[发明专利]一种结构用高性能耗能支撑及组装方法

说明书

本发明涉及一种结构用高性能耗能支撑及组装方法，包括耗能内芯、齿条、齿轮、S型自复位耗能元件、FRP钢套筒、套筒连接件、端部FRP封板，齿条对称固定于耗能内芯及FRP钢套筒上，齿轮位于上下齿条之间，耗能内芯及FRP钢套筒与端部FRP封板连接，沿齿条两侧对称布置的S型自复位耗能元件两端分别与耗能内芯和FRP钢套筒相连接，两端FRP钢套筒之间由套筒连接件连接，FRP钢套筒为FRP和钢组合构件。本发明的有益效果和优点是将荷载分散到齿轮与齿条、以及S型自复位耗能元件上，并依靠其自身进行复位，可以应用在复杂环境中。

技术领域

本发明涉及一种耗能支撑，特别涉及一种结构用高性能耗能支撑及组装方法，属于建筑减震领域。

背景技术

地震引发的灾害一直以来都受到社会各界的广泛关注，而框架结构是现阶段使用较多的一种结构形式。在框架结构中，最初是利用改善建筑物本身的梁柱结构的绝对刚度来抗震。但这种方式不仅成本高，而且在地震后建筑物会产生较大侧移，梁柱也会受到损伤，导致建筑物的修复成本太高。

传统的土木工程结构支撑主要有：偏心支撑、耗能隅撑、耗能框架支撑形式，大多数支撑主要通过变行来消耗地震能量，达到减轻地震作用的目的。由于结构构件具有弹塑性的特性，这些耗能支撑不可避免地会发生一些损伤、变形，不利于能量的耗散，对建筑物的稳定性有影响。

耗能减震技术主要是：通过在原有结构中添加被动耗能装置，消耗本来由结构构件消耗的地震能量，大大减缓了因震动作用给结构带来的变行和损伤。目前已开发的耗能器主要有：粘滞耗能器、粘弹性耗能器、金属耗能器和摩擦耗能器，其中前两类称为速度相关型耗能器，后两类统称为滞变型耗能器，金属耗能器又分为铅阻尼器和软钢阻尼器。

防屈曲支撑克服了传统支撑屈曲的缺点，在地震荷载下具有饱满的滞回曲线，因此在应用中表现出优良的耗能能力和良好抗震性能，在一些发达国家得到了极大的推广。防屈曲支撑构件由内核构件和外围约束构件两部分组成，在地震作用下，内核构件率先进入屈服，起到保护主体框架的作用，并且可以耗散地震能量。兼备支撑和耗能的优良性能，可以作为最好的减震消能装置之一。但传统的自复位支撑通过加复位筋实现自复位功能，其初始状态需要施加预应力；而以前的防屈曲支撑是在端部附加摩擦阻尼器，摩擦阻尼器在大震之后会屈曲导致不易拆卸。

发明内容

为了解决现有支撑主要依靠内芯变形耗能导致内芯在地震中可能过早失去作用，更换及维护成本高，不具有自复位能力等问题，本发明提供了一种将荷载分散到齿轮与齿条、以及S型自复位耗能元件上，并依靠其自身进行复位的自复位防屈曲耗能支撑。

本发明的技术方案如下：

自复位防屈曲耗能支撑，所述自复位防屈曲耗能支撑包括耗能内芯、齿条、齿轮、S型自复位耗能元件、FRP钢套筒、套筒连接件、端部FRP封板，齿条对称固定于耗能内芯及FRP钢套筒上，齿轮位于上下齿条之间，耗能内芯及FRP钢套筒与端部FRP封板连接，沿齿条两侧对称布置的S型自复位耗能元件两端分别与耗能内芯和FRP钢套筒相连接，两端FRP钢套筒之间由套筒连接件连接；FRP钢套筒为FRP和钢套筒组合构件，其中钢套筒在内侧，FRP附着在钢套筒的外表层，厚度不小于5mm；端部FRP封板为三明治夹心结构，FRP在两侧，每侧厚度不小于3mm，钢板在中间，厚度不小于3mm；FRP为高强性能纤维材料(FRP)，可以是玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维等中的一种或多种组合。

作为本发明的进一步改进，所述S型自复位耗能元件由形状记忆合金制成，其两端焊接或螺栓连接于耗能内芯和FRP钢套筒。

作为本发明的进一步改进，所述耗能内芯为长方体，材料为软钢或高阻尼合金。

作为本发明的进一步改进，所述套筒连接件由形状记忆合金制成，与FRP钢套筒刚性连接。

作为本发明的进一步改进，所述FRP钢套筒及套筒连接件截面的四角做成圆弧状倒角。