CN113863530B - 一种可装配式耗能连接件及耗能支撑子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可装配式耗能连接件及耗能支撑子结构。一种可装配式耗能连接件，包括波形耗能件，所述波形耗能件包括相连的波形段和连接段，所述波形段的两端均连接有连接段，所述连接段上设置有螺栓孔。可装配式耗能支撑子结构屈服机制明确，地震作用下装配式耗能支撑连接件首先进入屈服状态，当其承载力下降时，钢框架可继续承担地震作用，形成多道抗震防线。

Description

一种可装配式耗能连接件及耗能支撑子结构
技术领域
本发明涉及一种可装配式耗能连接件及耗能支撑子结构，属于建筑结构技术领域。
背景技术
地震是一种突发性强、破坏力极大的自然灾害，到目前为止已经给人类社会造成了无法估计的损失。传统框架结构侧向承载力低，延性与滞回耗能性能差，在强震作用下损坏严重，甚至会发生倒塌，严重威胁生命与财产安全。一种具有较强抗震性能的结构体系为钢框架-支撑结构，其在框架结构中间布置一定数量的钢支撑。在强震作用下，钢框架-支撑结构的支撑首先发生屈服，进入塑性耗能阶段，减轻地震能量。当支撑承载力降低时，剩余框架结构可继续承受地震作用，形成多道抗震防线。结构抗震性能良好，且冗余度较高。
然而，钢框架-支撑结构的震后维修将耗费大量成本。这是由于在强震作用下，支撑往往损坏严重，承载力有所降低，需对支撑进行修复或更换才能使结构重新恢复正常使用状态。然而，钢支撑与主体框架一般为刚性连接，钢支撑的现场拆除与更换较为困难。因此，一般情况下损坏后的钢框架支撑结构会直接拆除，造成资源的浪费。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可装配式耗能连接件及耗能支撑子结构，该连接件具有良好的耗能作用，在地震或风荷载作用下，耗能支撑子结构形成多道防线，减轻支撑和主体结构的破坏程度，并且在连接件屈服破坏后易于更换，提高经济效益。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种可装配式耗能连接件，包括波形耗能件，所述波形耗能件包括相连的波形段和连接段，所述波形段的两端均连接有连接段，所述连接段上设置有螺栓孔。
所述的一种可装配式耗能连接件，所述波形段的波折形式选用正弦波、三角形折波或梯形折波。
所述的一种可装配式耗能连接件，还包括与波形耗能件相连的锚固段，所述锚固段包括依次相连的端板、过渡连接件和拼接板，所述拼接板与所述波形耗能件相连。
所述的一种可装配式耗能连接件，所述过渡连接件包括与拼接板相连的半波段和与端板相连的平直段，所述半波段与所述平直段相连。
一种可装配式耗能支撑子结构，包括所述的耗能连接件、与耗能连接件相连的支撑件、与支撑件相连的钢柱和钢梁。
所述的一种可装配式耗能支撑子结构，所述钢柱和钢梁刚性连接，形成框架。
所述的一种可装配式耗能支撑子结构，所述支撑件采用单斜撑、V形撑或人字撑。
本发明所达到的有益效果：
（1）可装配式耗能支撑连接件为波形，且屈服点较低，在小震下亦可发挥耗能作用，减震作用良好；通过连接段上的螺栓孔与支撑子结构连接，可在损坏后快速的更换，同时，安装也方便。
（2）可装配式耗能支撑子结构屈服机制明确，地震作用下装配式耗能支撑连接件首先进入屈服状态，当其承载力下降时，钢框架可继续承担地震作用，形成多道抗震防线。
（3）可装配式耗能支撑连接件基本不承受竖向重力作用，使其耗能性能可更加稳定地发挥。
（4）地震作用下，可装配式耗能支撑连接件替代钢支撑进入屈服阶段，震后仅需更换连接件即可恢复正常适用，结构灾后维修成本低，经济效益良好。
（5）可装配式耗能支撑连接件可由工厂规格化生产，并在现场进行安装，实现了装配化。连接件与支撑采用螺栓连接，便于安装与拆卸，节省了时间与人力成本。
附图说明
图1为实施例1的耗能连接件的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为波形段的波折形式示意图。
图4为实施例1中波形耗能件与H型钢支撑腹板连接构造示意图。
