專利名稱：防屈曲摩擦支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由摩擦芯與防屈曲外殼組成的防屈曲摩擦支撐(BRFB)，主要用于建筑結(jié)構(gòu)耗能減震領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要依靠建筑結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度、剛度、延性和耗能能力來抵抗荷載的作用。震害表明，在大地震作用下建筑結(jié)構(gòu)主體經(jīng)常遭受損傷甚至是不可修復(fù)的損傷和破壞，且造成的損失是巨大的。通過在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置的被動(dòng)的耗能裝置來消耗地震能量，可以大大減輕建筑結(jié)構(gòu)的變形和損傷。摩擦阻尼器作為一種耗能裝置，因其耗能能力強(qiáng)，且荷載大小、頻率對(duì)其耗能的性能影響不大，并具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，取材容易，造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)，因而具有很好的應(yīng)用前景。特別是在控制建筑結(jié)構(gòu)在近斷層地震反應(yīng)和中高層建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。摩擦阻尼器對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制的機(jī)理是:阻尼器在主要建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件屈服前的預(yù)定荷載下產(chǎn)生滑移或變形，依靠摩擦耗散地震能量，同時(shí)，由于建筑結(jié)構(gòu)變形后自振周期加長(zhǎng)，減小了地震輸入，從而達(dá)到降低地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。摩擦阻尼器具有很好的耗能能力，同時(shí)其耗能特性還較少受荷載幅值、頻率和反復(fù)次數(shù)的影響。摩擦阻尼器作為一種耗能減震技術(shù)，其摩擦力大小易于控制，可方便地通過調(diào)節(jié)預(yù)緊力大小來調(diào)節(jié)摩擦力，其性能對(duì)環(huán)境溫度及摩擦生熱不敏感，且因其具有耗能能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，在工程中易于推廣應(yīng)用。但摩擦阻尼器在工程推廣應(yīng)用中也存在一定的缺點(diǎn)，首先，相互摩擦的兩種材料在恒定的正壓力作用下，保持長(zhǎng)期的靜接觸，會(huì)產(chǎn)生冷粘結(jié)或冷凝固，所以二者之間的摩擦系數(shù)會(huì)發(fā)生改變；其次，摩擦阻尼器通常設(shè)置在框架支撐中，形成摩擦阻尼耗能支撐，但支撐的設(shè)置又帶來新的問題，其一是節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造復(fù)雜，其二是支撐設(shè)計(jì)不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致摩擦阻尼器的屈曲失效。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種應(yīng)用在建筑構(gòu)件上的防止發(fā)生屈曲的摩擦阻尼器，并能夠有效耗散地震產(chǎn)生的能量，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震防災(zāi)能力，最大限度降低地震帶來的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種防屈曲摩擦支撐，包括用于耗能的摩擦耗能芯和包圍在所述摩擦耗能芯外側(cè)的用于支撐的防屈曲外殼；所述防屈曲外殼的內(nèi)側(cè)沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)約束槽，所述摩擦耗能芯與所述約束槽相對(duì)應(yīng)處沿其長(zhǎng)度方向滑設(shè)在所述約束槽上。作為優(yōu)選，所述摩擦耗能芯包括疊壓在一起的多片鋼板，相鄰的兩片鋼板的之間設(shè)有摩擦材料，所述摩擦材料附著在其中一片鋼板上。