一種自復位耗能梁的製作方法

2023-09-21 09:06:35

技術領域

本發明涉及一種抗震設備，具體涉及一種自復位耗能梁。

背景技術：

強震作用時偏心支撐結構整體變形較大，強震過後結構會留下較大的殘餘變形，使震後修復變得困難且不經濟。自復位結構是一種新型的抗震結構體系，這種結構體系能確保強震過後結構復位至初始位置或者接近初始位置，亦可提高結構震後修復的經濟性。

地震作用時，偏心支撐結構的側向變形主要集中在耗能梁段內，而現有偏心支撐的耗能梁均採用鋼材，其耗能形式呈飽滿的紡錘體，結構震後殘餘變形較大。剪切型耗能梁性能主要受腹板材料性能的影響，將耗能梁的腹板替換為形狀記憶金屬（SMA）材料，使耗能梁呈SMA材料的旗幟型滯回曲線，通過SMA材料的相變提供結構需要的復位力，使震後偏心支撐結構的殘餘變形極小或為零，實現結構的自復位功能。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種自復位耗能梁，該自復位耗能梁在地震時，能夠提供部分抗側剛度和耗能能力，震後依靠SMA材料的相變提供結構復位需要的力，使結構復位至初始位置或者接近初始位置，解決傳統偏心支撐結構震後殘餘變形過大，提高震後結構修復的經濟性。

為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案：

一種自復位耗能梁，包括鋼端板、鋼肋板、鋼翼緣板和SMA腹板；所述鋼肋板兩側均設置一塊鋼端板、SMA腹板和兩塊鋼翼緣板，所述鋼肋板、鋼端板和兩塊鋼翼緣板將SMA腹板包圍在中間。

進一步的，所述鋼端板包括開孔鋼板和兩端切角開孔鋼板，所述開孔鋼板單側對稱焊接兩塊兩端切角開孔鋼板；開孔鋼板上留有必要的孔洞便於和支撐、框架梁或框架柱連接；兩塊兩端切角開孔鋼板間留有間隙，且兩端切角開孔鋼板上留有孔洞，可實現SMA腹板與端板的連接。

進一步的，所述鋼肋板包括鋼板和兩端切角開孔鋼板，所述鋼板兩側均對稱焊接兩塊兩端切角開孔鋼板，同一側的所述兩塊兩端切角開孔鋼板之間留有間隙；所述兩端切角開孔鋼板上留有孔洞，可實現SMA腹板與鋼肋板的連接。

進一步的，所述鋼翼緣板包括鋼板和兩端切角開孔鋼板，所述鋼板單側對稱焊接兩塊兩端切角開孔鋼板，兩塊兩端切角開孔鋼板間留有間隙，且兩端切角開孔鋼板上留有的孔洞可實現SMA腹板與鋼翼緣板的連接。

更進一步，所述鋼端板、鋼肋板、鋼翼緣板和SMA腹板之間的連接均採用高強度螺栓連接副來實現。

一種偏心支撐機構，包括框架梁、框架柱、斜支撐和自復位耗能梁。

本發明的自復位耗能梁的製作及安裝簡便，將該自復位耗能梁安裝至偏心支撐結構中去，可使強震過後結構不需修復既能恢復至初始位置，從而減小結構殘餘變形，較好實現震後可恢復城市的設計理念。本發明構造簡單，施工便捷，各組成部分均採用高強度螺栓連接，強震過後亦可實現任意組成構件的更換，提高震後修復的經濟性。

