[發(fā)明專利]一種具有高強度吸收能量功能的鋼防屈曲隅撐

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• 申請日: 2021-04-11
• 公開（公告）號: CN113107251A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 邱燦星;李蕓婷;姜天緣;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(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種具有高強度吸收能量功能的鋼防屈曲隅撐，包括鋼框架梁、柱、防屈曲隅撐和消能連梁，梁與柱通過螺栓連接，消能連梁通過螺栓連接在柱與柱之間，防屈曲隅撐通過螺栓連接在梁柱節(jié)點附近區(qū)域內(nèi)，同時在梁、柱對應位置腹板處增設加勁肋。本發(fā)明的抗震構件在正常使用狀態(tài)下可發(fā)揮承載功能，加強建筑結構的整體性，保持彈性；在地震作用下分階段發(fā)揮功能，消能連梁始終通過塑性變形吸收地震能量，防屈曲隅撐在小、中、大震下發(fā)生不同程度的變形，吸收地震能量，減少地震對房屋結構的影響；在巨震下，隅撐充分變形耗散能量，充分消耗地震作用對建筑物關鍵部位的沖擊能量，提升所使用房屋的抗震性能，且具有快速裝配的優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明屬于土木工程防震減災領域，是一種具有防屈曲隅撐和消能連梁的新型裝配式鋼結構，基于鋼棒通過塑性變形具有一定的耗能能力，并且消能連梁能在地震過程中保持持續(xù)的耗能性能。

背景技術

建筑抗震性作為土木工程課題研究的重要問題，始終得到研究人員的特別關注。隨城市經(jīng)濟與科技的快速發(fā)展，保障社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展成為工程關注焦點，結構整體韌性成為工程的目標，受到地震干擾時，工程結構受力特征發(fā)生改變。地震對于建筑結構的干擾，會影響建筑內(nèi)部敏感物品的存放以及居民的生活，其中的易碎品及貴重物品等將會出現(xiàn)破損，導致財產(chǎn)損失、功能喪失等后果，對于居民的生命安全同樣提出挑戰(zhàn)，將嚴重影響社會發(fā)展安全。

鋼材質作為一種常見的耗能材料，對于地震作用在結構整體的能量沖擊有著較好的削弱作用，鋼結構通過發(fā)生塑性變形，吸收地震能量，減少結構變形；同時鋼材質具有強度高、質輕等特點，對基礎和地基的影響小，易于安裝。根據(jù)常規(guī)的結構力學分析可知，防屈曲隅撐改變了梁的傳力路徑，可分擔梁承受的樓面荷載，因而顯著降低梁的剪力、彎矩和撓度，變形過程中產(chǎn)生的水平分力由消能連梁抵抗。抗震構件在保障結構側向剛度的同時，顯著減小柱身彎矩；并且，防屈曲隅撐和消能連梁共同為柱提供了側向約束，減小了柱的計算長度，進一步提高了柱的軸壓穩(wěn)定性。

為更有效保護建筑自身結構的整體性，控制結構變形，保護內(nèi)部敏感物品的保存功能，本發(fā)明提供了一種具有防屈曲隅撐和消能連梁的新型裝配式鋼結構，能夠大幅度吸收地震波對建筑作用的能量，減少結構自身變形。在地震作用下，相鄰兩跨的內(nèi)側框架柱在豎直方向上產(chǎn)生位移差，從而引起消能連梁的平面內(nèi)變形吸收地震能量，在小、中、大震下，防屈曲隅撐產(chǎn)生不同程度的變形，吸收地震產(chǎn)生的對建筑結構的影響；在巨震下，消能連梁仍通過塑性變形吸收地震能量，隅撐進一步充分變形耗散能量，充分減少了地震作用對建筑物關鍵構件的沖擊能量。且新型裝配式鋼結構具有快速裝配的優(yōu)勢，在保持安裝效率的同時，提升所使用房屋的抗震性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對地震對于建筑結構整體性以及變形問題，本發(fā)明提出一種具有防屈曲隅撐和消能連梁的新型裝配式鋼結構，該結構體系能夠削弱地震對結構自身的影響，通過結構部件吸收外界能量，從而減少結構本身受到?jīng)_擊時所承受的能量。同時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(nèi)空間、建筑外觀和建筑使用功能的影響。能夠有效解決建筑施工的效率問題，通過裝配式安裝，以較高效率施工的同時，提升結構抗震性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種具有防屈曲隅撐和消能連梁的新型裝配式鋼結構，包括：防屈曲隅撐、螺栓、柱、加勁肋、梁和消能連梁。梁和柱通過螺栓進行連接，消能連梁通過螺栓連接在柱與柱之間，在地震作用時，相鄰兩跨的內(nèi)側框架柱在豎直方向上產(chǎn)生位移差，消能連梁通過約束柱左右位移變形，減少建筑結構整體變形，防屈曲隅撐通過螺栓連接在柱和梁上，加勁肋通過焊接固定在梁和柱的腹板上。