[发明专利]一种多高层钢框架结构自复位耗能索支撑体系

说明书

一种多高层钢框架结构自复位耗能索支撑体系，包括索支撑及支撑耗能器和连接底板等部件；索支撑包括单根长索和双短索；支撑耗能器包括大U型槽口、小U型槽口、两侧滑移高强螺栓群、耗能钢筋或钢棒、基座底板、钢筋和钢索端头锚具和基座锚固螺栓；索支撑与支撑耗能器串联构成自复位耗能支撑体系；支撑体系工作方式与传统支撑有较大不同，耗能器放置在框架角部，通过钢索将处于对角的两耗能器串联，形成X型耗能索支撑体系在结构在往复荷载作用下，X型支撑交替受拉进入工作状态，通过钢索的内力可将结构拉回原位；本发明将高强索、摩擦耗能、金属拉伸耗能和自复位相结合，是一种较好的抗震自复位耗能支撑。

技术领域

本发明涉及一种多高层钢框架结构自复位耗能索支撑体系，属于钢结构应用技术领域。

背景技术

钢结构具有材料强度高、工业化及产业化程度高、施工周期短、抗震性能好、钢材可回收循环利用等诸多优点，是有利于节能、节材、节水和节地的绿色建筑，而且推广应用钢结构是“藏钢于民”的具有重要战略意义的举措。

钢框架支撑结构是适用于多高层钢结构的常用结构形式之一。在水平地震作用下，支撑承担大部分水平荷载，增强结构的抗侧移能力。传统钢支撑在拉压往复荷载作用下易发生失稳破坏而退出工作，影响结构抗震性能。采用防屈曲支撑，虽能防止支撑发生失稳破坏，但因防屈曲支撑无自复位功能，震后结构残余变形大，修复成本高，而有自复位功能的防屈曲支撑构造复杂。采用预应力索支撑，可利用高强索的弹性恢复力实现震后自复位，耗能发生在钢框架主体结构上，但主体结构残余变形不好处理，修复难度也很大。所以，如果在支撑本身不发生失稳破坏而失效的前提下还能兼具耗能及自复位功能，即耗能和残余变形主要发生在支撑上，而不是主体框架上，在震后只需替换支撑部件即可实现结构修复，这对结构震后修复无疑是便捷的。

本发明提出的预应力耗能索支撑，由耗能装置与高强索有效组合而成。利用索支撑即能充当支撑又能起自复位作用的特点，将耗能装置附加在索支撑端部实现耗能。预应力耗能索支撑由耗能段与钢索段串联而成，体系相对轻巧，耗能段采用摩擦耗能及材料耗能组合耗能技术，相比自复位防屈曲型支撑，结构轻巧简单，工作原理明确，修复成本降低。

发明内容

本发明提出了一种属于钢结构应用技术领域的多高层钢框架结构自复位耗能索支撑体系。其目的在于提高框架结构的抗侧移能力同时，提供耗能和自复位功能，减小震灾并为震后结构修复提供方便。该支撑体系在多遇地震作用下支撑各部件均处于弹性工作状态，实现主体结构和支撑均不受损坏，可继续正常使用的抗震设防目标。在设防地震作用下，主要由耗能装置的U型槽壁间的摩擦和耗能钢筋或耗能钢棒的材料塑性变形来耗散能量，而主体结构和高强索始终处于弹性工作状态实现震后自复位。震后再替换支撑的耗能装置，恢复整体结构功能，实现经一般性修复仍可继续使用的抗震设防目标。在罕遇地震作用下，除利用耗能装置的U型槽壁间的摩擦和耗能钢筋或耗能钢棒的材料塑性变形来耗散能量之外，主体结构次要部位发生塑性变形补充耗能，但支撑中的高强索始终处于弹性状态，起到有效支撑作用，防止整体结构发生倒塌，并在震后发挥自复位功能，实现结构自复位。在震后替换支撑的耗能装置，就可实现支撑功能的修复，从而可以提高修复速度，降低修复成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种多高层钢框架结构自复位耗能索支撑体系，该自复位耗能支撑体系包括索支撑和支撑耗能器，索支撑与支撑耗能器串联构成自复位耗能支撑体系。

所述索支撑包括单根长索(1)和短索(2)；所述支撑耗能器包括大U型槽口(3)、小U型槽口(4)、两侧滑移高强螺栓群(5)、耗能钢筋(6)、基座底板(7)、钢筋和钢索端头的锚具(8)和基座锚固螺栓(9)。

所述大U型槽口(3)包括上侧外板(10)、顶板(11)和下侧外板(12)；小U型槽口(4)包括上侧内板(13)、底板(14)和下侧内板(15)。