作為優(yōu)選，所述摩擦耗能芯包括兩片第二鋼板和夾在所述兩片第二鋼板之間的一片第一鋼板，所述第一鋼板的兩面均附有摩擦材料；沿所述第一鋼板的長(zhǎng)度方向設(shè)有條形滑槽，所述兩片第二鋼板上設(shè)有相對(duì)的多個(gè)連接孔；所述摩擦耗能芯通過穿過所述連接孔和條形滑槽的多個(gè)連接件連接。作為優(yōu)選，所述防屈曲外殼為四棱柱狀，每邊的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有開口朝向摩擦耗能芯的“V”形約束槽，所述摩擦耗能芯的第二鋼板與所述“V”形約束槽相對(duì)的棱卡在所述“V”形約束槽內(nèi)并能沿其長(zhǎng)度方向滑動(dòng)。作為優(yōu)選，所述連接件的一端或兩端卡設(shè)有彈簧。作為優(yōu)選，所述彈簧為碟形彈簧。作為優(yōu)選，所述約束槽的內(nèi)壁上設(shè)有特氟龍材料鍍層。作為優(yōu)選，所述第一鋼板用于附著摩擦材料的一面上固定連接有多條檁條，所述檁條凸出于所述第一鋼板的高度小于所述摩擦材料的厚度。作為優(yōu)選，所述檁條包括多條平行于所述第一鋼板長(zhǎng)度方向的橫條和多條垂直于所述第一鋼板長(zhǎng)度方向的縱條，所述縱條和橫條形成多個(gè)封閉的格子，所述摩擦材料位于多個(gè)所述格子內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐至少具有以下有益效果:1、本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐通過在摩擦耗能芯的基礎(chǔ)上增加了防屈曲外殼，加強(qiáng)了在高長(zhǎng)細(xì)比和大壓力情況下的穩(wěn)定性。2、本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)需要，通過調(diào)節(jié)連接件和彈簧來調(diào)節(jié)預(yù)緊力的大小，以滿足不同建筑結(jié)構(gòu)對(duì)阻尼性能的要求。3、本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、取材容易、造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。4、本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐的適用性強(qiáng)，其外形可根據(jù)設(shè)計(jì)需要靈活調(diào)整，其可調(diào)整的區(qū)域較大，同時(shí)在各種情況均有較好的耗能效果。5、本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐耐久性好，受溫度等外部環(huán)境影響很小，耐候性強(qiáng)，適用地域廣。本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐，提高建筑建筑結(jié)構(gòu)的抗震防災(zāi)能力，最大限度降低地震帶來的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，減小地震帶來的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)影響。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例一的防屈曲摩擦支撐的剖視示意圖；圖2為圖1所示的防屈曲摩擦支撐中的擦耗能芯的主視圖；圖3沿A-A向的剖視圖；圖4為圖2和圖3所示的摩擦耗能芯中的第一鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖2和圖3的摩擦耗能芯中的鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為與圖1所示的防屈曲摩擦支撐中的第二鋼板連接的第一連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖1所示的防屈曲摩擦支撐用于與建筑構(gòu)件連接的第二連接件與第一連接件(或者第一鋼板的連接端)連接時(shí)的側(cè)視示意圖；圖8為圖7的俯視圖；圖9為本發(fā)明的實(shí)施例一的防屈曲摩擦支撐的俯視圖(或仰視圖)；圖10為本發(fā)明的實(shí)施例二的防屈曲摩擦支撐中的第一鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為圖10所示的第一鋼板未附著摩擦材料時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例一如圖1-圖5所示,本發(fā)明的實(shí)施例一的防屈曲摩擦支撐(Buckling-RestrainedFriction