[发明专利]具有多屈服段及多波式核心单元的组合式屈曲约束支撑

说明书

本发明公开了具有多屈服段及多波式核心单元的组合式屈曲约束支撑，属于建筑结构技术和结构抗震减震领域。该结构体系包括直板核心单元，小波弯板核心单元，大波弯板核心单元，加劲肋，限位卡，十字形钢管，水泥乳化沥青砂浆，方端板，铰接接头，节点板和锚板等。该支撑核心单元包括一个直板核心单元、两个小波弯板核心单元和两个大波弯板核心单元。十字形钢管作为约束单元，约束单元与核心单元之间填充水泥乳化沥青砂浆。支撑通过铰接接头与主体结构上的节点板相连。本发明实现了屈曲约束支撑多段屈服，保证了其在大中小震下均有较好的耗能表现，且核心单元具有良好的疲劳性能，不易拉断，新型填充材料可以为核心单元提供更稳定的约束功能。

技术领域

本发明涉及具有多屈服段及多波式核心单元的组合式屈曲约束支撑，属于新型建筑结构技术和结构抗震减震领域。

背景技术

传统框架结构往往存在抗侧刚度不足的缺陷，因此，框架结构常辅以斜向支撑来提高其抗侧能力，从而形成了支撑-框架结构体系。相比于框架结构，支撑-框架结构体系具有更高的抗侧承载力，但前提条件是支撑在受压时不发生屈曲失稳，由此屈曲约束支撑应运而生。屈曲约束支撑在核心单元外围设置约束单元，限制支撑受压时核心单元屈曲发展，保证其充分发挥材料特性，给主体结构提供充足的刚度，同时，核心单元屈服后产生塑性变形，耗散地震带来的能量，所以，屈曲约束支撑通常同时具有支撑和金属阻尼器的双重作用，在实际工程中倍受青睐。

目前，实际工程当中采用的屈曲约束支撑普遍可以在大震下发挥耗能作用，但由于核心单元屈服力偏高，中小震下核心单元难以进入塑性阶段，屈曲约束支撑无法发挥金属阻尼器的耗能作用，主体结构往往通过梁柱变形损伤抵抗地震作用，同时，当前普遍采用的屈曲约束支撑大幅度提高了主体结构的抗侧刚度，导致主体结构遭受更大的地震作用，这无疑是屈曲约束支撑带来的副作用。有鉴于此，屈曲约束支撑的屈服力和轴向刚度有待调整和优化。

为了改进传统屈曲约束支撑的不足，本发明提出采用低屈服点钢作为核心单元的材料，同时，将弯曲程度不同的多波式芯板作为组合式核心单元。低屈服点钢与普通结构钢不同，显著特点是屈服强度低，目前，低屈服点钢的屈服强度主要包括三种：100MPa、160MPa和225MPa，并且具有较强的塑性变形能力，同时具有强度偏差小、延性好、低周疲劳性能优越等优点。低屈服点钢主要用于制作金属消能阻尼器，凭借其低屈服点、优越的延性及良好的疲劳性能，保证金属消能阻尼器在地震作用下稳定往复塑性变形，吸收大量地震能量，有效减小主体结构变形损伤，保护其安全。核心单元采用多波式弯板，弯板用于屈曲约束支撑，与普通直板相比，屈服力更低，轴向刚度更小，低周疲劳性能更稳定，同时，多波式弯板支撑的弯曲程度可以决定屈服力的大小，采用不同弯曲程度的弯板支撑可以实现多段屈服，保证屈曲约束支撑在大中小震下均有良好的耗能表现。

传统屈曲约束支撑约束单元与核心单元之间通常填充砂浆，由于砂浆具有较强脆性，其容易在支撑受压时被核心单元压碎。水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)系由水泥、乳化沥青、砂、水和适量添加剂等组分组成，并由水泥水化产物与沥青共同作为胶凝基体将砂子骨料胶结而形成的一种粘弹性有机－无机复合材料，具有优越的支撑、缓冲、调整和协调的作用。采用水泥乳化沥青砂浆作为屈曲约束支撑的填充材料，可以有效避免填充材料被压碎，从而稳定发挥对核心单元的约束作用。

本发明提出的具有多屈服段及多波式核心单元的组合式屈曲约束支撑，核心单元采用弯曲程度不同的多波式弯板，弯板由低屈服点钢制成，约束单元与核心单元之间的填充材料采用水泥乳化沥青砂浆，确保屈曲约束支撑可以在大中小震下稳定得给主体结构提供抗侧刚度并耗散地震带来的能量。

发明内容