[发明专利]一种附加抗侧耗能装置的震后可恢复功能框架支撑体系

说明书

本发明涉及一种附加抗侧耗能装置的震后可恢复功能框架支撑体系，属于结构工程领域。本发明应用了损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离等设计理念，结合了传统刚接柱体系与传统铰接柱体系的优点。以形状记忆合金作为柱底支座的材料，提高节点受力性能，延长使用寿命。通过合理设计，实现弯矩调幅，减小柱上弯矩以保护其不受损害，同时使可更换抗侧耗能装置承担主要抗侧工作，并通过“强节点”的方式避免损坏发生在节点处。震后仅需更换抗侧耗能装置即可使抗弯铰接柱脚框支体系恢复功能。

技术领域

本专利涉及一种附加抗侧耗能装置的震后可恢复功能框架支撑体系，属于结构工程 技术领域。

背景技术

工业化装配式钢结构是未来高层钢结构住宅发展的必然趋势，是我国实现建筑产业 化的必由之路。建筑装配化，能规范化各构件，工厂统一规格生产，现场螺栓精准装 配，避免由于施工误差引起的建筑材料的消耗，且相对于其他结构形式减轻自重、简化 设计从而降低造价；工程的高度组织化，使得机械化作业很大程度替代手工劳动，更能 减少相关费用。

目前常见的钢结构底柱柱脚与基础的连接有两种形式，一种是刚接，一种是铰接，但 这两种形式都存在严重的问题。若底柱与基础刚接，则在地震作用下柱脚处会产生极大的 弯矩，使柱脚发生破坏，且震后极难修复或替换；若底柱与基础铰接，柱脚不承受弯矩，虽然可以保证柱不受弯破坏，但由于柱无法抵抗侧向荷载，使得结构整体刚度严重不足，无法满足建筑需求。

为克服上述问题，本发明提出了一种附加抗侧耗能装置的震后可恢复功能框架支撑体 系。该体系柱脚形式将原本柱所受轴力与剪力分离，使柱主要承受轴力，抗侧耗能装置主 要抵抗侧向荷载，同时引进斜撑耗能段进一步提高结构耗能属性，既能保护柱不被破坏， 整体的抗侧向能力也不弱于传统的刚接柱。同时震后仅需更换钢管混凝土构件即可使整体 结构恢复功能，极大地降低了震后修复的难度与成本。

本发明体系采用常见板件通过合理布置即可实现柱脚节点震后功能的可修复，同时将 损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离抗等理念引入柱脚节点 领域，整体构造巧妙且传力清晰合理，特别适用于钢框架结构住宅，在保证建筑安全性的 同时，又能大大提高其经济性，可为住宅产业化、建筑装配化提供技术参考。

发明内容

本发明提出一种附加抗侧耗能装置的震后可恢复功能框架支撑体系，旨在解决在现 有的装配式钢结构体系中底柱震后损伤较大以及震后修复困难等弊端，避免钢材浪费，延 长节点使用寿命，提高经济效益，同时也为装配式底柱柱脚节点提供了更多的选择范围。

该体系创新点在于柱脚采用十字型铰底座和可更换抗侧耗能装置，该可抗弯铰接柱脚 是基于损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及水平抗侧分离等设计理念提出来的，旨在 实现在大转角下，柱脚域各构件分离承力，既能提供足够的侧向刚度，又能将塑性损伤集 中于可更换的抗侧耗能装置上，达到震后只需更换抗侧耗能装置即可恢复柱脚节点使用功 能的目的；该可抗弯铰接柱脚避免了传统抗弯刚接柱脚节点在大层间位移角下柱脚严重塑 性损伤且不易更换，传统铰接柱脚节点可实现大转角但不可承受弯矩等突出问题；所述的 十字型铰底座由十字型短柱和端底板焊接而成；所述的方形钢柱底端开槽，槽口宽度与十 字型短柱相匹配，槽口深度小于十字型短柱的长度；所述的方形钢柱开槽处与十字型铰底 座拼接后在对接处进行焊接，此时方形钢柱柱底与十字型铰底座的端底板存在一定距离； 方形钢柱与十字型铰底座焊接后形成的柱脚具有较高的转动能力，可视为铰接柱脚；所述 的可更换抗侧耗能装置由抗侧剪力墙、水平连接段、竖向端板及基础底板焊接而成；抗侧 耗能装置与方形钢柱通过高强螺栓连接，实现弯矩调幅和水平抗侧分离的目的；基础底板 固接于基础，使该装置具备抗侧能力；遵循“强连接、弱构件”的设计理念，在连接件上 设有竖向加劲肋，抗侧剪力墙的钢板上设有局部削弱，避免塑性破坏发生在节点连接处。