CN110924556A - 一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，属于建筑技术领域。本发明解决了现有技术无法同时实现对框架结构的耗能减震及抗连续倒塌的问题。它布置在框架结构的两根梁与两根柱合围区域内，滑动支座与上方的梁固接，且所述滑动支座上水平加工有长孔，两根金属支柱的下端分别与下方的梁铰接，两根金属支柱的上部分别与滑动支座通过长孔滑动连接，每根金属支柱的顶端各绕设有一根SMA丝，每根SMA丝的两端分别位于其所绕设金属支柱的两侧，且均与下方的梁固接。将耗能减震、自复位及抗连续倒塌进行综合设计，减轻框架结构在地震作用下的破坏，并且在框架结构局部破坏失效时起到支撑作用，避免整体结构的倒塌破坏。

Description

一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构
技术领域
本发明涉及一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，属于建筑技术领域。
背景技术
我国是一个地震多发的国家，在根据现有的科技水平和经济条件下对建筑抗震提出了“三个水准”的设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在三水准设防的基础上，采用了耗能减震、抗连续倒塌、抗震韧性等概念对建筑结构进行综合设计，使其满足不同的抗震性能要求。耗能减震是指在主结构中附加耗能装置共同抵御地震作用，从而减轻主结构的损伤程度。结构连续倒塌是指结构因偶然荷载造成结构局部破坏失效，继而引起失效构件破坏相连的构件造成连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。现有技术中对耗能减震技术及抗连续倒塌技术均有研究，但是缺少用于框架结构的即能实现耗能减震又能实现抗连续倒塌，同时还能保证结构简单的自复位减震抗倒塌结构。
发明内容
本发明是为了解决现有技术无法同时实现对框架结构的耗能减震及抗连续倒塌的问题，进而提供了一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，它布置在框架结构的两根梁与两根柱合围区域内，它包括滑动支座、两根金属支柱及若干根SMA丝，所述滑动支座与上方的梁固接，且所述滑动支座上水平加工有长孔，两根金属支柱的下端分别与下方的梁铰接，两根金属支柱的上部分别与滑动支座通过长孔滑动连接，每根金属支柱的顶端各绕设有若干根SMA丝，每根SMA丝的两端分别位于其所绕设金属支柱的两侧，且均与下方的梁固接。
进一步地，两根金属支柱关于长孔中心轴线所在竖直平面对称布置。
进一步地，两根金属支柱呈倒V形布置。
进一步地，每根金属支柱上的SMA丝的一端均靠近其同侧的柱与其下方的梁的连接节点处布置，另一端靠近其所在金属支柱的柱脚处布置。
进一步地，所述滑动支座包括平行设置的两个定位板，且两个定位板的顶端均与上方的梁固接，每个定位板上各开设有一个长孔，两根金属支柱的顶部均位于两个定位板之间，每根金属支柱的顶部各垂直固接有一个定位柱，金属支柱与两个定位板之间通过所述定位柱滑及长孔滑动连接。
进一步地，金属支柱的顶端开设有弧形凹槽，SMA丝绕设在弧形凹槽内。
进一步地，所述金属支柱为钢材质。
进一步地，SMA丝的两端分别通过夹具与下方的梁固接。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请将耗能减震、自复位和抗连续倒塌进行综合设计，减轻框架结构在地震作用下的破坏，并且在框架结构局部破坏失效时起到支撑作用，避免整体结构的倒塌破坏，能使框架结构达到更好的减震和抵御破坏的效果，若结构在地震作用下未达到倒塌破坏的程度，SMA丝能够起到结构在地震作用结束后自动复位的效果。
本申请结构传力机制明确、合理；与现有技术相比，构造更简单，更易于施工安装。
附图说明
图1为本申请的主视示意图；
图2为滑动支座与金属支柱的连接示意图(侧视图)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～2说明本实施方式，一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，它布置在框架结构的两根梁100与两根柱101合围区域内，它包括滑动支座1、两根金属支柱2及若干根SMA丝3，所述滑动支座1与上方的梁100固接，且所述滑动支座1上水平加工有长孔4，两根金属支柱2的下端分别与下方的梁100铰接，两根金属支柱2的上部分别与滑动支座1通过长孔4滑动连接，每根金属支柱2的顶端各绕设有若干根SMA丝3，每根SMA丝3的两端分别位于其所绕设金属支柱2的两侧，且均与下方的梁100固接。金属支柱2与下方的梁100之间为铰接。两根金属支柱绕设相同数量的SMA丝。所述SMA丝3即为形状记忆合金丝。
本申请的减震机理：框架结构在地震作用下产生左、右水平相对位移，带动金属支柱2向滑动支座1的中心滑动，在滑动过程中SMA丝3被拉伸。当框架结构水平位移为零、框架结构运动到初始位置时，SMA丝3恢复到初始状态，即当地震作用结束后，SMA丝的恢复力能够拉动金属支柱上端由中心向两侧滑动，从而迫使框架结构向初始位置运动。SMA丝3在拉伸和恢复的过程中能够消耗地震能量，减轻框架结构的地震反应。SMA丝3的尺寸、规格和数量可以根据实际工程计算得出，在不同的条件下可以作出相应的调整。
本申请的抗倒塌机理：当框架结构因偶然荷载造成梁100或柱101破坏失效时，梁100上的荷载不在传递到柱101上，而是直接施加在滑动支座1上。金属支柱2在荷载作用下转动，由于SMA丝3的约束作用及两根金属柱转动形成三角支架的支撑作用，失效的梁100或柱101不会继续破坏，从而避免了整体框架结构的倒塌。
本申请将耗能减震和抗连续倒塌进行综合设计，减轻框架结构在地震作用下的破坏，并且在框架结构局部破坏失效时起到支撑作用，避免整体结构的倒塌破坏，能使框架结构达到更好的减震和抵御破坏的效果。
本申请结构传力机制明确、合理；与现有技术相比，构造更简单，更易于施工安装。
两根金属支柱2关于长孔4中心轴线所在竖直平面对称布置。如此设计，保证框架结构受到破坏时，两根金属支柱2的转动角度相同，进而保证框架结构在不同地震作用下左右摇摆时具有相同的减震抗倒塌效果。
两根金属支柱2呈倒V形布置。如此设计，保证在框架结构受到破坏时，两根金属支柱2能够向滑动支座1的中心位置转动。
每根金属支柱2上的SMA丝3的一端均靠近其同侧的柱与其下方的梁的连接节点处布置，另一端靠近其所在金属支柱2的柱脚处布置。如此设计，使得SMA丝3的耗能效果更好，恢复效果更好。
所述滑动支座1包括平行设置的两个定位板11，且两个定位板11的顶端均与上方的梁100固接，每个定位板11上各开设有一个长孔4，两根金属支柱2的顶部均位于两个定位板11之间，每根金属支柱2的顶部各垂直固接有一个定位柱21，金属支柱2与两个定位板11之间通过所述定位柱21滑及长孔4滑动连接。
金属支柱2的顶端开设有弧形凹槽，SMA丝3绕设在弧形凹槽内。如此设计中，便于SMA丝3通过和放置。
所述金属支柱2为钢材质。
SMA丝3的两端分别通过夹具5与下方的梁100固接。

