CN113123476A - 全钢sma耗能自复位防屈曲耗能支撑结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种全钢SMA耗能自复位防屈曲耗能支撑结构及施工方法,包括内核方钢管,内核方钢管的两侧分别设置外包槽钢,外包槽钢包括主板以及设置在主板两侧的耳板,外包槽钢的主板与内核方钢管的表面贴合接触;外包槽钢的主板远离内核方钢管的一侧表面设置一对刚性杆,刚性杆与主板垂直设置,一对刚性杆之间距离设定间距;内核方钢管对应其开口的两端分别设置端板,刚性杆与靠近其一侧的端板之间连接有SMA绞线。本申请的有益效果是:通过在端板及刚性杆之间连接预紧力的SMA绞线,通过SMA绞线自复位达到震动耗能的目的,增加与之连接的框架主体的侧向刚度,提高建筑抗震性。
Description
技术领域
本公开涉及建筑工程领域,具体涉及一种全钢SMA耗能防屈曲耗能支撑结构及施工方法。
背景技术
防屈曲耗能支撑结构,具有初始刚度,可作为普通钢支撑使用,大震时起到耗能作用,不会屈曲,从而防止结构物倒塌,目前已被大量应用于建筑、桥梁等结构物的防倒塌工程实际中。
现有技术中,通常采用在装配式连接框架中增加支撑结构的方式,对地震等自然灾害的能量进行消耗,从而增加建筑物的安全性和稳定性。如何更好地对建筑物的破坏能量进行消耗,增加建筑的稳定性,是人们一直研究的课题。
发明内容
本申请的目的是针对以上问题,提供一种全钢SMA耗能防屈曲耗能支撑结构及施工方法。
第一方面,本申请提供一种全钢SMA耗能防屈曲耗能支撑结构,包括内核方钢管,所述内核方钢管的两侧分别贴合设置外包槽钢,所述外包槽钢包括主板以及设置在主板两侧的耳板,所述耳板与主板垂直设置,所述主板表面与内核方钢管的侧表面贴合接触,一对外包槽钢顶部的耳板分别与内核方钢管的顶面平齐,一对外包槽钢底部的耳板分别与内核方钢管的底面平齐;所述主板远离内核方钢管的一侧表面设置一对刚性杆,所述刚性杆与所述主板垂直设置,一对所述刚性杆之间距离设定间距;所述内核方钢管对应其开口的两端分别设置端板,所述刚性杆与靠近其一侧的端板之间连接有SMA绞线。
根据本申请实施例提供的技术方案,一对所述外包槽钢的顶面设置顶部外包钢板,一对所述外包槽钢的底面设置底部外包钢板,所述顶部外包钢板的两侧分别与一对外包槽钢顶部的耳板固定连接,所述底部外包钢板的两侧分别与一对外包槽钢底部的耳板固定连接。
根据本申请实施例提供的技术方案,所述耗能支撑结构还包括顶部连接组件及底部连接组件;所述顶部连接组件包括第一端部连接板及第二端部连接板,所述第一端部连接板连接在内核方钢管一端对应的顶部外包钢板的表面,第二端部连接板连接在内核方钢管另一端的表面;所述底部连接组件包括第三端部连接板及第四端部连接板,所述第三端部连接板连接在对应第一端部连接板一端的底部外包钢板的表面,第四端部连接板连接在对应第二端部连接板一端的内核方钢管的表面。
根据本申请实施例提供的技术方案,所述SMA绞线的一端固定在端板上,另一端绕过对应的刚性杆后固定在同一端板上。
第二方面,本申请提供一种全钢SMA耗能防屈曲耗能支撑结构的施工方法,包括以下步骤:
将第二端部连接板连接在内核方钢管的一端顶面,将第四端部连接板连接在内核方钢管同一端的底面;
将一对外包槽钢分别贴设在内核方钢管的两侧,使得外包槽钢的主板表面与内核方钢管的侧表面贴合接触;
将两对刚性杆分别焊接在一对外包槽钢的主板上;
将顶部外包钢板栓接在一对外包槽钢的顶面,将底部外包板栓接在一对外包槽钢的底面;
将第一端部连接板连接在与第二端部连接板相对端的顶部外包钢板的表面,将第三端部连接板连接在与第一端部连接板同一侧的底部外包钢板的表面;
将一对端板分别放置在内核方钢管的开口两端的端部;
将SMA绞线施加预紧力后连接在刚性杆与靠近刚性杆一侧的端板之间;
将第一端部连接板、第二端部连接板、第三端部连接板及第四端部连接板分别连接在框架主体上。
本发明的有益效果:本申请提供一种全钢SMA耗能防屈曲耗能支撑结构及施工方法,通过在端板及刚性杆之间连接SMA绞线,并对SMA绞线连接时施加一定的预紧力,在受到地震震动时通过SMA绞线施加预紧力后的自复位回复力达到震动耗能的目的,从而增加与之连接的框架主体的侧向刚度,提高建筑的稳固性及抗震性。
附图说明
图1为本申请第一种实施例的结构示意图;
图2为本申请第一种实施例中去掉顶部外包钢板的结构示意图;
图3为本申请第二种实施例的流程图;
