CN105735503B - 带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统 - Google Patents

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Abstract

一种带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统，该耗能柱包括两个柱肢、连接柱肢的刚性链杆、多组软钢阻尼器、连接螺栓、铰支座。该耗能柱柱肢与软钢阻尼器之间通过螺栓连接，耗能柱贯穿结构全高或大部分楼层，与框架梁铰接连接。柱肢底部与基础采用铰支座连接。现场施工时，耗能柱平面埋入墙体。有益效果是：两柱肢组合作用提供较大抗侧刚度和承载力作为整体型关键构件有效减小结构楼层变形集中，实现结构损伤控制。软钢阻尼器刚度远小于柱肢，在柱肢侧向变形较小时即发生弯曲屈服，耗散地震能量。软钢阻尼器是预期的结构损伤部位，采用螺栓连接，在地震中受损后可以方便更换。该耗能柱为工厂预制构件，现场螺栓连接，施工速度快，节能环保。

Description

带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统
技术领域
本发明属于土木结构工程技术领域，具体涉及一种带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统。
背景技术
相关技术中的中低层建筑，一般认为采用纯框架或支撑框架的形式，通过合理的梁柱刚度比形成强柱弱梁型的延性框架或支撑框架结构体系。在大震作用下，框架结构首先在梁端出现塑性铰，梁端塑性铰发展充分后，最后底层柱底形成塑性铰，从而认为结构失效；支撑框架结构中，支撑首先发生屈服，采用防屈曲支撑可有效提高结构的抗侧刚度和耗能能力，在大震作用下只有支撑发生较严重的损伤，震后可更换，恢复使用功能。但是近年来的震害调查和研究表明，即使严格按照“强柱弱梁”设计的框架结构在地震作用下也出现了由于局部层间变形过大引起的“层屈服”不利破坏模式；框架支撑结构中，由于框架和屈曲约束支撑连接段的刚度远小于框架节点和支撑中段，往往发生的是连接部位的破坏，大吨位的屈曲约束支撑耗能能力没有得到发挥，而且结构的承载力也远低于预期值，造成极大的潜在危险。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述各个技术问题。为此，本发明提出一种用于中低层建筑的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统，该用于中低层建筑的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统能够实现防止结构层屈服、增大结构抗侧刚度、减小地震损失、加快震后恢复速度，具有抗震性好、结构不易损坏等优点。
为实现上述目的，本发明给出的技术方案，其结构设计表征为：
一种带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统，其特征在于，用于中低层建筑，包括耗能柱、多组软钢阻尼器2、连接柱肢的刚性链杆3、铰支座4、连接螺栓；
所述耗能柱，由两个柱肢1组成，该耗能柱柱肢与软钢阻尼器之间通过螺栓连接，耗能柱贯穿结构全高或大部分楼层，与框架梁铰接连接。柱肢底部与基础采用铰支座连接。现场施工时，耗能柱平面埋入墙体。
所述柱肢与框架梁连接为铰接6。
所述多组软钢阻尼器2，各软钢阻尼器在两柱肢间竖向连续布置。
所述刚性链杆3安装在与框架梁同一高度处。
进一步限定技术方案，所述软钢阻尼器2，其安装节点5设计为具有抑制软钢阻尼器面外屈曲功能的盖板高强螺栓连接。
本发明的有益效果是：构件各部分功能明确，柱肢在重力作用下分别承担竖向荷载，根据结构中的布置位置不同和荷载分配需求设计承载力，在侧向力作用下，两柱肢组合作用提供较大抗侧刚度和承载力作为整体型关键构件有效减小结构楼层变形集中，实现结构损伤控制。软钢阻尼器刚度远小于柱肢，材料屈服点较低，在柱肢侧向变形较小时即发生面内弯曲屈服，耗散地震能量。软钢阻尼器是预期的结构损伤部位，采用螺栓连接，在地震中受损后可以方便更换。该耗能柱为工厂预制构件，现场螺栓连接，施工速度快，节能环保。本发明适用于中低层钢结构住宅或办公建筑，特别是装配式减震建筑中。
