一种基于自复位隅撑和消能连梁的装配式钢结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于自复位隅撑和消能连梁的装配式钢结构，包括钢框架梁、柱、自复位隅撑和消能连梁，自复位隅撑通过螺栓连接在梁柱节点附近区域内，消能连梁通过螺栓连接在两根钢框架柱之间，柱和基础之间通过地脚螺栓连接，钢框架上每个螺栓附近均布置有加劲肋。本装配式钢结构在静力作用下，抗震构件保持弹性；在地震作用下，消能连梁始终通过塑性变形吸收地震能量；自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力；在巨震下，消能连梁充分变形耗散能量，同时，自复位隅撑进入强化阶段，通过迅速增加的承载力以提升结构的抗力从而避免结构的整体倒塌，并且在地震作用下，在有效耗散地震能量的同时，自复位隅撑将结构恢复到初始位置。复到初始位置。复到初始位置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自复位隅撑和消能连梁的装配式钢结构


[0001]本专利技术属于土木工程防震减灾领域，是一种应用于结构工程领域中的新型装配式钢结构体系，基于形状记忆合金具有一定的耗能能力和良好的自复位性能，并且消能连梁能在地震过程中保持持续的耗能能力。

技术介绍

[0002]建筑抗震性能研究是土木工程一直聚焦的问题，随着社会经济水平的提升，建筑抗震设防要求正在从保证基本的生命安全，向保证生命和财产双安全转变。近年来，装配式钢结构逐渐在我国的建筑工程中广泛使用，其抗震性能好。钢结构强度高，延性好，自重轻，弹性变形能力强，可以化解降低地震剪力对建筑的破坏，大大改善了结构的受力。但是在地震过后会有一定的残余变形，导致财产损失、功能丧失等后果，从而严重影响抗震救灾及震后恢复工作。
[0003]形状记忆合金(SMA)是一种具有形状记忆效应和超弹性的新型智能材料。通常SMA可恢复极限应变可达到10％，基于超弹性，SMA产生大应变卸载后几乎没有残余变形，并形成饱满的滞回曲线，在地震时不仅能吸收输入的部分能量，同时能减少残余位移并提供良好的自复位性能。将SMA和防屈曲钢套筒结合起来，形成了本专利技术中的自复位隅撑，与中心和偏心支撑相比，隅撑式布置方式极大的减小了对建筑室内空间、建筑外观和建筑使用功能的影响。消能连梁的材质采用钢，在小中大震下始终通过塑性变形吸收地震能量，极大的减小了结构的地震响应。
[0004]为了能更有效保护建筑内部对地震作用十分敏感的物品，并且为了减少结构在震后的残余变形，本专利技术提出了一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，能明显降低结构的残余位移。地震作用下，整体结构发生侧移，梁柱节点的转角变化引起自复位隅撑的轴向变形；同时，相邻两跨的内侧框架柱在竖直方向上产生位移差，从而引起消能连梁的平面内变形。该新体系中的抗震构件在正常使用状态下可发挥承载功能，在地震作用下分阶段发挥功能。在静力作用下，抗震构件保持弹性；在地震作用下，消能连梁始终通过塑性变形吸收地震能量；自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力；在巨震下，消能连梁充分变形耗散能量，同时，自复位隅撑进入强化阶段，通过迅速增加的承载力以提升结构的抗力从而避免结构的整体倒塌，并且在地震作用下，在有效耗散地震能量的同时，自复位隅撑可以将结构恢复到初始位置。

