[發明專利]一種采用GFRP角鋼約束的防屈曲耗能支撐結構

有效

• 申請號: 201610053937.4
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105696719B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 霍林生;王銀坤;李宏男
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;李寶元

本發明屬于土木工程結構減震抗風技術領域，提供了一種采用GFRP角鋼約束的防屈曲耗能支撐結構。該防屈曲耗能支撐結構以中間窄兩端寬的芯板為主體結構，芯板兩端加寬的區域分別對稱設有兩個加勁肋板，形成端部為十字形的結構；芯板的兩端延伸部分為十字形安裝節點板，安裝節點板上設有螺孔，支撐結構通過GFRP高強螺栓和安裝節點板與框架結構連接；四個GFRP角鋼分別設置在芯板周圍，組成十字形，再通過GFRP高強螺栓與芯板固定在一起。約束部件為采用GFRP角鋼，其自身重量輕，且強度高，即通常所說的輕質高強。除此外，其抗腐蝕、抗疲勞性能好,可以在酸、堿、氯鹽和潮濕的環境中長期使用,因而可提高結構的使用壽命。

技術領域

本發明屬于土木工程結構減震抗風技術領域，一種采用GFRP角鋼約束的防屈曲耗能支撐結構。

背景技術

現代建筑結構在設計過程中必須要考慮建筑結構的抗震性能，特別是位于地震高發區的建筑結構。除了需要預防地震破壞外，許多建筑結構的設計還需要考慮其抗風性能。

耗能減震結構體系與傳統的抗震結構體系相比，在安全性、經濟性和技術合理性方面都要優越一些。傳統抗震結構的基本原理是通過增強結構本身的抗震性能(強度、剛度)來抵御地震作用，即依靠結構本身和承重構件的損壞來儲存、轉換和消耗地震能量。結構抗震能力主要取決于結構的彈塑性變形能力與滯回環耗能能力，而結構本身不具備自我調節的能力，可以說是被動消極的抗震措施。

耗能減震結構體系由于設有非承重耗能構件(耗能支撐、耗能剪力墻等)，他們具有較大的耗能能力，在強震中耗能元件能率先進入耗能狀態，消耗輸入結構中的地震能量及衰減結構的地震反應，保護主體結構和構件免遭損壞，從而確保結構在強震中的安全性。耗能減震結構是通過“柔性消能”的方式減少結構的地震反應，主體結構和消能裝置分工明確，主體結構的承重構件負責承受主要荷載，而消能裝置并非承重構件，僅承擔為結構提供較大阻尼，耗散輸入結構的地震能量的作用。這樣一方面能夠減少結構構件的設置、斷面和配筋, 另一方面由于消能裝置的協調合作，耗散了一部分地震能量，從而提高了結構整體的抗震安全度。工程資料表明，采用消能減震結構體系,對于新建建筑可以節省結構5％～10％的造價。隨著建筑技術的不斷發展，高強輕質材料越來越多的被采用，結構構件斷面越來越小，房屋高度越來越高，結構跨度也越來越大，若要滿足結構抗震的要求，已無法采用傳統抗震理論中的單純依靠構件的強度和剛度，以“硬碰硬”的方式來抵御地震的方法，而耗能減震結構則更加傾向于“以柔克剛”，結構越高、越柔、跨度越大，消能減震效果越顯著。因而，耗能減震結構更加適應現代建筑技術的發展。

現在的建筑結構系統中，框架結構和框架-支撐結構應用十分廣泛。純框架結構的抗側剛度有限，在地震和強風荷載作用下，側向位移較大，限制了他的應用高度。框架-支撐結構在一定程度上解決了結構抗側剛度的問題，但其在強震作用下受壓時易產生屈曲現象，極易造成支撐本身或連結的破壞與失效，同時支撐屈曲后的滯回性能能力變差，很難有效的耗能，使結構的抗震能力降低。為解決支撐受壓屈曲的問題，一些學者研發出一種能防止屈曲的支撐構件，稱為防屈曲耗能支撐。防屈曲耗能支撐一般由3部分組成，即核心單元、約束單元及滑動機制單元。常見的防屈曲耗能支撐包括兩種類型，即灌漿型和純鋼型。灌漿型指約束材料為混凝土材料，而純鋼型則指整個產品僅使用鋼材的情況。灌漿型產品為早期產品，在各國使用較為廣泛，而純鋼型則相對發展較晚，但由于其自身優勢明顯，已開始在各國大面積使用。但是，這兩種類型的防屈曲耗能支撐存在一個共同問題，就是支撐裝置自身重量太大，給安裝和應用帶來很大不便。