附圖說明

圖1是本發明的自復位耗能梁整體結構示意圖；

圖2是圖1的自復位耗能梁A-A剖視圖；

圖3是圖1的自復位耗能梁B-B剖視圖；

圖4是本發明的自復位耗能梁組裝示意圖；

圖5是圖4的自復位耗能梁C-C剖視圖；

圖6是圖4的自復位耗能梁D-D剖視圖；

圖7是圖4的自復位耗能梁E-E剖視圖；

圖8是本發明的自復位耗能梁應用到Y型偏心支撐框架結構中的實例；

圖9是本發明的自復位耗能梁應用到K型偏心支撐框架結構中的實例；

圖10是本發明的自復位耗能梁應用到D型偏心支撐框架結構中的實例；

圖11是本發明的自復位耗能梁應用到V型偏心支撐框架結構中的實例。

附圖標號：1為鋼端板，2為鋼肋板，3為鋼翼緣板，4為形狀記憶金屬（SMA）腹板，5為高強度螺栓連接副，6為開孔鋼板，7為兩端切角開孔鋼板，8為鋼板，9為框架梁，10為斜向支撐，11為框架柱。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。應該清楚，附圖中所描述的本發明的具體實施例僅為說明本發明用，其並非按實際尺寸和比例嚴格繪製。因此，本申請中的附圖不應解釋為對本發明的任何限制。

如圖1至4所示，本發明的一種自復位耗能梁，包括鋼端板1、鋼肋板2、鋼翼緣板3和SMA腹板4；鋼肋板2兩側均設置一塊鋼端板1、SMA腹板4和兩塊鋼翼緣板3，鋼肋板2、鋼端板1和兩塊鋼翼緣板3將SMA腹板4包圍在中間。

如圖5所示，鋼端板1包括開孔鋼板6和兩端切角開孔鋼板7，開孔鋼板6單側對稱焊接兩塊兩端切角開孔鋼板7；開孔鋼板6上留有孔洞便於和支撐、框架梁或框架柱的連接；兩塊兩端切角開孔鋼板7間留有間隙，且兩端切角開孔鋼板7上留有孔洞，可實現SMA腹板4與端板的連接。一般兩塊兩端切角開孔鋼板7間的間隙較SMA腹板4厚度厚1-2mm。

如圖6所示，鋼肋板2包括鋼板8和兩端切角開孔鋼板7，鋼板8兩側均對稱焊接兩塊兩端切角開孔鋼板7，同一側的兩塊兩端切角開孔鋼板7之間留有間隙；兩端切角開孔鋼板7上留有孔洞，可實現SMA腹板4與鋼肋板2的連接。一般兩塊兩端切角開孔鋼板7間的間隙較SMA腹板4厚度厚1-2mm。

如圖7所示，鋼翼緣板3包括鋼板8和兩端切角開孔鋼板7，鋼板8單側對稱焊接兩塊兩端切角開孔鋼板7，兩塊兩端切角開孔鋼板7間留有間隙，且兩端切角開孔鋼板7上留有孔洞可實現SMA腹板4與鋼翼緣板3的連接。一般兩塊兩端切角開孔鋼板7間的間隙較SMA腹板4厚度厚1-2mm。

鋼端板1、鋼肋板2、鋼翼緣板3和SMA腹板4之間的連接均採用高強度螺栓連接副5來實現。調整鋼肋板2數量，能確保使用過程中SMA腹板4不出現屈曲。鋼肋板2、鋼端板1及鋼翼緣板3均採用鋼材，SMA腹板4採用SMA材料。

一種偏心支撐機構，包括框架梁9、框架柱11、斜支撐10和自復位耗能梁。

如圖8所示，自復位耗能梁可與框架梁9、斜向支撐10通過高強度螺栓連接，製成自復位Y型偏心支撐結構。

如圖9所示，自復位耗能梁可與框架梁9通過高強度螺栓連接，製成自復位K型偏心支撐結構。

如圖10所示，自復位耗能梁可與框架梁9、框架柱11通過高強度螺栓連接，製成自復位D型偏心支撐結構。

如圖11所示，自復位耗能梁可與框架梁9、框架柱11通過高強度螺栓連接，製成自復位V型偏心支撐結構。

基於對本發明優選實施方式的描述，應該清楚，由所附的權利要求書所限定的本發明並不僅僅局限於上面說明書中所闡述的特定細節，未脫離本發明宗旨或範圍的對本發明的許多顯而易見的改變同樣可能達到本發明的目的。