控制間隙值的作用。
[0038]本發(fā)明可以較大程度的減輕屈曲約束支撐的質量，有利于運輸、安裝施工，并且內(nèi)核鋼芯為玻璃纖維增強材料6所包裹，使支撐又具有低維護、耐腐的優(yōu)點。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐，其特征在于，免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐以輕質泡沫外包玻璃纖維增強材料，導入樹脂固化成型帶肋GFRP管，約束內(nèi)核鋼芯； 免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐包括GFRP約束單元、伸縮節(jié)、支撐內(nèi)核鋼芯、限位卡；伸縮節(jié)設置在支撐兩端，限位卡設置在支撐內(nèi)核鋼芯的中間，約束單元包裹支撐內(nèi)核鋼
2.如權利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐，其特征在于，輕質泡沫采用聚氨酯泡沫。
3.如權利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐，其特征在于，內(nèi)核鋼芯與GFRP約束單元之間預留合理的間隙值。
4.如權利要求3所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐，其特征在于，采用在內(nèi)核鋼芯表面涂刷無粘結材料來預留間隙。
5.如權利要求 1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐，其特征在于，選用硅膠作為無粘結層材料。
6.如權利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐，其特征在于，支撐內(nèi)核鋼芯為“一”或“十”字形鋼板。
7.—種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的設計方法，其特征在于，該免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的設計方法包括以下步驟: 步驟一，根據(jù)結構內(nèi)力分析及所選用的內(nèi)核鋼芯力學性能，確定免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)核鋼芯的截面積； 步驟二，計算免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的屈服荷載和極限荷載； 步驟三，確定免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐免填充約束屈服段的截面尺寸。
【文檔編號】E04B1/98GK103437449SQ201310411061
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】董軍, 馮飛, 李志鵬 申請人:南京工業(yè)大學