根据本发明实施例的用于中低层建筑的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统，能够实现防止结构层屈服、增大结构抗侧刚度、减小地震损失、加快震后恢复速度，具有抗震性好、结构不易损坏等优点。
另外，根据本发明上述实施例的用于中低层建筑的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述柱肢根据结构布置需要，一个柱肢位于结构平面梁轴线交点，另一柱肢埋入预计抗侧力方向的墙体中。
附图说明
图1是根据本发明实施例的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统的可更换软钢阻尼器结构示意图。
图3是根据本发明实施例的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统在地震作用下的工作示意图。
图4是根据本发明实施例的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统的软钢阻尼器连接节点示意图。
图5是根据本发明实施例的带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统的刚性链杆连接节点示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
本实例包括：包括柱肢1，多组软钢阻尼器2，刚性链杆3，铰支座4，软钢阻尼器安装节点5。
所述系统具有两个柱肢并在柱间竖向连续布置软钢阻尼器，刚性链杆与两个柱肢的节点为铰接，柱肢底部与基础铰接，柱肢与框架梁节点为铰接6。
所述软钢阻尼器2与两个柱肢的连接为具有抑制软钢阻尼器面外屈曲功能的盖板高强螺栓连接。
所述软钢阻尼器中间沿竖向开有多个水平菱形缺口，两侧预留盖板高强螺栓穿孔。
软钢阻尼器刚度远小于柱肢，材料屈服点较低，在柱肢侧向变形较小时即发生面内弯曲屈服，耗散地震能量。本实施例软钢阻尼器采用低屈服点钢，选择Q235或者更低牌号。
如图1所示，所述的柱肢1由两个钢柱组成，根据实际需要可采用相同截面或不同截面，但应保证任一柱肢的弹性抗弯承载力都远大于软钢阻尼器的塑性极限抗弯承载力。本实施例柱肢1钢柱选择Q345或者更高牌号。
柱肢与基础的连接采用铰支座4，柱肢与刚性链杆3、框架梁7的连接均采用铰接构造。
柱肢翼缘与软钢阻尼器两侧约束盖板端部的连接方式是，一侧与盖板对接焊接，另一侧刨平顶紧不施焊，方便更换软钢阻尼器。
如图2所示，软钢阻尼器沿高度方向开有菱形缺口9，屈服类型为面内弯曲，两侧对称开有螺栓孔10，为便于安装及更换。
如图4所示，软钢阻尼器2与柱肢1之间的连接采用盖板11及高强螺栓12连接，盖板11覆盖一部分菱形缺口9，能够抑制软钢阻尼器2面外屈曲的破坏机制。
如图5所示，刚性链杆主要作用为协调柱肢变形，可采用腹板螺栓8形式的工程上的铰接形式。

Claims (2)

1.一种带可更换软钢阻尼器的耗能钢柱系统，其特征在于，用于中低层建筑，包括耗能柱、多组软钢阻尼器(2)、连接柱肢的刚性链杆(3)、铰支座(4)、连接螺栓；
所述耗能柱，由两个柱肢(1)组成，该耗能柱柱肢与软钢阻尼器之间通过螺栓连接，耗能柱贯穿结构全高或大部分楼层，与框架梁铰接连接；柱肢底部与基础采用铰支座连接；现场施工时，耗能柱平面埋入墙体；
所述柱肢与框架梁连接为铰接(6)；
所述多组软钢阻尼器(2)，各软钢阻尼器在两柱肢间竖向连续布置；
所述刚性链杆(3)安装在与框架梁同一高度处。
2.如权利要求1所述的耗能钢柱系统，其特征在于，所述软钢阻尼器(2)，其安装节点(5)设计为具有抑制软钢阻尼器面外屈曲功能的盖板高强螺栓连接。
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