【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，特别涉及一种适用于高架连廊底层，地震时具有多道抗震防线，具备自复位能力的平缀管钢管混凝土格构柱，属于结构工程。
技术介绍
0、技术背景
1、随着建筑塔楼间设置连廊的做法越来越普遍，对连廊使用功能和设计美学的要求也不断提升，如何设计架空高度更高、造型更为复杂的高架连廊，成为连体高层建筑设计中的痛点问题。为提高连廊下方空间的使用效率，实现轻巧、美观的建筑效果，应尽量减少架空连廊下方支承柱的数量和尺寸，单跨框架结构成为首选方案。但传统的单跨框架结构竖向构件过少，冗余度低，抗震韧性不足，在地震作用下容易发生整体倒塌，而且连廊高架后，采用传统的竖向构件会过于细长，长细比难以满足要求。由于传统单跨框架结构在抗震性能方面的明显缺陷，导致高架连廊结构的支承构件过多，架空高度严重受限，研发安全、经济、美观的高架连廊结构新体系，具有良好的应用前景和经济价值。
2、高架连廊由底部架空层和上部普通楼层组成，架空层层高可能达到或超过20m，远大于上部普通楼层。相应的，地震作用下，架空层框架柱的柱顶和柱底截面承受的弯矩远大于上部楼层，这些部位与上部楼层相比更容易出现塑性铰。架空层框架柱采用普通的钢筋混凝土柱、钢柱或钢管混凝土柱时，柱顶和柱底同时出现塑性铰即发生失效，缺少抗震二道防线，失效过程短，失效模式突然，抗震韧性不足。架空层框架柱在地震作用下充分耗散地震能量的同时，又能保持结构稳定，同时具备梯度失效模式和自复位能力，是高架连廊结构体系成立的关键。
3、平缀管钢管混
4、但现行《钢管混凝土结构技术规范》中将钢管混凝土格构柱等效为单肢钢管混凝土柱进行设计，柱肢与缀管的内力采用单跨多层框架模型计算。为保证缀管对柱肢的约束足够强，防止单根柱肢先于整个构件发生失稳破坏，要求缀管线刚度不小于柱肢线刚度的6倍，即满足强缀管假定。按此方法设计的格构柱破坏模式为柱肢先于缀管破坏，缀管协同受拉侧柱肢和受压侧柱肢形成组合断面，构件破坏时柱肢主要承受轴向的拉压力，反而导致组合断面的转动能力不佳，构件延性偏低，耗能能力不足。若降低缀管线刚度，地震作用下，缀管先于柱肢屈服后，对柱肢的约束能力显著降低，柱肢的稳定性难以保证，而且缀管塑性变形会导致格构柱侧向变形难以恢复，地震后残余变形大，灾后修复非常困难。传统的平缀管钢管混凝土格构柱在失效模式、耗能能力和复位能力方面均存在明显的不足，无法解决高架连廊结构体系抗震韧性不足、地震后残余变形大导致修复困难的问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，用于解决现有技术中高架连廊地震时抗震韧性不足，地震后残余变形大导致修复困难的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，所述结构包括钢管混凝土柱肢、耗能缀管和自复位缀管。按耗能缀管先于柱肢屈服，自复位缀管保持弹性并提供复位力的原则确定各部件的承载力和变形能力，主要适用于高架连廊底层框架柱。所述耗能缀管和自复位缀管沿柱高方向逐层交替均匀布置，耗能缀管采用高延性低屈服点钢材钢管，自复位缀管包括左套管、右套管、两端顶紧固定的复位板簧组件、左右套管间隙处防护的金属软管。
3、进一步的，所述钢管混凝土柱肢为4根，钢管采用高强钢材，内灌高强自密实微膨胀混凝土。所述耗能缀管与柱肢连接方式为相贯焊，每层4根围合成正方形，并沿高度方向均布，截面形式为圆钢管，采用高延性低屈服点钢材。所述自复位缀管布置方式与耗能缀管相同，沿高度方向与耗能缀管间隔布置。自复位缀管的左、右套管为圆钢管，与柱肢连接方式为相贯焊，左、右套管间留出变形和安装空间，内设复位板簧组件，外套金属软管。