图中所述文字标注表示为:1、内核方钢管;2、外包槽钢;3、顶部外包钢板;4、底部外包钢板;5、刚性杆;6、端板;7、SMA绞线;8、第一端部连接板;9、第二端部连接板;10、第三端部连接板;11、第四端部连接板。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本申请进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
如图1及图2所示为本申请的第一种实施例的示意图,包括内核方钢管1,所述内核方钢管1的两侧分别贴合设置外包槽钢2,所述外包槽钢2包括主板以及设置在主板两侧的耳板,所述耳板与主板垂直设置,所述主板表面与内核方钢管1的侧表面贴合接触,一对外包槽钢顶部的耳板分别与内核方钢管的顶面平齐,一对外包槽钢底部的耳板分别与内核方钢管的底面平齐。
在一优选实施例中,一对所述外包槽钢2的顶面设置顶部外包钢板3,一对所述外包槽钢2的底面设置底部外包钢板4,所述顶部外包钢板的两侧分别与一对外包槽钢顶部的耳板固定连接,所述底部外包钢板的两侧分别与一对外包槽钢底部的耳板固定连接。
本实施例中,内核方钢管1的两侧对称设置一对外包槽钢2,内核方钢管1用于承受地震作用下的拉压力,一对外包槽钢2、顶部外包钢板3及底部外包钢板4一起构成内核方钢管1的的外约束,防止内核方钢管1受压屈曲,由于内核方钢管与一对外包槽钢、顶部外包钢板及底部外包钢板不存在连接关系,一对外包槽钢、顶部外包钢板及底部外包钢板将内核方钢管包围在内部,因此内核方钢管与外约束之间可发生相对移动。
所述外包槽钢2的主板远离内核方钢管1的一侧表面设置一对刚性杆5,所述刚性杆5与所述主板垂直设置,一对所述刚性杆5之间距离设定间距;所述内核方钢管1对应其开口的两端分别设置端板6,所述刚性杆5与靠近其一侧的端板6之间连接有SMA绞线7。本实施例中,SMA为形状记忆合金的英文缩写,SMA绞线为形状记忆合金材料的绞线。
本实施例中,刚性杆5、SMA绞线7及端板6构成约束结构,对内核方钢管1及外约束的运动产生限制。本实施例中,施加预紧力的SMA绞线7对支撑结构提供自复位力及耗能能力。
在一优选实施例中,所述耗能支撑结构还包括顶部连接组件及底部连接组件;所述顶部连接组件包括第一端部连接板8及第二端部连接板9,所述第一端部连接板连接在内核方钢管一端对应的顶部外包钢板的表面,第二端部连接板连接在内核方钢管另一端的表面;所述底部连接组件包括第三端部连接板10及第四端部连接板11,所述第三端部连接板连接在对应第一端部连接板一端的底部外包钢板的表面,第四端部连接板连接在对应第二端部连接板一端的内核方钢管的表面。
本优选实施例中,将第一端部连接板8、第二端部连接板9、第三端部连接板10及第四端部连接板11分别栓接或者焊接在框架主体上。
在一优选实施方式中,所述SMA绞线7的一端固定在端板6上,另一端绕过对应的刚性杆5后固定在同一端板6上。本优选实施方式中,一根SMA绞线7连接在一端的端板6以及与其靠近的一根刚性杆5上,SMA绞线7的两端固定在端板6上,绞线的中部套在刚性杆5上,在受到地震震动时通过SMA绞线7施加预紧力后的自复位回复力达到震动耗能的目的。
本实施例中,刚性杆5与外包槽钢2固定连接,外包槽钢2与顶部外包钢板3及底部外包钢板4分别固定连接,外包槽钢2与内核方钢管1不存在连接关系,内核方钢管1上固定连接端板6,端板6与刚性杆5之间连接SMA绞线。在地震发生时,第一端部连接板及第三端部连接板带动与顶部外包钢板及底部外包钢板固定连接的外包槽钢与第二端部连接板及第四端部连接板固定连接的内核方钢发生相对移动,从而使得与内核方钢管连接的端板6与与外包槽钢固定连接的刚性杆5发生相对运动,而连接在端板6与刚性杆5之间的SMA绞线在其自身自复位回复力的作用下限制内核方钢管与外约束之间的相对运动,从而达到震动耗能的目的,同时对与支撑结构连接的框架主体起到减震缓冲作用。
如图2所示为本申请的第二种实施例的流程图,本实施例是对第一种实施例的施工方法,包括以下步骤:
S1、将第二端部连接板连接在内核方钢管的一端顶面,将第四端部连接板连接在内核方钢管同一端的底面。
第二端部连接板及第四端部连接板连接在内核方钢管同一端的顶面及底面。
S2、将一对外包槽钢分别贴设在内核方钢管的两侧,使得外包槽钢的主板表面与内核方钢管的侧表面贴合接触。
本步骤中,一对外包槽钢对称地设置在内核方钢管的两侧,由于外包槽钢呈开口的“口”形,使得外包槽钢对称地连接在内核方钢管的两侧,使得开口朝向远离内核方钢管的一侧,一对外包槽钢与内核方钢管之间不存在连接关系。
S3、将两对刚性杆分别焊接在一对外包槽钢的主板上。
