一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑制造技术

一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑，由外围复合材料约束单元整体密封包裹内芯受力单元构成，所述内芯受力单元为低屈服点钢材内核钢芯，外围复合材料约束单元由带肋GFRP管及管内成型泡沫构成，管内GFRP肋板均匀分布，内核钢芯和外围复合材料约束单元采用真空导入一次性整体成型，内核钢芯两端连接部设置有螺孔，在内核钢芯的两端分别设置与其垂直的GFRP加劲肋。本发明专利技术的GFRP肋板与支撑内芯受力单元直接接触，通过复合材料约束内芯受力单元耗散外部能量，使支撑免屈曲，提高了支撑的承载能力。支撑采用真空导入一次性整体成型，耐腐蚀，全寿命维护成本低。轻质高强，便于运输、安装施工。且可设计性强、成型方便，可以根据需要灵活设计，快速量产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑，由外围复合材料约束单元整体密封包裹内芯受力单元构成，所述内芯受力单元为低屈服点钢材内核钢芯，外围复合材料约束单元由带肋GFRP管及管内成型泡沫构成，管内GFRP肋板均匀分布，内核钢芯和外围复合材料约束单元采用真空导入一次性整体成型，内核钢芯两端连接部设置有螺孔，在内核钢芯的两端分别设置与其垂直的GFRP加劲肋。本专利技术的GFRP肋板与支撑内芯受力单元直接接触，通过复合材料约束内芯受力单元耗散外部能量，使支撑免屈曲，提高了支撑的承载能力。支撑采用真空导入一次性整体成型，耐腐蚀，全寿命维护成本低。轻质高强，便于运输、安装施工。且可设计性强、成型方便，可以根据需要灵活设计，快速量产。【专利说明】一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑
本专利技术涉及一种建筑结构的耗能支撑，特别涉及一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑。
技术介绍
普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化，因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差。现有屈曲约束支撑主要由三个部分组成:内芯受力单元(芯材)、无粘结可膨胀材料、屈曲约束单元。主要可分为两种:一种是以钢筋混凝土或钢管混凝土作为约束构件，以钢材作为内芯构件的混合型屈曲约束支撑；另一种是约束构件与内芯构件均为钢材的全钢型屈曲约束支撑。虽然现有屈曲约束支撑可以解决普通支撑受压屈曲及滞回性能差的问题，但其本身也存在一些不足:(1)混合型屈曲约束支撑构件自重大，体积大。在用于高耸钢塔架结构时，支撑纵向尺度较大的情况下，自重大的支撑构件在安装、使用过程中可能存在初始挠曲变形，这对支撑性能会产生不利影响，同时，自重大的屈曲约束支撑构件也不便于安装施工。此外，耐腐性差也是混合型屈曲约束支撑存在的问题。(2)全钢型屈曲约束支撑质量相对较轻，但对防腐要求较高，应用于户外结构维护成本较高。因此现有屈曲约束支撑存在自重过大、构造复杂、抗腐蚀性差、造价昂贵、某些部位容易出现应力集中等问题。近十年来，新兴材料~玻璃纤维增强塑料(FRP)以其轻质、高强、耐腐蚀等优点在结构工程领域中得到了广泛应用。FRP现已成为混凝土、钢材等传统结构材料的重要补充，合理地将FRP应用于各类结构物中已经成为结构工程发展的一个重要方向。玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料(GFRP)在我国也已有大量应用，且价格相对比较便宜。GFRP具有如下诸多优点:①轻质高强，相对密度在1.5?2.0之间，只有碳钢的1/4?1/5，拉伸强度为钢材的f 3倍，其比强度(极限强度/相对容重)远高于钢材。②耐腐蚀性能好，GFRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般酸碱盐及多种油类有较强的抵抗能力，因此取代钢材时无需防锈处理和日常防腐。③耐热性好、热导率低，室温下只有金属的1/100?1/200，是理想的热防护材料。④极限变形大，在延性要求高的地方(如抗震)更适用。⑤GFRP还有保温、绝缘、隔音、寿命长等特点。⑥可设计性好。GFRP还有一个特点，即它的弹性模量很低，大约是钢的弹性模量的1/10。
技术实现思路
