CN112160638A - 一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构及其施工方法，包括双连梁本体及屈曲约束支撑；双连梁本体包括第一连梁和第二连梁，第一连梁和第二连梁相互平行，且上下间隔设置；屈曲约束支撑设置在第一连梁与第二连梁之间，屈曲约束支撑的一端与第一连梁固定连接，另一端与第二连梁固定连接；本发明通过在双连梁本体中设置屈曲约束支撑，屈曲约束支撑具有将自身承载力和刚度分离的特点，实现在不增加结构刚度的前提下，有效提高了双连梁结构的承载力，在大震作用下，屈曲约束支撑能够先于双连梁本体发生屈服，起到保险丝的作用，避免了双连梁本体发生屈服或严重破坏，具有良好的抗震能力，有效提高了双连梁结构的抗震性能，便于震后修复。

Description

一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，特别涉及一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构及其施工方法。

背景技术

地震可恢复功能能够使建筑结构在较小地震时基本功能不丧失，较大地震后基本功能及时恢复，从而在遭受地震时抵抗灾害、地震过后快速恢复，大大提高救灾效率、减小震害损失；高层建筑中，钢筋混凝土剪力墙作为重要的抗侧力构件；连梁用于连系两侧墙肢，作为剪力墙结构中第一道抗震防线，对整个建筑结构的抗震性能起着至关重要的作用；连梁需具备一定的刚度、承载力、延性及较好的耗能能力；目前，连梁结构延性和耗能能力等抗震性能较差，而现有在提高连梁延性和耗能能力时，往往会提高结构刚性，同时会降低连梁的受剪承载力。

发明内容

针对现有双连梁承载力低，抗震性能较低的技术问题，本发明提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构及其施工方法，有效提高双连梁结构的延性和耗能能力，起到保护主体结构和减小相邻构件受力的作用。

连梁结构位移延性及减压比限值件低，抗震性能差的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，包括双连梁本体及屈曲约束支撑；双连梁本体包括第一连梁和第二连梁，第一连梁和第二连梁相互平行，且上下间隔设置；屈曲约束支撑设置在第一连梁与第二连梁之间，屈曲约束支撑的一端与第一连梁固定连接，另一端与第二连梁固定连接。

进一步的，屈曲约束支撑与第一连梁或第二连梁之间设置有支撑定位件，支撑定位件的一端与第一连梁或第二连梁可拆卸固定连接，另一端与屈曲约束支撑可拆卸固定连接。

进一步的，支撑定位件包括第一定位板、第二定位板及定位端板；第一定位板与第二定位板平行设置，且分别设置在第一连梁或第二连梁的两侧；第一连梁或第二连梁贯穿设置有连梁锚固件，连梁锚固件的一端与第一定位板固定连接，另一端与第二定位板固定连接；定位端板固定设置在第一定位板及第二定位板之间，屈曲约束支撑的端部与定位端板的中心连接。

进一步的，连梁锚固件采用双头螺杆，第一定位板和第二定位板上对应设置有螺孔，双头螺杆的端部配合设置在螺孔中，并通过螺母将双头螺杆与第一定位板或第二定位板固定连接在一起。

进一步的，屈曲约束支撑包括第一屈曲约束支撑及第二屈曲约束支撑，第一屈曲约束支撑及第二屈曲约束支撑交叉设置在第一连梁及第二连梁之间；第一屈曲约束支撑的上端与第一连梁的一端连接，下端与第二连梁的另一端连接；第二屈曲约束支撑的上端与第一连梁的另一端连接，下端与第二连梁的一端连接。

进一步的，屈曲约束支撑包括芯板、套管及滑动单元；套管套设在芯板的外侧，芯板的一端与第一连梁连接，另一端与第二连梁连接；滑动单元滑动设置在芯板与套管之间。

进一步的，芯板采用空心钢管，套管采用钢套管，滑动单元采用无粘结材料制作。

进一步的，第一连梁或第二连梁均为钢筋混凝土梁结构，包括混凝土和梁体钢筋，混凝土包裹在梁体钢筋的外侧。

本发明还提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、采用混凝土浇筑第一连梁和第二连梁，得到双连梁本体；