4、进一步的，所述复位板簧组件包括弹簧钢板一、弹簧钢板二、左限位螺栓、左垫块上、左垫块下、左顶紧装置、左顶紧螺栓孔一、左顶紧螺栓孔二、右限位螺栓、右垫块上、右垫块下、右顶紧装置、右顶紧螺栓孔一、右顶紧螺栓孔二。左垫块上焊接在左套管内壁上方，左垫块下焊接在左套管内壁下方，右垫块上焊接在右套管内壁上方，右垫块下焊接在右套管内壁下方，4块垫块平直边均开凹槽，凹槽宽度同弹簧钢板。弹簧钢板一左端贴紧在左垫块上的凹槽下表面，右端贴紧在右垫块上的凹槽下表面，接触面设四氟板；弹簧钢板二左端贴紧在左垫块下的凹槽上表面，右端贴紧在右垫块下的凹槽上表面，接触面设四氟板；弹簧钢板一左端开限位螺栓孔，设左限位螺栓，其端部与左垫块上的左侧贴紧定位，右端开限位螺栓孔，设右限位螺栓，其端部与右垫块上的右侧预留出弹簧钢板滑动间隙。弹簧钢板二左端开限位螺栓孔，通过左限位螺栓与左垫块下的左侧贴紧定位，右端开限位螺栓孔，设右限位螺栓，其端部与右垫块下的右侧预留出弹簧钢板滑动间隙；左限位螺栓和右限位螺栓顺序穿过弹簧钢板一和弹簧钢板二，对其进行上下定位。
5、进一步的，所述左顶紧装置包括左顶板、左底板、左楔形板一、左楔形板二、左顶紧螺栓一、左顶紧螺栓二。左顶板、左底板、左楔形板一、左楔形板二放置于弹簧钢板一和弹簧钢板二之间，左套管对应左楔形板一、左楔形板二中心点位置开左顶紧螺栓孔一、左顶紧螺栓孔二，左顶紧螺栓一，左顶紧螺栓二从顶紧螺栓孔旋入，将左楔形板一和左楔形板二向内挤压，使左顶板向上、左底板向下顶紧，对弹簧钢板一、弹簧钢板二实现嵌固。所述右顶紧装置包括右顶板、右底板、右楔形板一、右楔形板二、右顶紧螺栓一、右顶紧螺栓二，各部件间关系与左顶紧装置相同，弹簧钢板一与右顶板接触面设四氟板，弹簧钢板二与右底板接触面设四氟板。
6、本专利技术的有益效果在于：
7、本专利技术解决了按强缀管设计的细长平缀管格构柱抗震韧性不足的问题。按强缀管设计平缀管格构柱时，采用单跨多层框架模型，柱肢在每层中点为反弯点，在地震作用下，柱底节间的柱肢发生屈服后格构柱即发生破坏，抗震韧性不足。本专利技术从原理上改变了按强缀管设计的方法，不再采用单跨多层框架模型，要求缀管弱于柱肢，内力分析时将缀管等效为连续介质，根据缀管反弯点处的竖向变形协调条件建立平衡微分方程，求解得到缀管剪力分配系数，并根据缀管总剪力与柱肢底轴力相等的平衡条件，定量分析出各水准地震作用下柱肢和缀管的内力。按照抗震性能化设计方法，将柱肢和缀管的性能目标与各水准地震作用下的内力相对应，合理设计肢柱、耗能缀管、自复位缀管的承载力和变形能力，实现格构柱在地震作用下的梯度失效模式：耗能缀管率先屈服耗能，然后受压侧柱肢屈服，最后受拉侧柱肢屈服，构件发生破坏，破坏时自复位缀管仍保持弹性，为构件提供复位力，并保证单根柱肢不发生失稳破坏。
8、本专利技术设置了复位板簧组件，构件在地震往复作用下残余变形小，震后修复便本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：包括钢管混凝土柱肢、耗能缀管和自复位缀管，其中，耗能缀管和自复位缀管沿格构柱的竖向逐层交替均匀布置；所述钢管混凝土柱肢有4根，并沿圆周方向均匀布置，其采用高强钢材，内灌高强自密实微膨胀混凝土；所述耗能缀管为圆钢管，采用高延性低屈服点钢材，沿格构柱的竖向均匀布置，其中，每层的耗能缀管有4根，并围合成正方形；所述自复位缀管沿格构柱的高度方向均匀布置，其中，每层的耗能缀管有4根，并围合成正方形，其包括左套管、右套管、两端顶紧固定的复位板簧组件、左右套管间隙处防护的金属软管。
2.根据权利要求1所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：每根耗能缀管的端部与对应钢管混凝土柱肢相贯焊；所述左套管和右套管均为圆钢管，与对应钢管混凝土柱肢相贯焊。
3.根据权利要求1所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：所述复位板簧组件包括弹簧钢板一、弹簧钢板二、左限位螺栓、左垫块上、左垫块下、左顶紧装置、左顶紧螺栓孔一、左顶紧螺栓孔二、右限位螺栓、右垫块上、右垫块下、右顶紧装置、右顶紧螺栓孔一、右