Brace簡(jiǎn)稱BRFB),包括用于支撐的防屈曲外殼4和位于防屈曲外殼4內(nèi)的摩擦耗能芯100 ;在本實(shí)施例中，摩擦耗能芯100包括兩片第二鋼板2和夾在所述兩片第二鋼板2之間的一片第一鋼板1，所述第一鋼板I的兩面均附有摩擦材料3 ;沿所述第一鋼板I的長(zhǎng)度方向設(shè)有條形滑槽12，兩片第二鋼板2上設(shè)有相對(duì)的多個(gè)連接孔21 ;所述摩擦耗能芯100通過穿過所述連接孔21和條形滑槽12的多個(gè)連接件6連接，在本實(shí)施例中，連接件6為螺栓，當(dāng)然還可以采用其他的連接件進(jìn)行連接，連接件6的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。通過連接件6將兩片第二鋼板2之間實(shí)現(xiàn)固定連接，連接件6穿過第一鋼板I上的條形滑槽12與其實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)連接，這樣就實(shí)現(xiàn)第二鋼板2與第一鋼板I之間可相對(duì)滑動(dòng)，從而通過二者之間的摩擦材料做負(fù)功而消耗地震能量。所述防屈曲外殼4的內(nèi)側(cè)設(shè)有多個(gè)約束槽41，本實(shí)施例的防屈曲外殼4為四棱柱狀，其四個(gè)側(cè)面的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有一個(gè)約束槽41，在本實(shí)施中，約束槽41為開口朝向摩擦耗能芯100的“V”形，當(dāng)然約束槽41的形狀是根據(jù)摩擦耗能芯100的形狀而定的，只要能夠在垂直于摩擦耗能芯100的長(zhǎng)度方向限制摩擦耗能芯100的運(yùn)動(dòng)并能允許其沿長(zhǎng)度方向滑動(dòng)即可。如圖1所示，摩擦耗能芯100最外側(cè)的第二鋼板2的與約束槽41相對(duì)的棱卡在所述約束槽41上，并能沿約束槽41的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)。需要說明的是，摩擦耗能芯100中的鋼板可以為更多片，只要相鄰的兩個(gè)鋼板的相對(duì)的一側(cè)附有摩擦材料即可，當(dāng)然作為優(yōu)選，本實(shí)施例中第一鋼板I的兩側(cè)均附有摩擦材料，這樣第二鋼板2的兩側(cè)都不需要附著摩擦材料了。此外，為了達(dá)到防屈曲的效果，防屈曲外殼4采用能承受較大壓力的強(qiáng)度較高的材料制成，如GB/T699-1999所規(guī)定的45號(hào)鋼。這樣就形成了筒狀的防屈曲外殼4，摩擦耗能芯100位于其內(nèi)。以下結(jié)合圖1-5進(jìn)一步說明本實(shí)施例的防屈曲摩擦支撐中的摩擦耗能芯100的結(jié)構(gòu)。如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例的摩擦耗能芯100包括兩片第二鋼板2和夾在第二鋼板2之間的第一鋼板1，并且如圖4所示，第一鋼板I的兩側(cè)均附有摩擦材料3，摩擦材料3可以選用粘重級(jí)工作制摩擦材料，如樹脂編織型剎車帶或銅基摩擦片。如圖4所示，第一鋼板I的一端為手柄狀的連接端15,關(guān)于連接端15與建筑構(gòu)件的連接情況見下面的描述。如圖2和圖5所示，第二鋼板2的一端設(shè)有多個(gè)孔22，用于與如圖6所示的第一連接板7進(jìn)行連接，如圖6所示，第一連接板7上設(shè)有與第二鋼板2上的孔22對(duì)應(yīng)的多個(gè)孔71，第一連接板7設(shè)有孔71的一端與兩個(gè)第二鋼板2之間可以采用螺栓、鉚釘?shù)冗M(jìn)行連接，第一連接板7的另一端的形狀為與第一鋼板I的連接端15相同的手柄狀。如圖2所示，第一鋼板I設(shè)有手柄狀的連接端與第二鋼板2與第一連接板7連接的一端分別位于摩擦耗能芯100的兩端。如圖7、圖8所示，本實(shí)施例的防屈曲摩擦支撐的其中一端通過連接在第一鋼板I的連接端15上的第二連接板8與建筑構(gòu)件進(jìn)行連接。第一鋼板I和第二連接板8之間的連接情況如圖7、圖8所示，第二連接板8為板狀件，第一鋼板I的連接端15焊接在第二連接板8上，板狀的第二連接板8與建筑構(gòu)件通過澆筑混凝土進(jìn)行連接，其中第二連接板8上開設(shè)有多個(gè)可用于與建筑構(gòu)件上的鋼筋進(jìn)行連接的連接孔82。