步骤2，将屈曲约束支撑安装在第一连梁和第二连梁之间；其中，将屈曲约束支撑的上端与第一连梁固定连接，将屈曲约束支撑的下端与第二连梁固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，通过在双连梁本体中设置屈曲约束支撑，屈曲约束支撑具有将自身承载力和刚度分离的特点，实现在不增加结构刚度的前提下，有效提高了双连梁结构的承载力；同时，屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力，提高双连梁结构延性和耗能能力；在地震作用下，没有额外刚度的增加，不会产生附加的内力，屈曲约束支撑能够先于双连梁本体发生屈服，起到保险丝的作用，避免了双连梁本体发生屈服或严重破坏，具有良好的抗震能力，有效提高了连肢剪力墙的抗震性能及抗侧刚度；震后修复中仅需对受损的屈曲约束支撑进行更换，便于震后修复。

进一步的，通过在屈曲约束支撑与连梁之间设置支撑定位件，支撑定位件的两端分别可拆卸固定在屈曲约束支撑和连梁上，确保了屈曲约束支撑的可更换，便于对双连梁结构进行震后修复。

进一步的，支撑定位件采用两个定位板及定位端板组合，两个定位板与连梁之间采用螺栓固定，结构简单，便于屈曲约束支撑的安装拆卸，方便对双连梁结构进行震后修复。

进一步的，通过将两个屈曲约束支撑交叉设置，实现了对角斜向承担剪力；在不增大结构整体刚度的前提下，其承载力较高，延性和滞回性能良好，起到阻尼器的作用，能够有效保护主体结构，减少连肢剪力墙受力和截面尺寸。

进一步的，屈曲约束支撑中采用芯板、套管及滑动单元组合，芯板作为核心单元，套管作为约束单元有效提供约束机制，避免芯板受轴压时发生整体或余部屈曲；滑动单元滑动设置在芯板与套管之间，提供滑动界面，使支撑在受拉和受压时尽可能有相似的力学性能，避免核心单元因受压膨胀后与约束单元间产生摩擦力而造成轴压力的大量增加；与传统支撑结构相比，其具有刚度与承载力分离，再不增加结构刚度的同时满足承载力要求，避免了结构刚度过大导致地震力增大。

进一步的，芯板采用空心钢管，套管采用钢套管，滑动单元采用无粘结材料制作，采用钢套管可以防止核心单元受压时发生整体或局部屈曲，滑动单元采用无粘结材料可使得防屈曲支撑在受压和受拉时具有相近的力学性能，避免与约束单元产生较大摩擦力使得轴压力增大。

进一步的，连梁采用钢筋混凝土梁结构，具有较强的延性和耗能能力，成本较低，施工过程方便。

本发明还提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构的施工方法，施工过程简单，结构稳定高，具有较好的抗震性能。

综上所述，本发明所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构及其施工方法，双连梁本体采用混凝土及梁体钢筋浇筑形成，双连梁本体具有较普通连梁更强的延性和耗能能力，但双连梁本体较普通连梁的承载力有所降低；通过在双连梁本体中设置屈曲约束支撑，采用屈曲约束支撑弥补双连梁本体承载力弱的缺点，且使用屈曲约束支撑可以进一步提高双连梁结构的延性和耗能能力，进而使双连梁结构具有较好的抗震性能。

本发明采用屈曲约束支撑，在不增加结构刚度的情况下，提高结构的承载力，避免结构刚度过大的现象，不会产生附加的内力；屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力，在大震下可起到“保险丝”的作用，用于保护主体结构在大震下不屈服或者不严重破坏；并且地震后，可以方便地更换损坏的屈曲约束支撑；采用屈曲约束支撑，其受拉与受压承载力差异很小，可大大减小与支撑相邻构件的内力，减小构件截面尺寸，降低结构造价；通过在双连梁本体的端部设置连梁锚固件，利用支撑定位件将连梁锚固件与屈曲约束支撑连接，实现了屈曲约束支撑的可更换，便于对连梁进行震后更换维修。

