[發(fā)明專利]一種基于自復位隅撐和消能連梁的裝配式鋼結構

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• 申請日: 2021-04-11
• 公開（公告）號: CN113374325A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 邱燦星;姜天緣;李蕓婷;杜修力
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種基于自復位隅撐和消能連梁的裝配式鋼結構，包括鋼框架梁、柱、自復位隅撐和消能連梁，自復位隅撐通過螺栓連接在梁柱節(jié)點附近區(qū)域內，消能連梁通過螺栓連接在兩根鋼框架柱之間，柱和基礎之間通過地腳螺栓連接，鋼框架上每個螺栓附近均布置有加勁肋。本裝配式鋼結構在靜力作用下，抗震構件保持彈性；在地震作用下，消能連梁始終通過塑性變形吸收地震能量；自復位隅撐在小、中、大震下為結構提供恢復變形的能力；在巨震下，消能連梁充分變形耗散能量，同時，自復位隅撐進入強化階段，通過迅速增加的承載力以提升結構的抗力從而避免結構的整體倒塌，并且在地震作用下，在有效耗散地震能量的同時，自復位隅撐將結構恢復到初始位置。

技術領域

本發(fā)明屬于土木工程防震減災領域，是一種應用于結構工程領域中的新型裝配式鋼結構體系，基于形狀記憶合金具有一定的耗能能力和良好的自復位性能，并且消能連梁能在地震過程中保持持續(xù)的耗能能力。

背景技術

建筑抗震性能研究是土木工程一直聚焦的問題，隨著社會經(jīng)濟水平的提升，建筑抗震設防要求正在從保證基本的生命安全，向保證生命和財產雙安全轉變。近年來，裝配式鋼結構逐漸在我國的建筑工程中廣泛使用，其抗震性能好。鋼結構強度高，延性好，自重輕，彈性變形能力強，可以化解降低地震剪力對建筑的破壞，大大改善了結構的受力。但是在地震過后會有一定的殘余變形，導致財產損失、功能喪失等后果，從而嚴重影響抗震救災及震后恢復工作。

形狀記憶合金(SMA)是一種具有形狀記憶效應和超彈性的新型智能材料。通常SMA可恢復極限應變可達到10％，基于超彈性，SMA產生大應變卸載后幾乎沒有殘余變形，并形成飽滿的滯回曲線，在地震時不僅能吸收輸入的部分能量，同時能減少殘余位移并提供良好的自復位性能。將SMA和防屈曲鋼套筒結合起來，形成了本發(fā)明中的自復位隅撐，與中心和偏心支撐相比，隅撐式布置方式極大的減小了對建筑室內空間、建筑外觀和建筑使用功能的影響。消能連梁的材質采用鋼，在小中大震下始終通過塑性變形吸收地震能量，極大的減小了結構的地震響應。

為了能更有效保護建筑內部對地震作用十分敏感的物品，并且為了減少結構在震后的殘余變形，本發(fā)明提出了一種基于自復位隅撐和消能連梁的新型裝配式鋼結構，能明顯降低結構的殘余位移。地震作用下，整體結構發(fā)生側移，梁柱節(jié)點的轉角變化引起自復位隅撐的軸向變形；同時，相鄰兩跨的內側框架柱在豎直方向上產生位移差，從而引起消能連梁的平面內變形。該新體系中的抗震構件在正常使用狀態(tài)下可發(fā)揮承載功能，在地震作用下分階段發(fā)揮功能。在靜力作用下，抗震構件保持彈性；在地震作用下，消能連梁始終通過塑性變形吸收地震能量；自復位隅撐在小、中、大震下為結構提供恢復變形的能力；在巨震下，消能連梁充分變形耗散能量，同時，自復位隅撐進入強化階段，通過迅速增加的承載力以提升結構的抗力從而避免結構的整體倒塌，并且在地震作用下，在有效耗散地震能量的同時，自復位隅撐可以將結構恢復到初始位置。

發(fā)明內容

為了能更有效保護建筑內部對地震作用十分敏感的物品，并且為了減少結構在震后的殘余變形，本發(fā)明提出了一種基于自復位隅撐和消能連梁的新型裝配式鋼結構，能明顯降低結構的殘余位移，自復位隅撐在小、中、大震下為結構提供恢復變形的能力；在巨震下，消能連梁充分變形耗散能量，并且自復位隅撐可以將結構恢復到初始位置。相較于傳統(tǒng)裝配式鋼結構，本發(fā)明不僅能提高空間利用率，降低成本，還能保障建筑使用功能，減少震后的損失。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于自復位隅撐和消能連梁的新型裝配式鋼結構，包括：自復位隅撐、螺栓、柱、加勁肋、梁和消能連梁，自復位隅撐通過螺栓連接在柱和梁之間，消能連梁通過螺栓連接在柱與柱之間，消能連梁的位置與自復位隅撐平齊。梁和柱之間通過螺栓連接。自復位隅撐由防屈曲鋼套筒和形狀記憶合金組成，形狀記憶合金可以為狗骨狀、竹節(jié)狀等，不限制于特定的形狀。