如圖7、圖8所示，為了加強(qiáng)第二連接板8與第一鋼板I的連接端15之間的連接強(qiáng)度，還可以在第一鋼板I與第二連接板8之間焊接加強(qiáng)肋83。本實(shí)施例的防屈曲摩擦支撐的另一端連接有第一連接板7，第一連接板7與第二連接板8之間的連接情況和第一鋼板與第二連接板8之間的連接情況相同，不再贅述，即本實(shí)施例的防屈曲摩擦支撐的其中一端之間通過板狀的第二連接板8與建筑構(gòu)件連接，另一端通過第一連接板7過渡再通過板狀的第二連接板8與建筑構(gòu)件連接。如圖9所示，為了防止灰塵進(jìn)入防屈曲外殼4內(nèi)，在防屈曲外殼4的兩端還可以設(shè)有殼蓋46，在殼蓋46上開設(shè)有供第一鋼板I的連接端15或者第一連接板7的連接端15通過的條形孔461，這樣摩擦耗能芯100位于封閉的防屈曲外殼4內(nèi)，防止灰塵侵?jǐn)_，提高其工作壽命。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐通過在摩擦耗能芯100的基礎(chǔ)上增加了防屈曲外殼4，由防屈曲外殼4來承受壓力，加強(qiáng)了在高長(zhǎng)細(xì)比和大壓力情況下的穩(wěn)定性，解決了普通的摩擦耗能支撐在地震作用下可能會(huì)因?yàn)槟Σ梁哪苄?00受到的壓力過大而出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)現(xiàn)象而導(dǎo)致耗能支撐失效的問題，提高了采用摩擦耗能支撐的建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的抗震能力和可靠性。如圖1所示，作為優(yōu)選，本實(shí)施例中，連接件6的兩端均卡設(shè)有彈簧5。當(dāng)然，為了安裝方便也可以僅在連接件6的一端卡設(shè)彈簧5。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的彈簧5選用碟形彈簧，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要選用其他形式的彈簧，如卷簧等。由多個(gè)連接件6和彈簧5對(duì)鋼板施加預(yù)緊力，使之在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦力，進(jìn)而消耗地震能量。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中，在圖1所示的約束槽41的內(nèi)壁上還設(shè)置有特氟龍材料，可以起到降低接觸面摩擦，隔離金屬間接觸粘結(jié)的作用，以免防屈曲外殼4和摩擦耗能芯100之間發(fā)生粘結(jié)。實(shí)施例二如圖10、圖11所示，實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于，第一鋼板I用于附著摩擦材料3的一面上固定連接有多條檁條，檁條凸出于所述第一鋼板的高度略小于摩擦材料3的厚度，只要留出預(yù)壓力產(chǎn)生的變形空間即可。本實(shí)施例中，檁條可以為焊接在第一鋼板I表面上的鋼筋，在第一鋼板I上附著摩擦材料3之前，先焊接檁條，然后再在第一鋼板I表面上附著摩擦材料3，檁條可以幫助摩擦材料3承擔(dān)壓應(yīng)力與剪應(yīng)力，避免摩擦材料3在大的預(yù)壓力作用下產(chǎn)生脫落或被擠出。如圖11所示，在本實(shí)施中，檁條包括多條平行于第一鋼板I長(zhǎng)度方向的橫條191和多條垂直于第一鋼板長(zhǎng)度方向的縱條192,橫條191和縱條192形成多個(gè)封閉的格子,每個(gè)格子內(nèi)均設(shè)有附著在第一鋼板I表面上的摩擦材料3，在受力狀態(tài)下，格子內(nèi)的摩擦材料3處于三向受壓狀態(tài)，大幅度提高摩擦材料的抗壓性能，使摩擦阻尼器的能承受的壓力更大，性能更穩(wěn)定。作為優(yōu)選方案，如圖11所示，在本實(shí)施例中，檁條包括分別沿著所述第一鋼板I的邊緣設(shè)置的兩條橫條191和分別沿第一鋼板I上的條形滑槽12的邊緣設(shè)置的兩條橫條191，四條橫條191和多條垂直于橫條191的縱條192組成多個(gè)封閉的矩形的格子，這樣附著于第一鋼板I上的摩擦材料3就完全位于檁條的包圍之中，檁條可以為摩擦材料3提供全面的抗壓保護(hù)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以把檁條組成其他形狀的格子，也同樣能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。