附图说明

图1为本发明所述的双连梁结构的整体结构示意图；

图2为本发明所述的双连梁结构中的双连梁本体的俯视示意图；

图3为本发明所述的双连梁结构中的屈曲约束支撑的结构示意图；

图4为本发明所述的双连梁结构中的支撑定位件的结构示意图；

图5为本发明所述的双连梁结构中的连梁锚固件的结构示意图。

其中，1双连梁本体，2屈曲约束支撑，3支撑定位件，4连梁锚固件，5墙肢；11第一连梁，12第二连梁；21第一屈曲约束支撑，22第二屈曲约束支撑；31第一定位板，32第二定位板，33定位端板；201芯板，202套管，203滑动单元。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1-5所示，本发明提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，包括双连梁本体1、屈曲约束支撑2、支撑定位件3及连梁锚固件4；双连梁本体1用于连系相邻墙肢5，双连梁本体1的一端与一墙肢固定连接，另一端与另一墙肢固定连接；双连梁本体1包括第一连梁11和第二连梁12，第一连梁11和第二连梁12相互平行，且上下间隔设置；第一连梁11或第二连梁12的两端分别与相邻两个墙肢固定连接；屈曲约束支撑2设置在第一连梁11与第二连梁12之间，屈曲约束支撑2的上端通过一支撑定位件3与第一连梁11固定连接，下端通过另一支撑定位件3与第二连梁12固定连接；支撑定位件3的一端与屈曲约束支撑2之间可拆卸固定，另一端通过连梁锚固件4与第一连梁11或第二连梁12可拆卸固定。

第一连梁11或第二连梁12均为钢筋混凝土梁结构，包括混凝土和梁体钢筋，混凝土包裹在梁体钢筋的外侧；梁体钢筋采用纵筋、构造钢筋及箍筋绑扎得到。

屈曲约束支撑2包括第一屈曲约束支撑21及第二屈曲约束支撑22，第一屈曲约束支撑21及第二屈曲约束支撑22交叉设置在第一连梁11及第二连梁12之间；第一屈曲约束支撑21的上端与第一连梁11的一端连接，下端与第二连梁12的另一端连接；第二屈曲约束支撑22的上端与第一连梁11的另一端连接，下端与第二连梁12的一端连接。

屈曲约束支撑2包括芯板201、套管202及滑动单元203，套管202套设在芯板201的外侧，芯板201的一端与第一连梁11连接，另一端与第二连梁12连接；滑动单元203滑动设置在芯板201与套管202之间；优选的，芯板201采用空心钢管，套管202采用钢套管，滑动单元203采用无粘结材料制作。

本发明中，屈曲约束支撑包括芯板、套管和滑动单元；其中，芯板使用的空心钢管；套管为约束单元，用于提供约束机制，以防止芯板受轴压时，发生整体或余部屈曲；滑动单元用于在芯板和套管之间提供滑动的界面，使芯板在受拉和受压时尽可能有相似的力学性能，避免芯板因受压膨胀后与约束单元间产生摩擦力而造成轴压力的大量增加。

支撑定位件3包括第一定位板31、第二定位板32及定位端板33，第一定位板31与第二定位板32竖向平行设置，且分别设置在第一连梁11或第二连梁12的两侧；连梁锚固件4水平贯穿设置在第一连梁11及第二连梁12的两端部，且连梁锚固件4的两端出露第一连梁11或第二连梁12的侧立面；连梁锚固件4的一端与第一定位板31固定连接，另一端与第二定位板32固定连接；定位端板33固定设置在第一定位板31及第二定位板32之间，定位端板33的一端与第一定位板31的端部固定连接，另一端与第二定位板32的端部固定连接；定位端板33的中心设置固定螺孔，屈曲约束支撑2中的芯板端部穿设在定位端板33的螺栓孔中；芯板的端部设置外螺纹，螺母套设在芯板的外螺纹上，通过螺母将芯板与定位端板33固定连接在一起。

连梁锚固件4采用双头螺杆，第一定位板31和第二定位板32上对应设置有螺孔，双头螺杆的端部配合设置在螺孔中，并通过螺母将双头螺杆与第一定位板31或第二定位板32固定连接在一起。

本发明还提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、双连梁本体制作

将梁体钢筋按要求绑扎，形成钢筋笼，之后将钢筋笼置于模板中；并将螺杆置于模板预设固定位置，浇筑混凝土，养护，得到双连梁本体；

步骤2、安装支撑定位件

将支撑定位件上的螺孔与螺杆对齐，使用螺母旋紧固定；

步骤3、安装屈曲约束支撑

将屈曲约束支撑的端部穿插在定位端部中心的螺孔中，并使用螺母，将降屈曲约束支撑的端部与支撑定位件旋紧。

本发明中的双连梁结构及其施工方法，双连梁本体具有较高的延性和耗能能力，通过在双连梁本体中设置屈曲约束支撑，屈曲约束支撑具有将自身承载力和刚度分离的特点，实现在不增加结构刚度的前提下，有效提高了双连梁结构的承载力；同时，屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力，在地震作用下，屈曲约束支撑能够先于双连梁本体发生屈服，起到保险丝的作用，避免了双连梁本体发生屈服或严重破坏，具有良好的抗震能力，有效提高了双连梁结构的抗震性能；震后修复中仅需对受损的屈曲约束支撑进行更换，便于震后修复。