Claims (8)

1.一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：它布置在框架结构的两根梁(100)与两根柱(101)合围区域内，它包括滑动支座(1)、两根金属支柱(2)及若干根SMA丝(3)，所述滑动支座(1)与上方的梁(100)固接，且所述滑动支座(1)上水平加工有长孔(4)，两根金属支柱(2)的下端分别与下方的梁(100)铰接，两根金属支柱(2)的上部分别与滑动支座(1)通过长孔(4)滑动连接，每根金属支柱(2)的顶端各绕设有若干根SMA丝(3)，每根SMA丝(3)的两端分别位于其所绕设金属支柱(2)的两侧，且均与下方的梁(100)固接。
2.根据权利要求1所述的一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：两根金属支柱(2)关于长孔(4)中心轴线所在竖直平面对称布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：两根金属支柱(2)呈倒V形布置。
4.根据权利要求3所述的一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：每根金属支柱(2)上的SMA丝(3)的一端均靠近其同侧的柱与其下方的梁的连接节点处布置，另一端靠近其所在金属支柱(2)的柱脚处布置。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：所述滑动支座(1)包括平行设置的两个定位板(11)，且两个定位板(11)的顶端均与上方的梁(100)固接，每个定位板(11)上各开设有一个长孔(4)，两根金属支柱(2)的顶部均位于两个定位板(11)之间，每根金属支柱(2)的顶部各垂直固接有一个定位柱(21)，金属支柱(2)与两个定位板(11)之间通过所述定位柱(21)滑及长孔(4)滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：金属支柱(2)的顶端开设有弧形凹槽，SMA丝(3)绕设在弧形凹槽内。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：所述金属支柱(2)为钢材质。
8.根据权利要求7所述的一种用于框架结构的自复位减震抗倒塌结构，其特征在于：SMA丝(3)的两端分别通过夹具(5)与下方的梁(100)固接。
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