[发明专利]一种具有拉压换向特性的支撑建筑物及其组装方法

说明书

本发明公开了一种具有拉压换向特性的支撑建筑物及其组装方法，本发明包括与墙板接触的端板、穿过端板的支撑杆、位于支撑杆两侧的阻尼器。上、下端板两端分别弯曲45°使端部与钢梁、钢柱平行，端板上开有孔洞，供支撑杆和SMA元件穿过；支撑杆开有凹槽和对穿螺栓孔，位于端板内侧的协同运动块焊接在支撑杆上凹槽处，支撑杆受拉或受压时通过协同运动块带动端板运动；SMA元件随着端板运动而受拉。阻尼器由开带有圆弧外形孔洞的耗能板、开螺栓孔的两端连接板组成。本发明结构具有构造简单、耗能稳定、安装方便等特点，同时支撑杆受拉或受压时，耗能自复位阻尼器均具有拉压换向特性并始终使SMA元件受拉以提供耗能和自复位。

技术领域

本发明属于建筑物中的支撑构造领域，本发明涉及一种具有拉压换向特性的支撑建筑物及其组装方法。

背景技术

钢结构在原材料生产阶段、建造阶段、使用阶段、拆除及回收再利用阶段等整个生命周期具有显著的循环经济特征，符合节能、节地、节水、节材和环保的要求，是我国建筑工业化最理想的结构体系之一。

传统交错桁架结构支撑受压时易发生失稳破坏，结构承载力及耗能能力将显著下降。屈曲约束支撑通过核心元件充分发展塑性以提供耗能，但结构在强震后将留存显著的残余变形，进而造成高昂的修复成本，结构甚至面临着拆除，人们的生产、生活将被迫中断，与实现“可恢复城市”的目标相违背。

近年来，国内外学者对提升交错桁架结构延性进行了研究，但面临结构装配化程度较低，同时对交错桁架结构可恢复性的研究尚未开展的问题。

低屈服点钢阻尼器滞回特性稳定，减震效果显著，疲劳特性良好，且构造简单，震后更换方便。相比于普通碳素钢，低屈服点钢的屈服强度偏差幅度值保持在±20MPa以内，对结构实现预期的破坏模式提供了支持。

镍钛形状记忆合金作为一种智能材料，具有良好的耗能和自复位能力，对于SMA棒材，可恢复应变达到6~8%。将低屈服点钢阻尼器与SMA元件进行合理组合可以实现耗能与自复位平衡的目标，因此将以上两种元件应用于交错桁架结构中使其具有良好的耗能与自复位的特点，目前相关研究工作尚未开展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有上述缺点，提出一种构造简单、装配化程度高、耗能稳定且能够实现支撑杆无论在拉、压状态下SMA元件均受拉以提供耗能和自复位的建筑构造及其装配方法。

为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

一种具有拉压换向特性的支撑建筑物，包括钢梁，钢梁两端分别连接有钢柱形成框架结构；沿钢柱和钢梁形成的框架结构的对角线方向布置有支撑杆，支撑杆两端分别连接有拉压换向耗能结构；所述拉压换向耗能结构包括被支撑杆穿过的上端板和下端板，支撑杆上固定有与上端板和下端板的内侧面接触的协同运动块；上端板和下端板之间安装有阻尼器；阻尼器包括处于支撑杆一侧的上阻尼器和处于支撑杆另一侧的下阻尼器；上阻尼器和下阻尼器分别通过墙板与钢梁和钢柱固定连接；上阻尼器和下阻尼器分别与支撑杆固定连接。

进一步的改进，所述上端板和下端板之间安装有SMA元件，SMA元件为SMA杆。

进一步的改进，所述墙板包括梯形钢板，梯形钢板两侧焊接有十字形的加劲肋。

进一步的改进，所述上端板和下端板两端分别弯曲45°形成分别与钢梁和钢柱平行且将梯形钢板侧边夹住的端部；端部两侧固定有将梯形钢板侧面夹持的矩形板。

进一步的改进，所述阻尼器两侧和墙板两端均固定有带螺栓孔的连接板；阻尼器与墙板和支撑杆均通过穿过连接板的螺栓固定；墙板分别通过穿过连接板的螺栓固定在钢梁和钢柱上。

进一步的改进，所述阻尼器包括耗能板，耗能板上切割成形有孔洞；耗能板由屈服点介于140MPa-180MPa的低屈服点钢板制成。

进一步的改进，所述孔洞沿支撑杆延伸方向的上下侧成形有对称设置的弧形边。