[发明专利]一种自复位柱脚结构及其构建方法

说明书

本发明公开了一种自复位柱脚结构及其构建方法，包括：基础件、钢柱、悬挑板、高强锚杆和碟形弹簧；基础件为矩形体结构；钢柱为工字钢，且竖直设置在基础件的顶部，且与基础件接触；悬挑板为两块，且水平固定在钢柱翼缘外侧；高强锚杆为多个，高强锚杆竖直穿过悬挑板，且底端与基础件固定连接；碟形弹簧套装在悬挑板远离基础件一侧的高强锚杆上，以及基础件与悬挑板之间。本发明通过高强锚杆、碟形弹簧和悬挑板共同构成自复位装置，通过碟形弹簧的预压力形成预压弯矩，保证节点结构具有良好的自复位性能，有效避免了类似于传统钢框架柱脚的塑性铰的形成，实现大震作用下梁柱节点无损伤或轻微损伤，震后节点无需修复即可投入使用。

技术领域

本发明涉及建筑结构的消能减震技术领域，更具体的说是涉及一种自复位柱脚结构及其构建方法。

背景技术

目前，传统抗震思想以保护生命为首要目标，通过延性设计避免结构在强震下发生倒塌。然而，这种延性设计是以允许结构主要受力构件发生塑性变形为代价的。另一方面，结构在使用期间可能会遭受到比设防烈度更强的地震作用，这也会导致结构发生损伤和残余变形。事实上，近些年的地震灾害表明，地震中建筑倒塌和人员死亡的数量已经得到了有效控制，但是地震所造成的经济损失和社会影响仍然十分巨大，其中很大一部分的经济损失是由于地震时建筑受损严重，震后难以修复；或者修复时间过长，建筑功能中断，影响正常生产和生活。基于此，研究者提出了可恢复功能结构的概念。地震可恢复功能结构是指地震后不需修复或者稍加修复即可恢复使用功能的结构，其主要目的是使结构具备震后快速恢复使用功能的能力，从而减轻由于结构震后功能中断带来的影响。

具有可恢复功能的结构体系主要包括带有可更换构件的结构体系、自复位结构体系和摇摆结构体系。带有可更换构件的结构体系，通过将损伤或变形集中于可更换的薄弱部位，确保结构主体构件完好，同时通过震后更换可更换构件达到快速恢复结构使用功能的目的。自复位结构体系主要通过在结构中设置预应力装置，使结构自动回复到初始位置，以减小残余位移。摇摆结构体系通过结构整体性摇摆防止出现薄弱层，使结构各层层间变形趋于一致，结构损伤分布更均匀。

现有的钢框架在地震作用下的损伤模式和耗能部位控制难度较大，柱脚易出现塑性铰，震后结构损伤严重、残余变形大，修复困难。过去长期坚持的设计思想，即只以生命安全为目标的抗震设计是远远不够的，抗震设计不仅应确保人身安全，而且必须考虑结构构件破坏所造成的经济损失及其震后修复。

因此，研究出一种具有极强的自复位性能和耗能能力，同时还具有优良的延性和抗疲劳性能的自复位柱脚结构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自复位性能强，具有延性和抗疲劳性能的一种自复位柱脚结构及其构建方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自复位柱脚结构，包括：基础件、钢柱、悬挑板、高强锚杆和碟形弹簧；

所述基础件为矩形体结构；

所述钢柱为工字钢，且竖直设置在所述基础件的顶部，且与所述基础件接触；

所述悬挑板为两块，且水平固定在所述钢柱翼缘外侧；

所述高强锚杆为多个，所述高强锚杆竖直穿过所述悬挑板，且底端与所述基础件固定连接；

所述碟形弹簧套装在所述悬挑板远离所述基础件一侧的所述高强锚杆上，以及所述基础件与所述悬挑板之间。

采用上述技术方案的有益效果是，本发明通过高强锚杆、碟形弹簧和悬挑板共同构成自复位装置，通过碟形弹簧的预压力形成预压弯矩，保证柱脚结构具有良好的自复位性能，有效避免了类似于传统钢框架柱脚的塑性铰的形成，实现大震作用下梁柱节点无损伤或轻微损伤，震后节点无需修复即可投入使用。