一个外包槽钢的主板上焊接一对设定间距的刚性杆,每个刚性杆上与其靠近一端的端板之间连接一根SMA绞线。
S4、将顶部外包钢板栓接在一对外包槽钢的顶面,将底部外包板栓接在一对外包槽钢的底面。
本实施例中,顶部外包钢板、底部外包钢板分别与一对外包槽钢固定连接,将内核方钢管包围在一起,从而构成内核方钢管的外约束,内核方钢管相对于外约束可发生移动移动。
S5、将第一端部连接板连接在与第二端部连接板相对端的顶部外包钢板的表面,将第三端部连接板连接在与第一端部连接板同一侧的底部外包钢板的表面。
第一端部连接板及第三端部连接板分别固定在顶部外包钢板及底部外包钢板的表面,且第一端部连接板设置在与第二端部连接板相对的一端,第三端部连接板设置在与第四端部连接板相对的一端。当地震发生时,第一端部连接板与第三端部连接板带动外约束与与第二端部连接板及第四端部连接板固定的内核方钢管发生相对移动。
S6、将一对端板分别放置在内核方钢管的开口两端的端部。
本实施例中,端板不固定在内核方钢管的开口端部,只是贴合可活动地放置在开口端部,在S7步骤中施加有预紧力的SMA绞线的作用下牵引扣合在内核方钢管的开口端部。
S7、将SMA绞线施加预紧力后连接在刚性杆与靠近刚性杆一侧的端板之间。
本实施例中,SMA绞线用于吸收内核方钢管与外约束之间的震动能量,达到耗能减震的目的。
S8、将第一端部连接板、第二端部连接板、第三端部连接板及第四端部连接板分别连接在框架主体上。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式,应当指出,由于文字表达的有限性,而客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本申请的保护范围。
Claims (5)
1.全钢SMA耗能自复位防屈曲耗能支撑结构,其特征在于,包括内核方钢管,所述内核方钢管的两侧分别贴合设置外包槽钢,所述外包槽钢包括主板以及设置在主板两侧的耳板,所述耳板与主板垂直设置,所述主板表面与内核方钢管的侧表面贴合接触,一对外包槽钢顶部的耳板分别与内核方钢管的顶面平齐,一对外包槽钢底部的耳板分别与内核方钢管的底面平齐;
所述主板远离内核方钢管的一侧表面设置一对刚性杆,所述刚性杆与所述主板垂直设置,一对所述刚性杆之间距离设定间距;
所述内核方钢管对应其开口的两端分别设置端板,所述刚性杆与靠近其一侧的端板之间连接有SMA绞线。
2.根据权利要求1所述的全钢SMA耗能自复位防屈曲耗能支撑结构,其特征在于,一对所述外包槽钢的顶面设置顶部外包钢板,一对所述外包槽钢的底面设置底部外包钢板,所述顶部外包钢板的两侧分别与一对外包槽钢顶部的耳板固定连接,所述底部外包钢板的两侧分别与一对外包槽钢底部的耳板固定连接。
3.根据权利要求2所述的全钢SMA耗能自复位防屈曲耗能支撑结构,其特征在于,所述耗能支撑结构还包括顶部连接组件及底部连接组件;
所述顶部连接组件包括第一端部连接板及第二端部连接板,所述第一端部连接板连接在内核方钢管一端对应的顶部外包钢板的表面,第二端部连接板连接在内核方钢管另一端的表面;
所述底部连接组件包括第三端部连接板及第四端部连接板,所述第三端部连接板连接在对应第一端部连接板一端的底部外包钢板的表面,第四端部连接板连接在对应第二端部连接板一端的内核方钢管的表面。
4.根据权利要求3所述的全钢SMA耗能自复位防屈曲耗能支撑结构,其特征在于,所述SMA绞线的一端固定在端板上,另一端绕过对应的刚性杆后固定在同一端板上。
5.一种对权利要求4所述的耗能支撑结构的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
将第二端部连接板连接在内核方钢管的一端顶面,将第四端部连接板连接在内核方钢管同一端的底面;
将一对外包槽钢分别贴设在内核方钢管的两侧,使得外包槽钢的主板表面与内核方钢管的侧表面贴合接触;
将两对刚性杆分别焊接在一对外包槽钢的主板上;
将顶部外包钢板栓接在一对外包槽钢的顶面,将底部外包板栓接在一对外包槽钢的底面;
将第一端部连接板连接在与第二端部连接板相对端的顶部外包钢板的表面,将第三端部连接板连接在与第一端部连接板同一侧的底部外包钢板的表面;
将一对端板分别放置在内核方钢管的开口两端的端部;
将SMA绞线施加预紧力后连接在刚性杆与靠近刚性杆一侧的端板之间;
将第一端部连接板、第二端部连接板、第三端部连接板及第四端部连接板分别连接在框架主体上。
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