一種偏心支撐的製作方法
2023-09-21 09:00:25
專利名稱：一種偏心支撐的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋼結構應用領域，特別涉及一種鋼結構應用領域中的偏心支撐。
背景技術：
偏心支撐鋼框架體系是最近發展起來適用於高烈度地震區建築的一種新型抗側力結構體系，該體系是在中心支撐框架基礎上改良而形成的一種結構形式，偏心支撐框架的設計意圖是，當結構在動載作用下超過彈性極限時，耗能梁段往復屈服，而支撐斜杆不屈服，使結構的非彈性變形可以控制。偏心支撐是指框架水平杆，豎杆和斜杆的中心並非交於一點的支撐形式。
偏心支撐框架體系是指支撐斜杆至少有一端與梁連接，支撐軸線偏離梁柱的交點，在梁端或跨中形成耗能梁段的結構體系。偏心支撐鋼框架的工作原理是在中小地震作用下，所有構件處於彈性階段，此時支撐斜杆提供主要的抗側力剛度，其工作性能與中心支撐框架相似，能夠提供較高的強度和剛度，滿足規範要求的層間位移及側移；在強烈地震作用下，保證支撐斜杆不先發生受壓屈曲，而讓耗能梁段屈服來耗散地震能量，這時偏心支撐框架的工作性能與抗彎框架相似，偏心支撐框架體系呈塑性變形狀態，耗能梁段能夠充分協調不同方向支撐斜杆之間的變形關係，設計合理的偏心支撐結構體系，可使耗能梁段在正常使用階段或小震情況下保持在彈性範圍，而在強震作用下，通過耗能梁段的非彈性變形耗能。在偏心支撐結構體系中，耗能梁段就象電路中的保險絲一樣，通過塑性變形，有效地限制了支撐斜杆中的軸向力，使支撐斜杆不屈曲，在強震下發揮其作用。
可見在偏心支撐鋼框架中支撐斜杆應足夠強，以保證耗能梁段先於支撐斜杆屈曲而屈服。它一方面確保支撐斜杆不在往復荷載作用下重複地屈曲而導致軸壓承載力的大幅度降低；另一方面也增加了支撐框架側向變形的延性，進一步提高了整體結構的抗震可靠度。此外耗能梁段屈服對豎向主體承重結構基本上無影響，為確保結構在強烈地震作用下不致發生整體倒塌這樣的災難提供了保證；在風荷載及中小地震作用時，耗能梁段處於彈性變形階段，結構具有相當高的抗側剛度，不致發生影響正常使用的過大變形。
綜上所述，偏心支撐框架體系是高烈度地震區高層建築鋼結構合理的抗側力體系，但也存在一定程度的不足。我國《建築抗震設計規範》(GB 50011-2001)中第8.2.3.4條對偏心支撐鋼框架結構的內力計算與抗震構造措施也作了明確規定框架柱、非消能梁段及支撐斜杆在消能梁段屈服時應保持彈性，其內力設計值，應取消能梁段達到受剪承載力時框架柱、非消能梁段及支撐斜杆內力與增大係數的乘積，增大係數的值在8度及以下時不應小於1.5，9度時不應小於1.6。因而所需的梁、柱、支撐斷面較大，用鋼量偏大；震後框架梁、樓板的修復工作量大且成本較高，限制了其在實際工程中的推廣應用；通過加設附屬裝置來改進結構的耗能性能方面的試驗研究在混凝土結構和中心支撐中較多，而在偏心支撐鋼框架結構方面的試驗研究還是空白。目前我國偏心支撐鋼框架在工程中應用不多。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足提供一種能夠耗散更多地震能量的結構體系；使用該偏心支撐能減小梁、柱、支撐斜杆斷面，減少用鋼量；能減輕耗能梁段的破壞程度，從而減少震後修復工作量。
為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的它包括支撐斜杆(1)，在所述偏心支撐斜杆(1)上設置耗能器(2)。
所述耗能器(2)通過高強螺栓(5)固定在耗能器端板(4)上。
所述耗能器端板(4)通過高強螺栓(5)與偏心支撐斜杆端板(3)串連連接。