实施例

本实施例提供了一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，包括双连梁本体1、屈曲约束支撑2、支撑定位件3及连梁锚固件4；双连梁本体1用于连系相邻墙肢，双连梁本体1包括第一连梁11和第二连梁12，第一连梁11和第二连梁12水平设置在相邻墙肢之间；第一连梁11或第二连梁12的两端分别设置有连梁锚固件4，连梁锚固件4水平穿设在第一连梁11或第二连梁12的端部中心。

屈曲约束支撑2包括第一屈曲约束支撑21及第二屈曲约束支撑22，第一屈曲约束支撑21及第二屈曲约束支撑22交叉设置在第一连梁11及第二连梁12之间；第一屈曲约束支撑21的上端通过支撑定位件3与第一连梁11的一端连接，下端与第二连梁12的另一端连接；第二屈曲约束支撑22的上端通过支撑定位件3与第一连梁12的另一端连接，下端与第二连梁12的一端连接。

每个屈曲约束支撑包括芯板201、套管202及滑动单元203，套管202套设在芯板201的外侧，芯板201的一端与第一连梁11连接，另一端与第二连梁12连接；滑动单元203滑动设置在芯板201与套管202之间；芯板201采用空心钢管，套管202采用钢套管，滑动单元203采用无粘结材料制作。

屈曲约束支撑与第一连梁或第二连梁之间均设置有支撑定位件3，支撑定位件3包括第一定位板31、第二定位板32及定位端板33，第一定位板31与第二定位板32竖向平行设置，且分别设置在第一连梁11或第二连梁12的两侧，第一连梁11与第二连梁12之间间距与第一或第二连梁的宽度相适应；定位端板33固定设置在第一定位板31及第二定位板32之间，定位端板33的一端与第一定位板31的端部固定连接，另一端与第二定位板32的端部固定连接；第一定位板31、第二定位板32及定位端板33之间采用焊接或一体化成型制备得到。

连梁锚固件4水平贯穿设置在第一连梁11及第二连梁12的两端部，且连梁锚固件4的两端出露第一连梁11或第二连梁12的侧立面；连梁锚固件4的一端与第一定位板31固定连接，另一端与第二定位板32固定连接；定位端板33的中心设置有固定螺孔，芯板201的端部设置有外螺纹，芯板201的端部穿设在定位端板33的固定螺孔中，并通过螺母将芯板201与定位端板33固定连接在一起。

连梁锚固件4采用双头螺杆，端头设置有螺纹；双头螺杆提前设置在双连梁本体模板中，浇筑双连梁本体混凝土时，将连梁锚固件4埋设锚固在双连梁本体1中，第一定位板31和第二定位板32上对应设置有螺孔，双头螺杆的端部配合设置在螺孔中，并通过螺母将双头螺杆与第一定位板31或第二定位板32固定连接在一起。

本实施例中，连梁锚固件提前置于第一或第二连梁中锚固，连梁锚固件的两端通过螺母与支撑定位件的两个定位端板连接；支撑定位件的定位端板中心开设螺孔，芯板的两端设置外螺纹，芯板的两端穿插在定位端板的螺孔中，并通过螺母将芯板与定位端板固定连接。

本实施例所述的双连梁结构，双连梁本体采用普通混凝土及梁体钢筋浇筑形成，双连梁本体原本就具有较普通连梁更强的延性和耗能能力，但双连梁本体较普通连梁承载力有所降低；使用屈曲约束支撑可以弥补双连梁本体承载力弱的缺点，且使用屈曲约束支撑可以进一步提高双连梁结构的延性和耗能能力，进而使双连梁结构具有较好的抗震性能。

屈曲约束支撑相较于普通支撑其自身的承载力与刚度的分离；普通支撑因需要考虑其自身的稳定性，使截面和支撑刚度过大，从而导致结构的刚度过大，这就间接地造成地震力过大，形成了不可避免的恶性循环；本实施例选用屈曲约束支撑，即可避免此类现象，在不增加结构刚度的情况下满足结构对于承载力的要求；屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力，在地震作用下可起到“保险丝”的作用，用于保护主体结构在地震作用下不屈服或者不严重破坏；并且震后，可以方便地更换损坏的支撑；由于普通支撑受压屈曲，受拉与受压承载力差异可能很大，而普通支撑的截面由受压承载力控制，支撑受拉时其内力最大可达到受拉承载力，故与支撑相邻构件的内力由支撑受拉承载力控制；本实施例采用屈曲约束支撑，支撑受拉与受压承载力差异很小，可大大减小与支撑相邻构件的内力，减小构件截面尺寸，降低结构造价；通过在第一或第二连梁的端部设置连梁锚固件，利用螺栓将连梁锚固件与屈曲约束支撑连接，实现了屈曲约束支撑的可更换，便于对连梁进行震后更换维修。