4.根据权利要求3所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：所述左垫块上焊接在左套管内壁上方，左垫块下焊接在左套管内壁下方，右垫块上焊接在右套管内壁上方，右垫块下焊接在右套管内壁下方，4块垫块平直边均开凹槽，凹槽宽度同弹簧钢板；弹簧钢板一左端贴紧在左垫块上的凹槽下表面，右端贴紧在右垫块上的凹槽下表面，右端接触面设四氟板；弹簧钢板二左端贴紧在左垫块下的凹槽上表面，右端贴紧在右垫块下的凹槽上表面，右端接触面设四氟板；弹簧钢板一和弹簧钢板二的左端开限位螺栓孔，设左限位螺栓，其端部与左垫块上、左垫块下的左侧贴紧定位，右端开限位螺栓孔，设右限位螺栓，其端部与右垫块上、右垫块下的右侧留出弹簧钢板滑动间隙；左限位螺栓和右限位螺栓顺序穿过弹簧钢板一和弹簧钢板二，对其进行上下定位。
5.根据权利要求4所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：所述左顶紧装置包括左顶板、左底板、左楔形板一、左楔形板二、左顶紧螺栓一、左顶紧螺栓二；左顶板、左底板、左楔形板一、左楔形板二放置于弹簧钢板一和弹簧钢板二之间，左套管对应左楔形板一、左楔形板二中心点位置开左顶紧螺栓孔一、左顶紧螺栓孔二，左顶紧螺栓一、左顶紧螺栓二从顶紧螺栓孔旋入，将左楔形板一和左楔形板二向内挤压，使左顶板向上、左底板向下顶紧，对弹簧钢板一、弹簧钢板二实现嵌固；所述右顶紧装置包括右顶板、右底板、右楔形板一、右楔形板二、右顶紧螺栓一、右顶紧螺栓二，各部件间关系与左顶紧装置相同，弹簧钢板一与右顶板接触面设四氟板，弹簧钢板二与右底板接触面设四氟板。
6.根据权利要求5所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：复位板簧组件的弹簧钢板穿入左套管、右套管后，两端先安装定位螺杆进行定位，然后从弹簧钢板一和弹簧钢板二之间就位顶紧装置，将顶紧螺栓从套管两侧的顶紧螺栓孔拧入，即能将弹簧钢板与周边结构顶紧，实现弹簧钢板两端的嵌固。
...【技术特征摘要】
1.一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：包括钢管混凝土柱肢、耗能缀管和自复位缀管，其中，耗能缀管和自复位缀管沿格构柱的竖向逐层交替均匀布置；所述钢管混凝土柱肢有4根，并沿圆周方向均匀布置，其采用高强钢材，内灌高强自密实微膨胀混凝土；所述耗能缀管为圆钢管，采用高延性低屈服点钢材，沿格构柱的竖向均匀布置，其中，每层的耗能缀管有4根，并围合成正方形；所述自复位缀管沿格构柱的高度方向均匀布置，其中，每层的耗能缀管有4根，并围合成正方形，其包括左套管、右套管、两端顶紧固定的复位板簧组件、左右套管间隙处防护的金属软管。
2.根据权利要求1所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：每根耗能缀管的端部与对应钢管混凝土柱肢相贯焊；所述左套管和右套管均为圆钢管，与对应钢管混凝土柱肢相贯焊。
3.根据权利要求1所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：所述复位板簧组件包括弹簧钢板一、弹簧钢板二、左限位螺栓、左垫块上、左垫块下、左顶紧装置、左顶紧螺栓孔一、左顶紧螺栓孔二、右限位螺栓、右垫块上、右垫块下、右顶紧装置、右顶紧螺栓孔一、右顶紧螺栓孔二。
4.根据权利要求3所述的一种自复位梯度抗震细长钢管混凝土格构柱，其特征在于：所述左垫块上焊接在左套管内壁上方，左垫块下焊接在左套管内壁下方，右垫块上焊接在右套管内壁上方，右垫块下焊接在右套管内壁下方，4块垫块平直边均开凹槽，凹槽宽度同弹簧钢板；弹簧钢板一左端贴紧在左垫块上的凹槽下表面，右端贴紧在右垫块上的凹...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩重庆，方能鑫，周广如，孙逊，
申请(专利权)人：东南大学建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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