本發明解決上述問題的設想是根據「利用兩個或多個耗能元件協同工作，同時耗能」的設計思路，本文提出一種新型的框架支撐形式-耗能器偏心支撐。耗能器偏心支撐即在偏心支撐斜杆上設置一種耗能器，相當於在支撐斜杆上設置一個薄弱部位，和耗能梁段一起構成兩個耗能元件，強烈地震時使薄弱部位(耗能梁段和耗能器)在支撐失穩之前提前進入彈塑性階段，從而避免支撐失穩。從製作的簡易性和經濟性、安裝的方便性、減振效果等方面綜合考慮，耗能器可以採用粘彈性耗能器、摩擦耗能器、金屬屈服耗能器等多種類型。耗能器偏心支撐的工作特點，即在正常使用荷載和中小地震下，耗能器不產生滑移或變形極小，以支撐斜杆作為加強框架側移剛度的手段；在強震下，耗能器產生滑移或變形，依靠摩擦或塑性變形耗散地震能量；同時由於結構變形後自振周期加長，減少了地震能量輸入，從而達到減少結構地震反應的目的。耗能器與支撐斜杆採用端板串聯連接，支撐斜杆與端板採用坡口全熔透對接焊縫焊接，可視焊縫與支撐斜杆截面是等強的，不必進行焊縫強度的計算。耗能器端板與支撐斜杆端板採用高強螺栓相連，高強螺栓的個數由其所能承受的最小拉力大於支撐斜杆所能承受的最大軸力確定。
本發明的有益效果是在偏心支撐斜杆上設置耗能器後，可以吸收杆件中的能量，充分保證支撐斜杆和相鄰柱的強度和剛度足夠大，在地震荷載下耗能裝置可以在耗能梁段進入塑性之前耗散一部分地震能量，從而推遲耗能梁段的屈服，並且減少耗能梁段吸收的地震能量，更可靠地保證與耗能梁段相鄰的柱與支撐斜杆處於彈性狀態，既可起到「雙保險」的作用，更有效地保證結構的抗震可靠度，又可減小梁、柱、支撐斷面，減少用鋼量；同時也可以減小耗能梁段的破壞程度，從而減少震後修復工作量。
因此，耗能器偏心支撐不僅能同時滿足結構的強度、剛度和能量耗散的要求，還兼有中心支撐鋼框架強度和剛度大與抗彎鋼框架耗能強的優點(1)、在正常使用荷載和中小地震下，能夠準確有效地控制結構的變形、層間及整體結構的側移；(2)、耗能器與耗能梁段的屈服起到「雙保險」的作用，耗散強烈地震時過多的能量；
(3)、適用範圍廣，不僅適用於高層建築結構，而且可用到多層建築；(4)、提供一種剛性結構體系而不過多地耗費鋼材，具有較好的經濟性。
(5)、可以減小耗能梁段的破壞程度，從而減少震後修復工作量。
(6)、與實際工程緊密結合，可以進一步促進偏心支撐框架體系在我國的應用與發展。
下面結合附圖對發明型做進一步詳細的說明。
圖1為本發明結構示意圖；圖2為本發明A-A剖面圖。
1-支撐斜杆，2-耗能器，3-與支撐斜杆連接的端板，4-與耗能器連接的端板，5-連接耗能器端板與支撐斜杆端板的高強螺栓，。
具體實施例方式
實施例耗能器偏心支撐全部在工廠內加工完成，具體實施方案如下將耗能器端部採用坡口全熔透對接焊縫焊接一塊端板；根據所選耗能器的長度，將偏心支撐斜杆的中部斷開，預留出安裝耗能器所需的距離，並將支撐斜杆端部採用坡口全熔透對接焊縫焊接一塊端板；將耗能器端板與支撐端板採用高強螺栓相連即可。
權利要求
1.一種偏心支撐，包括支撐斜杆(1)，其特徵是在所述偏心支撐斜杆(1)上設置耗能器(2)。
2.根據權利要求1所述的偏心支撐，其特徵是所述耗能器(2)通過高強螺栓(5)固定在耗能器端板(4)上。
3.根據權利要求2所述的偏心支撐，其特徵是所述耗能器端板(4)通過高強螺栓(5)與偏心支撐斜杆端板(3)串連連接。
全文摘要
本發明公開了一種偏心支撐，它包括支撐斜杆(1)，在所述偏心支撐斜杆(1)上設置耗能器(2)。本發明能夠耗散更多地震能量；使用該偏心支撐能減小梁、柱、支撐斷面，減少用鋼量，能減輕耗能梁段的破壞程度，從而減少震後修復工作量。
文檔編號E04B1/19GK1884757SQ200610043128
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月10日 優先權日2006年7月10日
發明者郝際平, 潘秀珍, 謝振清 申請人:西安建築科技大學