技术实现思路

[0005]为了能更有效保护建筑内部对地震作用十分敏感的物品，并且为了减少结构在震后的残余变形，本专利技术提出了一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，能明显降低结构的残余位移，自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力；在巨震下，消能连梁充分变形耗散能量，并且自复位隅撑可以将结构恢复到初始位置。相较于传统装配式钢结构，本专利技术不仅能提高空间利用率，降低成本，还能保障建筑使用功能，减少震
后的损失。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，包括：自复位隅撑、螺栓、柱、加劲肋、梁和消能连梁，自复位隅撑通过螺栓连接在柱和梁之间，消能连梁通过螺栓连接在柱与柱之间，消能连梁的位置与自复位隅撑平齐。梁和柱之间通过螺栓连接。自复位隅撑由防屈曲钢套筒和形状记忆合金组成，形状记忆合金可以为狗骨状、竹节状等，不限制于特定的形状。
[0007]本专利技术提出了一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，在正常使用状态下可发挥承载功能，在地震作用下分阶段发挥功能，地震作用下，整体结构发生侧移，梁柱节点的转角变化引起自复位隅撑的轴向变形；同时，相邻两跨的内侧框架柱在竖直方向上产生位移差，从而引起消能连梁的平面内变形。自复位隅撑和消能连梁可以有效减轻地震对关键房间及整体的损害，消能连梁可以吸收地震时输入的能量，而自复位隅撑可以在震后恢复结构体系减少残余变形。
[0008]本专利技术的有益效果：1.与中心和偏心支撑相比，隅撑式布置方式极大的减小了对建筑室内空间、建筑外观和建筑使用功能的影响。2.根据常规的结构力学分析可知，自复位隅撑改变了梁的传力路径，可分担梁承受的楼面荷载，因而显著降低梁的剪力、弯矩和挠度，变形过程中产生的水平分力由消能连梁抵抗。3.抗震构件在保障结构侧向刚度的同时，显著减小柱身弯矩；并且，自复位隅撑和消能连梁共同为柱提供了侧向约束，减小了柱的计算长度，进一步提高了柱的轴压稳定性。4.消能连梁始终通过塑性变形吸收地震能量；自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力，在巨震下，自复位隅撑进入强化阶段，通过迅速增加的承载力以为了更有效保护建筑内部对地震作用十分敏感的物品。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0010]图1是本专利技术结构示意图。
[0011]图2是消能连梁结构示意图。
[0012]图3是自复位隅撑结构示意图。
[0013]图中：1、自复位隅撑；2、螺栓；3、柱；4、加劲肋；5、梁；6、消能连梁；7、防屈曲钢套筒；8、形状记忆合金。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0015]如图1，本专利技术所述的一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，包括自复位隅撑1、螺栓2、柱3、加劲肋4、梁5、消能连梁6、防屈曲钢套筒7和形状记忆合金8，自复位隅撑1通过螺栓2连接在柱3和梁5之间，消能连梁6通过螺栓2连接在柱与柱3之间，消能连梁6的位置与自复位隅撑1平齐。梁5和柱3之间通过螺栓2连接。自复位隅撑1通过螺栓2连接在柱3和梁5之间，自复位隅撑1由防屈曲钢套筒7和形状记忆合金8组成，形状记忆合金8可以为狗骨状、竹节状等，不限制于特定的形状。
[0016]装配式钢结构在静力作用下，抗震构件保持弹性；在地震作用下，消能连梁始终通过塑性变形吸收地震能量；自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力；在巨震下，消能连梁充分变形耗散能量，同时，自复位隅撑进入强化阶段，通过迅速增加的承载力以提升结构的抗力从而避免结构的整体倒塌，并且在地震作用下，在有效耗散地震能量的同时，自复位隅撑可以将结构恢复到初始位置，有效减轻地震对关键房间及整体的损害。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自复位隅撑和消能连梁的装配式钢结构，其特征在于，包括：自复位隅撑(1)、螺栓(2)、柱(3)、加劲肋(4)、梁(5)和消能连梁(6)；自复位隅撑(1)通过螺栓(2)连接在柱(3)和梁(5)之间，消能连梁(6)通过螺栓(2)连接在柱与柱(3)之间，消能连梁(6)的位置与自复位隅撑(1)平齐。梁(5)和柱(3)之间通过螺栓(2)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，其特征在于，自复位隅撑(1)通过螺栓(2)连接在柱(3)和梁(5)之间，自复位隅撑(1)由防屈曲钢套筒(7)和形状记忆合金(8)组成。3.根据权利要求2所述的一种基于自复位隅撑和消能连梁的装配式钢结构，其特征在于：形状记忆合金(8)为狗骨状或竹节状。4.根据权利要求1所述的一种基于自复位隅撑和消能连...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱灿星，姜天缘，李芸婷，杜修力，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：