一种免维护无屈曲钢―复合材料耗能支撑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑结构技术领域，具体涉及一种免维护无屈曲钢一复合材料耗能支撑。
【背景技术】
[0002]现有屈曲约束支撑能较好地改进结构物的动力特性，提高其抗振或抗震性能。已有钢一复合材料屈曲约束支撑，相比传统屈曲约束支撑耐腐蚀性能更好，维护需求更低，但耗能钢芯与复合材料约束段间需留空或敷设无粘结材料，无法将复合材料整体成型工艺的潜力完全发挥，GFRP (Fiber reinforced plastic，玻璃纤维复合材料)无法完全包裹所有钢芯表面，钢芯在无GFRP包裹处仍有腐蚀的可能。此外，这类支撑的耗能性能仍有较大的提升空间。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种免维护无屈曲钢一复合材料耗能支撑，具有轻质、免维护、耐腐蚀、耗能性能优异、钢芯无屈曲的优点。
[0004]本发明采用的技术方案为:一种免维护无屈曲钢一复合材料耗能支撑，包括耗能钢芯、外包GFRP、GFRP支撑肋板和填充泡沫，所述耗能钢芯成一字型或十字形贯穿于外包GFRP 中；
[0005]所述耗能支撑沿纵向分为约束段、柔性段和连接段，约束段位于中间，约束段两侧为柔性段，柔性段的外侧为连接段；所述约束段、柔性段和连接段宽度相等；所述约束段厚度最大，等于耗能钢芯厚度、外包GFRP厚度、GFRP支撑肋板高度之和，连接段厚度最小，等于耗能钢芯厚度、外包GFRP厚度之和，而柔性段厚度介于两者之间，且连续变化；
[0006]所述约束段内耗能钢芯的宽度保持不变，且小于柔性段和连接段中的耗能钢芯，连接段内耗能钢芯的宽度最大，柔性段内耗能钢芯为连接这两者间的过渡段，其宽度在柔性段内连续变化；
[0007]所述约束段和柔性段内的外层GFRP和耗能钢芯之间设有填充泡沫，所述约束段内设有连接外层GFRP与耗能钢芯的GFRP支撑肋板；所述连接段上开设有用于螺栓连接的螺栓孔，螺栓孔穿透外层GFRP和耗能钢芯。
[0008]作为优选，所述柔性段内所用GFRP材料弹性模量小于约束段和连接段。
[0009]作为优选，所述约束段、柔性段和连接段采用整体成型工艺一体成型。
[0010]作为优选，所述连接段螺栓孔施工时，首先孔内涂刷结构胶黏剂，然后安装螺栓，最后胶黏剂固化即形成螺栓连接节点。
[0011]本发明支撑的工作原理:柔性段和约束段由不同刚度的GFRP截面组成，通过合理分配柔性段与约束段间线刚度比，达到将支撑高于60%的轴力传递给耗能钢芯，而约束段和柔性段所承担的轴力比例低于40%，充分发挥钢材优异的塑性变形耗能性能和GFRP卓越的耐腐蚀性能。轴压下，约束段除通过分担耗能钢芯所承受轴力，降低钢芯失稳的可能夕卜；也能为耗能钢芯提供侧向支撑，进一步阻止钢芯在轴压荷载作用下发生失稳，使得钢芯的耗能性能得以充分发挥。支撑由穿过连接段和耗能钢芯的螺栓以及灌满螺栓孔的结构胶黏剂连接于主体结构连接板上，即采用复合材料胶一螺栓混合连接，保证轴力的稳定传递，同时螺栓孔处达到完全密封，确保支撑的免维护和耐腐蚀。
[0012]有益效果:本发明利用GFRP完全包裹耗能钢芯，耗能钢芯不直接与空气接触，以达到免维护和耐腐蚀的目的。柔性段和约束段中采用不同线刚度的复合材料截面，达到GFRP即承担轴力又为耗能钢芯提供侧向支撑。与现有钢一复合材料屈曲约束支撑相比，钢芯与约束段间无需留空或敷设无粘结材料，简化了工艺，此外耗能性能更优。
【附图说明】