當(dāng)然，以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種防屈曲摩擦支撐，其特征在于，包括用于耗能的摩擦耗能芯和包圍在所述摩擦耗能芯外側(cè)的用于支撐的防屈曲外殼； 所述防屈曲外殼的內(nèi)側(cè)沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)約束槽，所述摩擦耗能芯與所述約束槽相對(duì)應(yīng)處沿其長(zhǎng)度方向滑設(shè)在所述約束槽上。
2.按權(quán)利要求1所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述摩擦耗能芯包括疊壓在一起的多片鋼板，相鄰的兩片鋼板的之間設(shè)有摩擦材料，所述摩擦材料附著在其中一片鋼板上。
3.按權(quán)利要求2所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述摩擦耗能芯包括兩片第二鋼板和夾在所述兩片第二鋼板之間的一片第一鋼板，所述第一鋼板的兩面均附有摩擦材料；沿所述第一鋼板的長(zhǎng)度方向設(shè)有條形滑槽，所述兩片第二鋼板上設(shè)有相對(duì)的多個(gè)連接孔； 所述摩擦耗能芯通過穿過所述連接孔和條形滑槽的多個(gè)連接件連接。
4.按權(quán)利要求3所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述防屈曲外殼為四棱柱狀，每邊的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有開口朝向摩擦耗能芯的“V”形約束槽，所述摩擦耗能芯的第二鋼板與所述“V”形約束槽相對(duì)的棱卡在所述“V”形約束槽內(nèi)并能沿其長(zhǎng)度方向滑動(dòng)。
5.按權(quán)利要求3或4所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述連接件的一端或兩端卡設(shè)有彈簧。
6.按權(quán)利要求5所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述彈簧為碟形彈簧。
7.按權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述約束槽的內(nèi)壁上設(shè)有特氟龍材料鍍層。
8.按權(quán)利要求3或4所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述第一鋼板用于附著摩擦材料的一面上固定連接有多條檁條，所述檁條凸出于所述第一鋼板的高度小于所述摩擦材料的厚度。
9.按權(quán)利要求8所述的防屈曲摩擦支撐，其特征在于，所述檁條包括多條平行于所述第一鋼板長(zhǎng)度方向的橫條和多條垂直于所述第一鋼板長(zhǎng)度方向的縱條，所述縱條和橫條形成多個(gè)封閉的格子，所述摩擦材料位于多個(gè)所述格子內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種防屈曲摩擦支撐，包括用于耗能的摩擦耗能芯和包圍在所述摩擦耗能芯外側(cè)的用于支撐的防屈曲外殼；所述防屈曲外殼的內(nèi)側(cè)沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)約束槽，所述摩擦耗能芯與所述約束槽相對(duì)應(yīng)處沿其長(zhǎng)度方向滑設(shè)在所述約束槽上。本發(fā)明的防屈曲摩擦支撐通過在摩擦耗能芯的基礎(chǔ)上增加了防屈曲外殼，加強(qiáng)了在高長(zhǎng)細(xì)比和大壓力情況下的穩(wěn)定性，解決了普通的摩擦耗能支撐在地震作用下可能會(huì)因?yàn)槟Σ梁哪苄臼艿降膲毫^大而出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)現(xiàn)象而導(dǎo)致耗能支撐失效的問題，提高了采用摩擦耗能支撐的建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的抗震能力和可靠性。
文檔編號(hào)E04B1/98GK103088932SQ201110351240
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者薛彥濤, 李澈 申請(qǐng)人:建研科技股份有限公司