[发明专利]耗能钢板和斜撑组成的耗能支撑体系及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑结构的抗震耗能装置及其施工方法，特别是一种耗能钢板和斜撑组成的耗能支撑体系及其施工方法。

背景技术

由于金属材料进入塑性以后具有良好的滞回性能，因而被用来制作各种类型的耗能装置。钢板耗能器装置一般由低屈服点或者极低屈服点高延性钢板和其定位装置组装而成的一种被动耗能减震装置。其抗震机理简单、造价低、效果显著。同时，该装置一般是作为非承重构件安装在结构中，在正常使用状态下，其能够提高结构的整体刚度；在小震情况下，建筑结构本身就能够满足抗震设防要求，此时结构的变形相对较小，钢板耗能器不进入或较少部分进入塑性阶段；在遇到大震或罕遇地震时，耗能器要率先进入塑性阶段，依靠其产生的塑性能来减少结构的地震反应，其破坏不会影响整体结构的使用。该装置既可以用于新建工程结构的抗震设计也可以用于已有建筑的加固维修，具有良好的经济效益。

钢板耗能器按照其受力形式可以分为面内剪切型和面外弯曲型。面内弯曲型钢板耗能器具有延性好、滞回曲线饱满的优点，但是其初始刚度较小、具有金属薄膜效应，在安装时，往往是多片钢板并列安装，其用钢量较大；对于面内剪切型钢板耗能器，为了面内应力分布更均匀、滞回曲线更饱满以充分发挥钢材的性能，往往需要较为严格的几何形状和较高的加工工艺而使得其造价较高。同时，在以往的工程实例中，多数是注重追求钢板耗能器本身的力学性能的发挥而忽略了其支撑结构的作用，导致许多耗能器的支撑结构本身刚度较小，不能发挥支撑结构应有的作用，从而使得已安装的钢板耗能器进入塑性状态的时间相对较晚，其耗能作用发挥不够。

发明内容

本发明的目的是提供一种耗能钢板和斜撑组成的耗能支撑体系及其施工方法，要解决耗能钢板因平面外屈曲导致耗能效果不理想的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耗能钢板和斜撑组成的耗能支撑体系，设置于结构梁和结构柱围成的矩形区域，包括加劲耗能钢板和双向斜支撑，所述加劲耗能钢板由耗能钢板和设置在其四周的边框钢板和设置在耗能钢板两侧面的加劲板组成，所述加劲耗能钢板通过连接件设置在双向斜支撑的顶面。  

所述加劲板卡在耗能钢板和边框钢板形成的夹角内，与边框钢板通过焊缝连接。

所述双向斜支撑为人字撑或A字形支撑。

所述结构梁上设置加固件。

所述加固件为槽钢、钢板或角钢。

所述的耗能钢板和斜撑组成的耗能支撑体系的施工方法，步骤如下：

步骤一，在地面分别加工加劲耗能钢板和双向斜支撑；

步骤二，对结构梁拟安装加劲耗能钢板部位通过焊接加固件进行加固； 

步骤三，将加劲耗能钢板通过连接件连接在双向斜支撑的顶面；

步骤四，将组合好的加劲耗能钢板和双向斜支撑安装到结构梁加固部位。

步骤一所述加劲耗能钢板的加工步骤为，首先，将边框钢板垂直焊接在耗能钢板的四周；其次，在耗能钢板两侧对称放置加劲板，并将加劲板的边缘与边框钢板焊接。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明所述耗能钢板和斜撑组成的耗能支撑体系既具有普通钢支撑的作用，又具有耗能的作用。在正常状态下使用时能够增大建筑结构的整体刚度，而在遇到地震时，钢板耗能器较结构及斜撑要先进入屈服状态，利用钢板耗能器的屈服耗能能够减少建筑结构的地震反应，对建筑结构起到很好的保护作用。

所述的加劲耗能钢板和斜撑组成的耗能体系，加劲耗能钢板初始刚度大，由于面外屈曲受到了限制其钢材屈服面积大、耗能效果好、钢材利用率高，同时钢板耗能器的制作、安装简单方便，造价较低；斜撑初始刚度较大，能更好的发挥其应有的作用，改变了以往斜撑刚度不足或者钢材用量较大的缺陷。

本发明中加劲耗能钢板的加劲板只与边框钢板相焊接，在加劲板起到对防止耗能钢板的面外屈曲的同时，不会因为焊接对耗能钢板的力学性能产生不利影响。 

本发明适用性强，既适用于钢结构也适用于混凝土结构； 既可以用于新结构的设计也可以用于已有建筑的加固维修。

本发明可广泛应用于钢框架、混凝土框架结构的耗能减震。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是加劲耗能钢板详图。

图3是图2A-A剖视图。

图4是斜支撑实施例一。

图5是斜支撑实施例二。

图6是本发明应用于框架结构示意图。

图7是图6的B-B剖视图。