[发明专利]一种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置

说明书

本发明涉及可恢复钢结构技术，用于解决中心支撑钢框架中支撑容易屈服、抗震性能差、残余变形大、自复位能力弱的问题，具体为一种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置；本发明中该种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置通过将钢支撑、双肢剪切型耗能段、SMA棒材、碟形弹簧配合使用，可有效保证中心支撑钢框架中各构件形成稳定连接，且在地震作用下支撑将轴力传递至双肢剪切型耗能段后，使其发生剪切屈服并耗能所输入的地震能量；同时，所设置的SMA棒材和碟形弹簧可为双肢剪切型耗能段在受拉或受压过程中提供复位能力，有效提高中心支撑钢框架结构的耗能能力、自复位能力、抗震性能，实现可观的经济效益。

技术领域

本发明涉及可恢复钢结构技术，具体为一种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置。

背景技术

中心支撑钢框架结构主要由钢柱、钢梁和普通钢支撑组成，钢柱与钢梁之间常采用焊接连接和高强螺栓连接等，钢支撑与钢梁和钢柱之间也常采用焊接连接或轴销铰接连接，钢柱、钢梁和钢支撑均为常用构件，且该种结构体系技术也较为成熟；地震作用下，中心支撑钢框架中支撑主要受轴向拉力和压力作用，然而支撑受压时会发生屈服并提前进入破坏，降低相应结构的耗能能力和抗震性能，许多学者提出采用屈曲约束支撑取代普通的钢支撑构件，该种支撑在拉、压作用下具有滞回性能稳定和抗震性能良好等特点，但成本较高，且制作较为复杂；另外，有效减小结构在地震作用下的残余变形，提高结构的自复位能力，将有效降低结构在震后的修复成果，促进结构震后功能快速恢复；当前，国家对建筑结构的抗震性能和经济性提出了更高要求，中心支撑钢框架结构需进一步提高其抗震性能和功能可恢复能力，并减小整体的制作成本和提升施工效率，以使其与当前要求相符。

为此，提出一种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置，具有强耗能、强自复位能力、经济效益高、施工简便、抗震性能好、震后功能可恢复等优点，预期在地震作用下，在钢梁与钢柱对角上设置第一支撑连接件、钢支撑、双肢剪切型耗能段和第二支撑连接件，且双肢剪切型耗能段与钢支撑和第二支撑连接件均为螺栓连接，支撑将轴力传递至双肢剪切型耗能段后发生剪切屈服，并耗散地震能力；在耗能段受拉时SMA棒材提供复位能力，耗能段受压时碟形弹簧也将提供复位能力，相应结构在震后将仅需更换受剪屈服或破坏的双肢剪切型耗能段即可快速恢复功能，SMA棒材、碟形弹簧等其它构件均处于弹性。

基于此，本创造提出一种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置。

发明内容

本发明中该种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置通过将钢柱、钢梁、第一支撑连接件、钢支撑、双肢剪切型耗能段、第二支撑连接件、SMA棒材、碟形弹簧、高强螺栓和轴销配合使用，可有效保证中心支撑钢框架中各构件形成稳定连接，且在地震作用下支撑将轴力传递至双肢剪切型耗能段后，使其发生剪切屈服并耗能所输入的地震能量；同时，所设置的SMA棒材和碟形弹簧可为双肢剪切型耗能段在受拉或受压过程中提供复位能力，并保证钢柱、钢梁和钢支撑等其它构件均处于弹性，有效提高中心支撑钢框架结构的耗能能力、自复位能力、抗震性能，实现可观的经济效益，解决中心支撑钢框架中支撑容易屈服、抗震性能差、残余变形大、自复位能力弱的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种带自复位双肢剪切型耗能段的中心支撑钢框架装置，包括钢柱以及钢梁，所述钢柱以及钢梁垂直设置，所述钢柱与钢梁上方连接处设置有第一支撑连接件，所述钢柱与钢梁下方连接处设置有第二支撑连接件，且第一支撑连接件与第二支撑连接件设置在对角线上，其中第一支撑连接件包括第一支撑连接板、第一竖向加劲板、第一水平加劲板，其中第二支撑连接件包括第二支撑连接板、第二竖向加劲板、第二水平加劲板、第二连接端板、斜向短加劲肋，其中第一支撑连接件与第二支撑连接件之间设置有钢支撑以及双肢剪切型耗能段；