图5为实施例1中耗能支撑子结构实施例示意图。
图6为实施例2的耗能连接件的结构示意图。
图7为图6的A-A剖视图。
图8为实施例2中的波形耗能件的结构示意图。
图9为锚固段的结构示意图。
图10为半波段的波折形式示意图。
图11为耗能波形件与锚固段的连接示意图。
图12为实施例2中耗能支撑子结构实施例示意图。
图中：1、波形耗能件，2、螺栓，3、支撑，4、连接段，5、波形段，6、螺杆，7、螺帽，8、垫片，9、钢柱，10、钢梁，11、锚固段，12、过渡连接件，13、端板，14、拼接板，15、半波段，16、平直段。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-5所示，一种可装配式耗能H型钢支撑连接件，其包括两片波形耗能件1与配套螺栓2。如图1和2所示， 所述波形耗能件1由连接段4与波形段5构成。所述连接段4开有螺栓孔，用于连接件与H型钢支撑腹板的螺栓连接。螺栓孔的个数根据波形耗能件1的宽度确定。所述波形段5与两侧连接段4相连，连接位置为波形段5的波谷处，波形段5的波峰位置朝外。如图3所示，波形段5的波折形式可选用正弦波、三角形折波或梯形折波等。波形耗能件1的材料可选用100MPa~235MPa低屈服点钢材。
所述波形耗能件1的尺寸构造要求如下：连接段4与波形段5厚度一致，宽厚比为5~20，连接段4长宽比为2~8，波形段5的长度与连接段4的长度比值为2~3。
所述螺栓2所述螺栓可采用摩擦型高强螺栓或承压型高强螺栓连接，直径为20~40mm，采用8.8级或10.9级，其由螺杆6、螺帽7和垫片8构成。其中，当采用摩擦型高强螺栓连接件时，通过喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接接触面进行处理。平直段4的螺栓孔直径比螺栓2直径大1~2mm，螺栓2间距及其他构造满足《钢结构设计标准》GB50017-2017的相关要求。
如图4所示，一种可装配式耗能H型钢支撑连接件的连接节点，在H型钢支撑3的腹板位置开有与连接段4相对应的螺栓孔。通过将螺杆6穿过螺栓孔，并在螺杆6两侧采用垫片7和螺帽8锚固，将波形耗能件1与H型钢支撑3连接。波形耗能件1与H型钢支撑3腹板的搭接长度为连接段4的长度。所述H型钢支撑3的材料可为Q355B。
所述波形耗能件1与H型钢支撑3的连接构造要求如下：波形耗能件1的厚度不小于H型钢支撑3腹板的厚度，波形耗能件1的宽度比H型钢支撑3腹板的宽度小10~20mm。
如图5所示，一种装配式耗能支撑子结构，其包括钢柱9、钢梁10和H型钢支撑3。所述钢柱9与钢梁10可采用H型钢或方钢管截面，材料可选用Q355B，钢柱9与钢梁10的连接为刚接。所述H型钢支撑3可采用单斜撑、V形撑和人字撑等多种支撑形式。H型钢支撑3两端和钢柱9或钢梁10为刚性连接，支撑3靠近端部的位置断开，并采用波形耗能件1连接。
所述装配式耗能支撑子结构的施工次序为：（1）安装钢柱9、钢梁10与H型钢支撑3；（2）对子结构进行重力加载，充分变形；（3）采用波形耗能件1与螺栓2将两根H型钢支撑3相连。
所述装配式耗能支撑子结构的屈服耗能机制为：在地震等侧向往复作用下，波形耗能件1首先进入弹塑性屈服状态，而H型钢支撑3仍处于弹性阶段。当波形耗能件1变形过大而发生承载力退化时，钢柱9与钢梁10形成的钢框架可继续承受侧向作用。震后通过更换波形耗能件1可使装配式耗能支撑子结构恢复正常使用状态。
实施例2
如图6-12所示，一种可装配式耗能方钢管支撑耗能连接件，其包括一个波形耗能件1与两个锚固段11。如图6、图7和图8所示，所述波形耗能件1由波形段5与连接段4构成。其中，如图3所示，所述波形段5的波折形式可选用正弦波、三角形折波或梯形折波等，波形段5的中间波峰位置朝外，两侧波谷位置与连接段4采用焊接相连。所述第一拼接板4形状为矩形，连接段4与波形段5的连接位置为矩形中间，连接段4两侧开有螺栓孔。
