防屈曲支撑技术综述

防屈曲支撑技术综述

陈舒婷李艳子

国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，430000

摘要：防屈曲支撑的减震耗能性能优越，且便于施工和安装，能够进行批量生产，被越来越多地应用于实际工程结构中。防屈曲支撑逐步向轻量化、功能多样的方向快速发展，从专利技术现状出发，对防屈曲支撑进行技术分类，对防屈曲支撑的技术发展情况进行了梳理和分析，为其研究和工程实际应用提供指导。

关键词：屈曲；支撑；耗能；专利技术

1防屈曲支撑技术概述

耗能支撑常用于减震结构，其是在普通的支撑基础上，通过增加阻尼进而获得耗能效果，以达到减震性能。常见的耗能支撑有偏心支撑、耗能隅撑等。但由于普通耗能支撑存在受压后易发生屈曲的问题，工程中通过增加截面来克服该问题，但往往效果并不理想。由此，出现了防屈曲支撑的结构形式，其在受压时不易发生屈曲。通过在钢筋混凝土剪力墙中内嵌钢板，由剪力墙约束内嵌钢板的屈曲，这是最早的防屈曲支撑，由日本学者提出。而现在的防屈曲支撑主要是细长的结构形式，由耗能内芯和外围构件组成。耗能内芯承受轴向拉力和压力，外围构件则是给耗能内芯提供了侧向约束，耗能内芯和外围构件之间往往还设置有填充材料，以达到减小摩擦等的效果。

防屈曲耗能支撑的耗能机制明确，且便于施工和安装，能够进行批量生产，随着其研究与应用的逐步深入，出现了许多具备轻量化、功能多样的支撑结构形式。日美等发达国家对防屈曲耗能支撑的研究与推广十分深入，而我国对于防屈曲耗能支撑的研究则起步较晚，但发展速度较快，然而在汶川大地震之后，我国的耗能减震技术得到了迅速发展，防屈曲耗能支撑技术受到了高度关注。而台湾地区作为地震高发地区，对防屈曲耗能支撑的研究和应用也较为广泛。

本文通过对防屈曲支撑进行技术分类，并对防屈曲耗能支撑的技术发展情况进行了梳理和分析。

2防屈曲支撑技术分类

根据外包约束构件的不同材料形式和不同的制作工艺，防屈曲支撑专利技术大致可分为以下子领域：1）传统的钢管混凝土防屈曲支撑，包括一些新材料的加入；2）纯钢约束型；3）装配式防屈曲耗能支撑。

钢管混凝土防屈曲支撑的外围构件一般采用钢管，内部填充混凝土。由于外部的钢管的存在，混凝土被限定在一个空间范围内，也便于混凝土的浇筑。钢管混凝土防屈曲支撑，是目前应用最多的一种形式，而近些年，钢管与内部填充材料的布置形式不断发展和改进，出现了多钢管焊接等的新型组合形式，内部填充材料也不断发展，加入了各种新型材料以提升性能。

纯钢约束型的防屈曲支撑，内核与外围都是钢管材料，避免了混凝土等填充材料的施工不便，且由于是纯钢结构，自重更轻，通过不断发展的截面形式，显著提升了外围约束构件的刚度，施工便捷，经济性好。

装配式防屈曲耗能支撑最早由日本学者提出。其针对钢管混凝土防屈曲支撑和纯钢约束型防屈曲支撑震后局部损坏无法更换的情况，通过采用高强螺栓连接成为整体，螺栓连接拆装方便，且可以通过拆解局部损坏部分进行及时更换，便于运输和施工，降低了成本。

3国内防屈曲支撑技术专利分析

3.1国内防屈曲支撑技术专利申请趋势分析

图3-1国内专利申请量趋势

图3-1为防屈曲支撑的国内专利申请量趋势图。该技术领域专利申请数量总体处于上升趋势，其于2001年初开始萌芽，此阶段的申请量少；而2009年开始，随着国内对于防屈曲支撑技术研究的深入，申请量出现上升；2014年，申请量为历年之最；随着国内对于抗震技术的研究深入，近些年，防屈曲支撑技术一直处于较高的申请量，同时，防屈曲支撑以其优异的抗震性能受到越来越多的关注，可以预期今后该领域的申请量仍将持续走高。

3.2国内专利申请地分析

北京地区，申请量处于领先水平，而上海、江苏和山东地区申请量也较多。由于高校对防屈曲支撑技术研究起步较早，这些地区由于高校众多，因而一直保持较高的申请量。

3.3国内主要申请人分布

由于防屈曲支撑技术的特殊性，国内专利申请主要集中在高校，国内高校中目前相关专利申请量最多的是北京工业大学，其主要是通过对防屈曲支撑的截面进行改进，来提升防屈曲支撑的性能。另外东南大学、清华大学也对本领域技术发展作出了较多贡献。

以上显示了防屈曲支撑的国内高授权率专利申请人统计情况。北京工业大学申请量最多，其授权量处于国内领先位置。而同济大学的授权率处于国内领先位置，同时高授权率的申请人还包括了一些企业，由于防屈曲支撑优良的减震耗能效果，在工程实践中应用较多，企业在该领域掌握了较为先进的技术。（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心；第二作者对本文贡献等同于第一作者）。

参考文献

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[3]杨昌民等,防屈曲支撑的研究进展及其工程应用[J].建筑科学与工程学报，2011，30(1):1-12