为解决上述现有技术的不足，充分利用GFRP的轻质高强、弹性模量较钢材低、耐腐蚀性等特点，本专利技术提出一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑，在内核低屈服点钢材的外围用复合材料GFRP整体密封包裹，旨在解决普通支撑受压屈曲及滞回性能差的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案为:一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑，由外围复合材料约束单元整体密封包裹内芯受力单元构成，所述内芯受力单元为低屈服点钢材内核钢芯，外围复合材料约束单元由带肋GFRP管及管内成型泡沫构成，管内GFRP肋板均匀分布，内核钢芯和外围复合材料约束单元采用真空导入一次性整体成型，内核钢芯两端连接部设置有螺孔，在内核钢芯的两端分别设置与其垂直的GFRP加劲肋。进一步的，所述内核钢芯采用08F钢材。进一步的，所述内核钢芯为一字，十字或工字型内核钢芯。进一步的，所述真空导入成型工艺的流程为:(I)制备模具:在制作过程中应保证模具边缘预留必要的空间，便于密封条和管路的铺设，模具制备后应对模具进行清理、打脱模蜡或抹脱模水；(2)制作内核钢芯；(3)加工制作聚氨酯泡沫条，免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑以带肋GFRP矩形管作为约束单元，GFRP肋板成型方式是通过聚氨酯泡沫条外包玻璃纤维布，树脂导入后即可固化成型GFRP肋板；切割好的聚氨酯泡沫条应开槽打孔，便于树脂的流通；(4)将聚氨酯泡沫条包裹玻璃纤维布；(5)铺设玻璃纤维布及固定芯材；首先在木模具内铺设底层玻璃纤维布；然后，将加工好的钢芯材及泡沫芯材按次序放入木模具内；最后，在模具上铺设表层玻璃纤维布；(6)铺设脱模布；在试件上铺设脱模布，脱模布的作用是使试件脱模方便。在脱模布上同时应铺设导流管、导流布，其作用是便于树脂的流通，保证树脂导入的质量；(7)抽真空；铺设真空袋形成密封体系后，夹紧进树脂管，对整个体系进行抽真空；把体系中空气抽空，并检查体系气密性；(8)导入树脂；抽真空达到一定要求后，准备树脂；按凝胶时间配入固化剂；把进树脂管路插入配好的树脂中，根据进料顺序依次打开夹子，注意树脂的量，必要时及时补充；(9)脱模；树脂固化后，从模具中取出制品。进一步的，所述带肋GFRP管为方形或圆形。进一步的，所述成型泡沫为聚氨酯泡沫。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为:本专利技术的内核钢芯被复合材料GFRP整体密封包裹，GFRP肋板与支撑内芯受力单元直接接触，通过复合材料约束内芯受力单元耗散外部能量，使支撑免屈曲，提高了支撑的承载能力。支撑采用真空导入一次性整体成型，整个支撑被复合材料GFRP密封包裹，不存在腐蚀性问题，支撑全寿命维护成本低。由于GFRP轻质高强，该支撑相比于传统的屈曲约束支撑质量大大减轻，便于运输、安装施工。且该支撑可设计性强、成型方便，可以根据需要灵活设计，快速量产。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的剖面示意图。图2为本专利技术的正立面示意图。图3为本专利技术的连接段剖面图。【具体实施方式】下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。一种免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑，由外围复合材料约束单元整体密封包裹内芯受力单元构成，所述内芯受力单元为低屈服点钢材内核钢芯，外围复合材料约束单元由带肋GFRP管及管内成型泡沫构成，管内GFRP肋板均匀分布，内核钢芯和外围复合材料约束单元采用真空导入一次性整体成型，一体成型时GFRP管内填充成型泡沫，内核钢芯两端连接部设置有螺孔，在内核钢芯的两端分别设置与其垂直的GFRP加劲肋。进一步的，所述内核钢芯采用08F钢材。进一步的，所述内核钢芯为一字，十字或工字型内核钢芯。进一步的，所述真空导入成型工艺的流程为:(I)制备模具:在制作过程中应保证模具边缘预留必要的空间，便于密封条和管路的铺设，模具制备后应对模具进行清理、打脱模蜡或抹脱模水；(2)制作内核钢芯；(3)加工制作聚氨酯泡沫条，免屈曲低屈服点钢-复合材料耗能支撑以带肋GFRP矩形管作为约束单元，GFRP肋板成型方式是通过聚氨酯泡沫条外包玻璃纤维布，树脂导入后即可固化成型GFRP肋板；切割好的聚氨酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免屈曲低屈服点钢?复合材料耗能支撑，其特征在于，由外围复合材料约束单元整体密封包裹内芯受力单元构成，所述内芯受力单元为低屈服点钢材内核钢芯，外围复合材料约束单元由带肋GFRP管及管内成型泡沫构成，管内GFRP肋板均匀分布，内核钢芯和外围复合材料约束单元采用真空导入一次性整体成型，内核钢芯两端连接部设置有螺孔，在内核钢芯的两端分别设置与其垂直的GFRP加劲肋。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董军，王慧萍，王玉华，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：