所述耗能段1的尺寸构造如下：波形段5宽厚比为5~20，长宽比为2~4。两个波形段5波谷之间的间隙为20~40mm。连接段4的宽度比波形段5宽度大40~80mm，连接段4的长度根据螺栓孔位置确定，连接段4的厚度为20~40mm。波形段5材料为100MPa~235MPa低屈服点钢材，第一拼接板4材料可选用Q355B。
所述连接段4上的螺栓孔间距及其他构造满足《钢结构设计标准》GB50017-2017的相关要求。
如图9所示，所述锚固段11由过渡连接件12、端板13和拼接板14构成。所述过渡连接件12包括半波段15与平直段16。其中，如图10所示，所述半波段15波折形式可选用正弦波、三角形折波或梯形折波等，波峰一侧与平直段16相连，波谷一侧与拼接板14焊接连接。所述平直段16与端板13焊接连接。所述端板13与拼接板14形状均为矩形，拼接板14两侧开有螺栓孔。
所述锚固段11的尺寸构造要求如下：所述过渡连接件12的半波段15与平直段16厚度一致，宽厚比约5~20，平直段16长宽比为2~8，半波段15长度与平直段16长度比值为1~2。过渡连接件12的半波段15波谷之间的间隙为20~40mm。所述端板13宽度比过渡连接件12宽度大40~80mm，端板13长度比平直段16外边缘距离宽40~80mm，端板13厚度约为20~40mm。所述拼接板14尺寸与连接段4尺寸一致，且螺栓孔位置相对应。锚固段11部件的材料均可采用Q355B。
如图12所示，本实施例提出了一种可装配式耗能方钢管支撑连接节点。所述方钢管支撑3端部与锚固段11焊接连接，锚固段11与波形耗能件1之间通过螺栓2穿过连接段4和拼接板14上的螺栓孔连接。方钢管支撑3材料可为Q355B。
所述连接节点的尺寸构造要求如下：所述方钢管支撑3的宽度与波形段5及过渡连接件12的宽度相等，方钢管支撑3高度与平直段16外边缘距离相等，方钢管支撑3一个方向的板壁与平直段16在同一平面内，且宽度相等。
所述螺栓2可采用承压型高强螺栓连接，直径为20~40mm，采用8.8级或10.9级。其由螺杆6、螺帽7和垫片8构成。
本实施例的一种可装配式耗能支撑子结构，其包括钢柱9、钢梁10与方钢管支撑3。所述钢柱9与钢梁10采用方钢管截面，材料可采用Q355B。钢柱9与钢梁10为刚性连接，形成框架。所述方钢管支撑3可采用单斜撑、V形撑和人字撑等多种支撑形式。支撑3两端和钢柱9或钢梁10为刚性连接，支撑3靠近端部的位置断开，并通过波形耗能件1与锚固段11连接。
所述可装配式耗能支撑子结构的施工次序为：（1）安装钢柱9、钢梁10与方钢管支撑3；（2）在方钢管支撑3端部焊接锚固段11；（3）对子结构进行重力加载，充分变形；（4）通过螺栓2连接将波形耗能件1与两侧锚固段11相连。
所述可装配式耗能支撑子结构的屈服耗能机制为：在地震等往复作用下，波形耗能件1首先进入弹塑性屈服状态，而方钢管支撑3与锚固段11仍处于弹性阶段。当耗能段1变形过大而发生承载力退化时，由钢柱9和钢梁10构成的钢框架结构可继续承受水平侧向作用。震后通过更换波形耗能件1可使可装配式耗能支撑子结构即可恢复正常使用状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可装配式耗能连接件，其特征是，包括波形耗能件，所述波形耗能件包括相连的波形段和连接段，所述波形段的两端均连接有连接段，所述连接段上设置有螺栓孔；所述波形段的波折形式选用正弦波、三角形折波或梯形折波；还包括与波形耗能件相连的锚固段，所述锚固段包括依次相连的端板、过渡连接件和拼接板，所述拼接板与所述波形耗能件相连；所述过渡连接件包括与拼接板相连的半波段和与端板相连的平直段，所述半波段与所述平直段相连。
2.一种可装配式耗能支撑子结构，其特征是，包括如权利要求1所述的耗能连接件、与耗能连接件相连的支撑件、与支撑件相连的钢柱和钢梁。
3.根据权利要求2所述的一种可装配式耗能支撑子结构，其特征是，所述钢柱和钢梁刚性连接，形成框架。
