[发明专利]一种用于Y形偏心支撑结构中的可更换扩孔螺栓连接型消能梁段及其施工方法

说明书

本发明公开了一种用于Y形偏心支撑结构中的可更换扩孔螺栓连接型消能梁段及其施工方法，可更换扩孔螺栓连接型消能梁段包括消能梁段、梁、柱、支撑、支撑端板、外伸端板、加劲肋、垫板、高强螺栓和侧向板；外伸端板包括外伸端板Ⅰ和外伸端板Ⅱ；加劲肋包括加劲肋Ⅰ、加劲肋Ⅱ和加劲肋Ⅲ；垫板包括垫板Ⅰ、垫板Ⅱ和垫板Ⅲ；外伸端板Ⅰ在消能梁段上、下两端各设置一块；梁下翼缘和外伸端板Ⅱ上分别开有扩孔型螺栓孔；外伸端板Ⅰ上都开有普通螺栓孔；梁下翼缘、上方的外伸端板Ⅰ和垫板Ⅰ或垫板Ⅱ经高强螺栓相连；下方的外伸端板Ⅰ、外伸端板Ⅱ和垫板Ⅲ经高强螺栓相连。本发明中高强螺栓在扩孔型螺栓孔中滑移，可有效增大消能梁段的耗能能力和提高相应Y形偏心支撑结构的抗震性能，并在震后仅需更换消能梁段即可快速恢复结构功能，具有抗震性能强、施工方便和震后功能可快速恢复等优点。

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种用于Y形偏心支撑结构中的可更换扩孔螺栓连接型消能梁段及其施工方法，适用于高设防烈度地区高层及超高层建筑结构中。

背景技术

偏心支撑结构是一种兼有纯框架结构延性和中心支撑框架结构刚度的结构体系，具有受力性能合理、抗侧刚度大、抗震性能好等优点。多遇地震下，偏心支撑钢框架具有较高的抗侧移能力，能简单地满足结构的抗侧移要求，并具有良好的变形能力；罕遇地震下，消能梁段率先进入屈服并耗散大部分地震所输入的能量，保证消能梁段以外构件不发生屈服和破坏。

然而，地震是偶然事件，具有诸多不确定因素，可能导致建筑物经历超设防烈度地震。2016年实施的《中国地震动参数区划图》中对部分地区的抗震设防烈度也提出了更高的要求，且当前国家日益重视建筑结构体系的震后功能快速恢复能力。因此，如何更加合理有效提高偏心支撑结构的抗震性能和震后功能快速恢复能力，已成为建筑结构抗震研究的重要内容。

当前，采用可更换消能梁段并尽量减小消能梁段的损伤是提高偏心支撑结构震后功能快速恢复的一种有效途径。在Y形偏心支撑结构中，消能梁段端部与梁和支撑端板端部的外伸式端板间通过高强螺栓连接，可达到震后快速更换消能梁段的目的。然而，结构在大震变形下，消能梁段可能会产生较大的变形、剪力和弯矩，并使得支撑和梁端产生较大的内力，对相邻构件产生不利的影响。另外，偏心支撑结构中仅允许消能梁段发生耗能和破坏，当结构遭受超设防烈度地震时，消能梁段以外构件也可能发生屈服或破坏，与偏心支撑结构的设计原理相悖，且不利于结构的震后修复。因此，如何在进一步增大消能梁段的变形和耗能能力的同时，尽可能减小消能梁段以外构件的受力和损伤，是罕遇地震下提高偏心支撑结构的抗震性能和实现震后功能快速恢复的必备条件。

综上所述，对于Y形偏心支撑结构，在增大消能梁段及相应结构的变形和耗能能力的同时，尽量减小消能梁段的损伤，并保证结构中构件的屈服或破坏仅发生在消能梁段上，使结构具有震后功能快速恢复能力。基于此，本发明提出一种用于Y形偏心支撑结构中的可更换扩孔螺栓连接型消能梁段。

发明内容

本发明主要提供一种用于Y形偏心支撑结构中的可更换扩孔螺栓连接型消能梁段及其施工方法，其目的在于解决现有Y形偏心支撑结构在遭遇强震作用时，消能梁段可能出现耗能能力不足和破坏严重，且可能会引起消能梁段以外构件和连接等发生非弹性变形和破坏等问题。本发明中高强螺栓在扩孔型螺栓孔中的滑移，可在不削弱消能梁段及整体结构刚度和承载能力的情况下，有效增大消能梁段及结构的变形和耗能能力，并减小消能梁段的受力和损伤，保证结构中仅消能梁段发生破坏，在震后仅更换消能梁段就能快速恢复结构功能。本发明具有抗震性能强、施工方便和震后功能可快速恢复等优点，应用前景非常广阔。