[發(fā)明專利]一種多高層鋼框架結(jié)構(gòu)自復(fù)位耗能索支撐體系

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610985997.X
• 申請(qǐng)日: 2016-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN106639460B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白正仙;翟福勝;張騰飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04H9/02
• 分類號(hào): E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

一種多高層鋼框架結(jié)構(gòu)自復(fù)位耗能索支撐體系，包括索支撐及支撐耗能器和連接底板等部件；索支撐包括單根長索和雙短索；支撐耗能器包括大U型槽口、小U型槽口、兩側(cè)滑移高強(qiáng)螺栓群、耗能鋼筋或鋼棒、基座底板、鋼筋和鋼索端頭錨具和基座錨固螺栓；索支撐與支撐耗能器串聯(lián)構(gòu)成自復(fù)位耗能支撐體系；支撐體系工作方式與傳統(tǒng)支撐有較大不同，耗能器放置在框架角部，通過鋼索將處于對(duì)角的兩耗能器串聯(lián)，形成X型耗能索支撐體系在結(jié)構(gòu)在往復(fù)荷載作用下，X型支撐交替受拉進(jìn)入工作狀態(tài)，通過鋼索的內(nèi)力可將結(jié)構(gòu)拉回原位；本發(fā)明將高強(qiáng)索、摩擦耗能、金屬拉伸耗能和自復(fù)位相結(jié)合，是一種較好的抗震自復(fù)位耗能支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多高層鋼框架結(jié)構(gòu)自復(fù)位耗能索支撐體系，屬于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)具有材料強(qiáng)度高、工業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化程度高、施工周期短、抗震性能好、鋼材可回收循環(huán)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，是有利于節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和節(jié)地的綠色建筑，而且推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)是“藏鋼于民”的具有重要戰(zhàn)略意義的舉措。

鋼框架支撐結(jié)構(gòu)是適用于多高層鋼結(jié)構(gòu)的常用結(jié)構(gòu)形式之一。在水平地震作用下，支撐承擔(dān)大部分水平荷載，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力。傳統(tǒng)鋼支撐在拉壓往復(fù)荷載作用下易發(fā)生失穩(wěn)破壞而退出工作，影響結(jié)構(gòu)抗震性能。采用防屈曲支撐，雖能防止支撐發(fā)生失穩(wěn)破壞，但因防屈曲支撐無自復(fù)位功能，震后結(jié)構(gòu)殘余變形大，修復(fù)成本高，而有自復(fù)位功能的防屈曲支撐構(gòu)造復(fù)雜。采用預(yù)應(yīng)力索支撐，可利用高強(qiáng)索的彈性恢復(fù)力實(shí)現(xiàn)震后自復(fù)位，耗能發(fā)生在鋼框架主體結(jié)構(gòu)上，但主體結(jié)構(gòu)殘余變形不好處理，修復(fù)難度也很大。所以，如果在支撐本身不發(fā)生失穩(wěn)破壞而失效的前提下還能兼具耗能及自復(fù)位功能，即耗能和殘余變形主要發(fā)生在支撐上，而不是主體框架上，在震后只需替換支撐部件即可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)修復(fù)，這對(duì)結(jié)構(gòu)震后修復(fù)無疑是便捷的。

本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力耗能索支撐，由耗能裝置與高強(qiáng)索有效組合而成。利用索支撐即能充當(dāng)支撐又能起自復(fù)位作用的特點(diǎn)，將耗能裝置附加在索支撐端部實(shí)現(xiàn)耗能。預(yù)應(yīng)力耗能索支撐由耗能段與鋼索段串聯(lián)而成，體系相對(duì)輕巧，耗能段采用摩擦耗能及材料耗能組合耗能技術(shù)，相比自復(fù)位防屈曲型支撐，結(jié)構(gòu)輕巧簡單，工作原理明確，修復(fù)成本降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種屬于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的多高層鋼框架結(jié)構(gòu)自復(fù)位耗能索支撐體系。其目的在于提高框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力同時(shí)，提供耗能和自復(fù)位功能，減小震災(zāi)并為震后結(jié)構(gòu)修復(fù)提供方便。該支撐體系在多遇地震作用下支撐各部件均處于彈性工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)和支撐均不受損壞，可繼續(xù)正常使用的抗震設(shè)防目標(biāo)。在設(shè)防地震作用下，主要由耗能裝置的U型槽壁間的摩擦和耗能鋼筋或耗能鋼棒的材料塑性變形來耗散能量，而主體結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)索始終處于彈性工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)震后自復(fù)位。震后再替換支撐的耗能裝置，恢復(fù)整體結(jié)構(gòu)功能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)一般性修復(fù)仍可繼續(xù)使用的抗震設(shè)防目標(biāo)。在罕遇地震作用下，除利用耗能裝置的U型槽壁間的摩擦和耗能鋼筋或耗能鋼棒的材料塑性變形來耗散能量之外，主體結(jié)構(gòu)次要部位發(fā)生塑性變形補(bǔ)充耗能，但支撐中的高強(qiáng)索始終處于彈性狀態(tài)，起到有效支撐作用，防止整體結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌，并在震后發(fā)揮自復(fù)位功能，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自復(fù)位。在震后替換支撐的耗能裝置，就可實(shí)現(xiàn)支撐功能的修復(fù)，從而可以提高修復(fù)速度，降低修復(fù)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種多高層鋼框架結(jié)構(gòu)自復(fù)位耗能索支撐體系，該自復(fù)位耗能支撐體系包括索支撐和支撐耗能器，索支撐與支撐耗能器串聯(lián)構(gòu)成自復(fù)位耗能支撐體系。

所述索支撐包括單根長索(1)和短索(2)；所述支撐耗能器包括大U型槽口(3)、小U型槽口(4)、兩側(cè)滑移高強(qiáng)螺栓群(5)、耗能鋼筋(6)、基座底板(7)、鋼筋和鋼索端頭的錨具(8)和基座錨固螺栓(9)。

所述大U型槽口(3)包括上側(cè)外板(10)、頂板(11)和下側(cè)外板(12)；小U型槽口(4)包括上側(cè)內(nèi)板(13)、底板(14)和下側(cè)內(nèi)板(15)。