[0013]图1是本发明支撑结构示意图；
[0014]图2为图1的侧视图；
[0015]图3是图2中A-A截面示意图；
[0016]图4是图2中B-B截面不意图；
[0017]图5是图2中C-C截面示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0019]如图1-5所示，一种免维护无屈曲钢一复合材料耗能支撑，包括耗能钢芯1、外包GFRP5、GFRP支撑肋板6和填充泡沫7，所述耗能钢芯I成一字型或十字形贯穿于外包GFRP5中；
[0020]所述耗能支撑沿纵向分为约束段2、柔性段3和连接段4，约束段2位于中间，约束段2两侧为柔性段3，柔性段3的外侧为连接段4 ;所述约束段2、柔性段3和连接段4宽度相等；所述约束段2厚度最大，等于耗能钢芯I厚度、外包GFRP5厚度、GFRP支撑肋板6高度之和，连接段4厚度最小，等于耗能钢芯I厚度、外包GFRP5厚度之和，而柔性段3厚度介于两者之间，且连续变化；
[0021]所述约束段2内耗能钢芯I的宽度保持不变，且小于柔性段3和连接段4中的耗能钢芯1，连接段4内耗能钢芯I的宽度最大，柔性段3内耗能钢芯I为连接这两者间的过渡段，其宽度在柔性段3内连续变化；
[0022]所述约束段2和柔性段3内的外层GFRP5和耗能钢芯I之间设有填充泡沫7，所述约束段2内设有连接外层GFRP5与耗能钢芯I的GFRP支撑肋板6 ;所述连接段4上开设有用于螺栓连接的螺栓孔8，螺栓孔8穿透外层GFRP5和耗能钢芯I。
[0023]所述柔性段3内所用GFRP材料弹性模量小于约束段2和连接段4。所述约束段
2、柔性段3和连接段4采用整体成型工艺一体成型。所述连接段4螺栓孔8施工时，首先孔内涂刷结构胶黏剂，然后安装螺栓，最后胶黏剂固化即形成螺栓连接节点。
[0024]应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【主权项】
1.本发明公开了一种免维护无屈曲钢一复合材料耗能支撑，包括耗能钢芯、外包GFRP, GFRP支撑肋板和填充泡沫，所述耗能钢芯成一字型或十字形贯穿于外包GFRP中；所述耗能支撑沿纵向分为约束段、柔性段和连接段，约束段位于中间，约束段两侧为柔性段，柔性段的外侧为连接段；所述约束段和柔性段内的外层GFRP和耗能钢芯之间设有填充泡沫，所述约束段内设有连接外层GFRP与耗能钢芯的GFRP支撑肋板；所述连接段上开设有用于螺栓连接的螺栓孔，螺栓孔穿透外层GFRP和耗能钢芯。
2.本发明具有轻质、免维护、耐腐蚀、耗能性能优异、钢芯无屈曲的优点。
【专利摘要】本发明公开了一种免维护无屈曲钢―复合材料耗能支撑，包括耗能钢芯、外包GFRP、GFRP支撑肋板和填充泡沫，所述耗能钢芯成一字型或十字形贯穿于外包GFRP中；所述耗能支撑沿纵向分为约束段、柔性段和连接段，约束段位于中间，约束段两侧为柔性段，柔性段的外侧为连接段；所述约束段和柔性段内的外层GFRP和耗能钢芯之间设有填充泡沫，所述约束段内设有连接外层GFRP与耗能钢芯的GFRP支撑肋板；所述连接段上开设有用于螺栓连接的螺栓孔，螺栓孔穿透外层GFRP和耗能钢芯。本发明具有轻质、免维护、耐腐蚀、耗能性能优异、钢芯无屈曲的优点。
【IPC分类】E04B1-98
【公开号】CN104746767
【申请号】CN201510168660
【发明人】彭洋, 董军, 郑一夫, 彭圣昊
【申请人】南京工业大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月10日