4.根据权利要求2所述的一种可装配式耗能支撑子结构，其特征是，所述支撑件采用单斜撑、V形撑或人字撑。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114809291B (zh) * 2022-05-17 2023-10-03 中南林业科技大学 一种用于钢框架结构的装配式柔性钢防屈曲耗能装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8683758B2 (en) * 2007-05-15 2014-04-01 Constantin Christopoulos Cast structural yielding fuse
CN108385832A (zh) * 2018-03-07 2018-08-10 王昆 一种具有耗能器的装配式梁柱节点结构
CN113882505A (zh) * 2021-09-09 2022-01-04 东南大学建筑设计研究院有限公司 一种带阻尼器的易修复装配式钢结构梁柱节点及安装方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2964907D1 (en) * 1978-09-27 1983-03-31 Robertson Co H H Blast-resistant barrier
JP4362328B2 (ja) * 2003-07-22 2009-11-11 株式会社竹中工務店 超塑性合金による木造住宅用制震ダンパー
CN102635175B (zh) * 2012-05-03 2014-08-13 同济大学 多用途结构抗震耗能连接件
TWI529284B (zh) * 2012-06-29 2016-04-11 Univ Nat Cheng Kung Composite damping connector
US9514907B2 (en) * 2012-08-30 2016-12-06 Novel Structures, LLC Member-to-member fuse connection
CN107859404A (zh) * 2017-12-20 2018-03-30 兰州理工大学 一种金属耗能阻尼器
CN209538441U (zh) * 2019-01-16 2019-10-25 西安建筑科技大学 一种u型钢板耗能连接件
WO2021091887A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 METAseismic, Inc. Vibration absorbing metamaterial apparatus and associated methods
CN111733998A (zh) * 2020-07-06 2020-10-02 南京森工生物质材料研究院有限公司 竹木剪力墙耗能连接件
CN114197676A (zh) * 2021-12-23 2022-03-18 安徽理工大学 一种组合式弧形钢板阻尼器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8683758B2 (en) * 2007-05-15 2014-04-01 Constantin Christopoulos Cast structural yielding fuse
CN108385832A (zh) * 2018-03-07 2018-08-10 王昆 一种具有耗能器的装配式梁柱节点结构
CN113882505A (zh) * 2021-09-09 2022-01-04 东南大学建筑设计研究院有限公司 一种带阻尼器的易修复装配式钢结构梁柱节点及安装方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
剪切型软钢阻尼器连接构件设计;罗尽华;《中外建筑》(第09期);114-115 *
消能减震及软钢阻尼器的研究与应用综述;韩建强等;《建筑科学与工程学报》(第05期);64-73 *
钢框架-偏心支撑结构体系在高烈度区工程中的应用研究;张谨等;《建筑结构》(第23期);15-22 *

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