[發(fā)明專利]一種耗能節(jié)段及一種節(jié)段式組合防屈曲耗能支撐構(gòu)造

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211213904.3
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115405010B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周文峰;彭志強;王志宇;劉應(yīng)該;曾維唯;白敏杰;吳克強
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵二局集團建筑有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 方清

本發(fā)明涉及房建工程結(jié)構(gòu)抗震與消能減震技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耗能節(jié)段及一種節(jié)段式組合防屈曲耗能支撐構(gòu)造，所述耗能節(jié)段包括外圍約束構(gòu)件、第一耗能芯材和第二耗能芯材，第一耗能芯材包括低屈服點鋼材構(gòu)件，第二耗能芯材包括高強鋼材構(gòu)件，第一耗能芯材和第二耗能芯材在節(jié)段截斷面呈對稱設(shè)置。兩種不同材料的耗能芯材分工明確，充分發(fā)揮各自材料優(yōu)點，且能夠確保縱向傳力可靠，所述支撐構(gòu)造包括偶數(shù)個的耗能節(jié)段，若干耗能節(jié)段在支撐主體跨中兩側(cè)相對設(shè)置，相對及相鄰設(shè)置的兩個耗能節(jié)段的第一耗能芯材和第二耗能芯材在節(jié)段截斷面呈反向設(shè)置，使每個耗能節(jié)段的耗能及承載能力得到充分利用，提高了框架加強的安全性和使用耐久性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及房建工程結(jié)構(gòu)抗震與消能減震技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耗能節(jié)段及一種節(jié)段式組合防屈曲耗能支撐構(gòu)造。

背景技術(shù)

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展和四新技術(shù)更新迭代，復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式、多樣化造型的建筑不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致不規(guī)則的平面或豎向結(jié)構(gòu)布置問題。當(dāng)遭遇地震作用時，這些問題容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)或由于剛度突變形成薄弱層；尤其針對結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度有限的純抗彎鋼框架體系，受荷載作用下過大側(cè)向位移限制，造成應(yīng)用高度嚴(yán)重受限。雖然框架—支撐體系能增大結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，但支撐構(gòu)造在大震作用下受壓容易發(fā)生屈曲造成本身或連接構(gòu)造失效，同時屈曲變形后很難有效地消耗框架結(jié)構(gòu)的地震能量，因此，研發(fā)構(gòu)造合理且延性良好的防屈曲耗能支撐構(gòu)架，對于保證新建結(jié)構(gòu)和既有結(jié)構(gòu)的抗震安全性具有很強的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)有的防屈曲支撐在構(gòu)造上通常由內(nèi)核鋼芯、外圍約束構(gòu)件和兩者之間的無黏結(jié)隔離材料組成，依靠外部約束構(gòu)件約束內(nèi)部核心構(gòu)件的屈曲，并通過核心構(gòu)件的非彈性變形來達(dá)到耗能目的，相比普通支撐而言，其內(nèi)部核心可從一階屈曲發(fā)展為多階屈曲從而達(dá)到全截面屈服而非破壞，從而提供穩(wěn)定的承載力和耗能能力。但是，現(xiàn)有的防屈曲支撐除節(jié)點區(qū)域外，一般采用相同截面或材料均勻分布的構(gòu)造，一般單純依靠鋼板芯材的塑性變形耗能，低屈服點鋼板芯材通常在拉-壓作用下出現(xiàn)較大變形，若得不到有效約束則無法有效貢獻(xiàn)耗能性能，而高屈服點鋼板芯材通常延性有限，如果處于不合適的往復(fù)變形狀態(tài)往往使其高強性能得不到有效發(fā)揮，同時，當(dāng)大變形下框架結(jié)構(gòu)梁柱產(chǎn)生較大彎曲變形對支撐構(gòu)造相連節(jié)點部位造成顯著的張開或閉合效應(yīng)時，既可能使梁柱端剪力顯著增加，又可能引起偏心并改變支撐構(gòu)造的軸向傳力路徑，不僅容易出現(xiàn)在有一定時間持續(xù)但地震荷載不大的情況下就提早出現(xiàn)屈曲，而隨后當(dāng)?shù)卣鸷奢d增大時可能已經(jīng)喪失了足夠的承載能力及抗側(cè)剛度的情況，而且容易在支撐中部出現(xiàn)較大的屈曲應(yīng)力，尤其對于長度較大的支撐更為不利，造成支撐中部屈曲及損傷，而其余部位的材料強度得不到充分發(fā)揮，造成內(nèi)部核心構(gòu)件未有效耗能便出現(xiàn)外部約束構(gòu)件破壞的情況。

中國專利CN206337880U（一種復(fù)合雙板式鋼管混凝土防屈曲支撐結(jié)構(gòu)，公告日2017.07.18）、中國專利申請CN104532977A（一種預(yù)應(yīng)力索撐型防屈曲支撐，公告日2015.04.25），采用組合截面方式，但是，當(dāng)截面存在一定面外變形或偏心時，防屈曲支撐可能出現(xiàn)抗拉壓不平衡現(xiàn)象，內(nèi)部核心構(gòu)件發(fā)生過大的局部或單側(cè)屈服，消耗過多耗能儲備，從而降低了支撐對持續(xù)較大地震力的抵御能力和安全性儲備，影響支撐對于加強框架的安全性和正常使用的耐久性；若出現(xiàn)局部損傷，其受損耗能部件也無法獨立更換，不利于震后結(jié)構(gòu)加固及恢復(fù)，且約束截面過大容易造成支撐自重過大，不僅使其承受較大的附加地震慣性力，加劇不必要的損傷，而且給安裝和運輸造成不便影響。

因此，目前亟需要一種技術(shù)方案，以解決現(xiàn)有防屈曲支撐采用相同截面或材料均勻分布的構(gòu)造，無法充分發(fā)揮組成材料耗能優(yōu)勢，影響支撐對于加強框架的安全性和正常使用的耐久性，且無法獨立更換，不利于震后結(jié)構(gòu)加固及恢復(fù)，給安裝和運輸造成不便影響的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)問題，提供了一種耗能節(jié)段及一種節(jié)段式組合防屈曲耗能支撐構(gòu)造。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：