[发明专利]一种基于自复位隅撑和消能连梁的装配式钢结构

说明书

本发明公开了一种基于自复位隅撑和消能连梁的装配式钢结构，包括钢框架梁、柱、自复位隅撑和消能连梁，自复位隅撑通过螺栓连接在梁柱节点附近区域内，消能连梁通过螺栓连接在两根钢框架柱之间，柱和基础之间通过地脚螺栓连接，钢框架上每个螺栓附近均布置有加劲肋。本装配式钢结构在静力作用下，抗震构件保持弹性；在地震作用下，消能连梁始终通过塑性变形吸收地震能量；自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力；在巨震下，消能连梁充分变形耗散能量，同时，自复位隅撑进入强化阶段，通过迅速增加的承载力以提升结构的抗力从而避免结构的整体倒塌，并且在地震作用下，在有效耗散地震能量的同时，自复位隅撑将结构恢复到初始位置。

技术领域

本发明属于土木工程防震减灾领域，是一种应用于结构工程领域中的新型装配式钢结构体系，基于形状记忆合金具有一定的耗能能力和良好的自复位性能，并且消能连梁能在地震过程中保持持续的耗能能力。

背景技术

建筑抗震性能研究是土木工程一直聚焦的问题，随着社会经济水平的提升，建筑抗震设防要求正在从保证基本的生命安全，向保证生命和财产双安全转变。近年来，装配式钢结构逐渐在我国的建筑工程中广泛使用，其抗震性能好。钢结构强度高，延性好，自重轻，弹性变形能力强，可以化解降低地震剪力对建筑的破坏，大大改善了结构的受力。但是在地震过后会有一定的残余变形，导致财产损失、功能丧失等后果，从而严重影响抗震救灾及震后恢复工作。

形状记忆合金(SMA)是一种具有形状记忆效应和超弹性的新型智能材料。通常SMA可恢复极限应变可达到10％，基于超弹性，SMA产生大应变卸载后几乎没有残余变形，并形成饱满的滞回曲线，在地震时不仅能吸收输入的部分能量，同时能减少残余位移并提供良好的自复位性能。将SMA和防屈曲钢套筒结合起来，形成了本发明中的自复位隅撑，与中心和偏心支撑相比，隅撑式布置方式极大的减小了对建筑室内空间、建筑外观和建筑使用功能的影响。消能连梁的材质采用钢，在小中大震下始终通过塑性变形吸收地震能量，极大的减小了结构的地震响应。

为了能更有效保护建筑内部对地震作用十分敏感的物品，并且为了减少结构在震后的残余变形，本发明提出了一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，能明显降低结构的残余位移。地震作用下，整体结构发生侧移，梁柱节点的转角变化引起自复位隅撑的轴向变形；同时，相邻两跨的内侧框架柱在竖直方向上产生位移差，从而引起消能连梁的平面内变形。该新体系中的抗震构件在正常使用状态下可发挥承载功能，在地震作用下分阶段发挥功能。在静力作用下，抗震构件保持弹性；在地震作用下，消能连梁始终通过塑性变形吸收地震能量；自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力；在巨震下，消能连梁充分变形耗散能量，同时，自复位隅撑进入强化阶段，通过迅速增加的承载力以提升结构的抗力从而避免结构的整体倒塌，并且在地震作用下，在有效耗散地震能量的同时，自复位隅撑可以将结构恢复到初始位置。

发明内容

为了能更有效保护建筑内部对地震作用十分敏感的物品，并且为了减少结构在震后的残余变形，本发明提出了一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，能明显降低结构的残余位移，自复位隅撑在小、中、大震下为结构提供恢复变形的能力；在巨震下，消能连梁充分变形耗散能量，并且自复位隅撑可以将结构恢复到初始位置。相较于传统装配式钢结构，本发明不仅能提高空间利用率，降低成本，还能保障建筑使用功能，减少震后的损失。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于自复位隅撑和消能连梁的新型装配式钢结构，包括：自复位隅撑、螺栓、柱、加劲肋、梁和消能连梁，自复位隅撑通过螺栓连接在柱和梁之间，消能连梁通过螺栓连接在柱与柱之间，消能连梁的位置与自复位隅撑平齐。梁和柱之间通过螺栓连接。自复位隅撑由防屈曲钢套筒和形状记忆合金组成，形状记忆合金可以为狗骨状、竹节状等，不限制于特定的形状。