本发明中，屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均不能进入屈服；屈曲约束支撑和屈曲约束支撑定位装置通过螺栓进行连接共同组成屈曲约束支撑装置；通过在双连梁本体中设置屈曲约束支撑，采用屈曲约束支撑弥补双连梁本体承载力弱的缺点，且使用屈曲约束支撑可以进一步提高双连梁结构的延性和耗能能力，进而使双连梁结构具有较好的抗震性能；对钢筋混凝土联肢剪力墙而言，通过设置本发明所述的具有屈曲约束支撑的双连梁结构提高其地震可恢复功能；将双连梁两端破坏转移至屈曲约束支撑，通过屈曲约束支撑集中塑性，震后更换损伤支撑构件即可快速恢复结构功能，提高连肢剪力墙的可恢复功能；本发明中的屈曲约束支撑双连梁具有良好的抗震能力，连梁在受到地震作用时屈曲约束支撑会先于剪力墙结构屈服，保护主体部分。

上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (9)

1.一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，包括双连梁本体(1)及屈曲约束支撑(2)；双连梁本体(1)包括第一连梁(11)和第二连梁(12)，第一连梁(11)和第二连梁(12)相互平行，且上下间隔设置；屈曲约束支撑(2)设置在第一连梁(11)与第二连梁(12)之间，屈曲约束支撑(2)的一端与第一连梁(11)固定连接，另一端与第二连梁(12)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，屈曲约束支撑(2)与第一连梁(11)或第二连梁(12)之间设置有支撑定位件(3)，支撑定位件(3)的一端与第一连梁(11)或第二连梁(12)可拆卸固定连接，另一端与屈曲约束支撑(2)可拆卸固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，支撑定位件(3)包括第一定位板(31)、第二定位板(32)及定位端板(33)；第一定位板(31)与第二定位板(32)平行设置，且分别设置在第一连梁(11)或第二连梁(12)的两侧；第一连梁(11)或第二连梁(12)贯穿设置有连梁锚固件(4)，连梁锚固件(4)的一端与第一定位板(31)固定连接，另一端与第二定位板(32)固定连接；定位端板(33)固定设置在第一定位板(31)及第二定位板(32)之间，屈曲约束支撑(2)的端部与定位端板(33)的中心连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，连梁锚固件(4)采用双头螺杆，第一定位板(31)和第二定位板(32)上对应设置有螺孔，双头螺杆的端部配合设置在螺孔中，并通过螺母将双头螺杆与第一定位板(31)或第二定位板(32)固定连接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，屈曲约束支撑(2)包括第一屈曲约束支撑(21)及第二屈曲约束支撑(22)，第一屈曲约束支撑(21)及第二屈曲约束支撑(22)交叉设置在第一连梁(11)及第二连梁(12)之间；第一屈曲约束支撑(21)的上端与第一连梁(11)的一端连接，下端与第二连梁(12)的另一端连接；第二屈曲约束支撑(22)的上端与第一连梁(11)的另一端连接，下端与第二连梁(12)的一端连接。

6.根据权利要求1所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，屈曲约束支撑(2)包括芯板(201)、套管(202)及滑动单元(203)；套管(202)套设在芯板(201)的外侧，芯板(201)的一端与第一连梁(11)连接，另一端与第二连梁(12)连接；滑动单元(203)滑动设置在芯板(201)与套管(202)之间。

7.根据权利要求6所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，芯板(201)采用空心钢管，套管(202)采用钢套管，滑动单元(203)采用无粘结材料制作。

8.根据权利要求1所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构，其特征在于，第一连梁(11)或第二连梁(12)均为钢筋混凝土梁结构，包括混凝土和梁体钢筋，混凝土包裹在梁体钢筋的外侧。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种具有屈曲约束支撑的双连梁结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用混凝土浇筑第一连梁(11)和第二连梁(12)，得到双连梁本体；

步骤2，将屈曲约束支撑安装在第一连梁(11)和第二连梁(12)之间；其中，将屈曲约束支撑(2)的上端与第一连梁(11)固定连接，将屈曲约束支撑(2)的下端与第二连梁(12)固定连接。

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