CN116254962A - 一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，包括：依次连接的第一平直段钢板、凸起部钢板以及第二平直段钢板，凸起部钢板包括依次连接的第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板，第一凸起段钢板与第一平直段钢板连接，第三凸起段钢板与第二平直段钢板连接，第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板形成起波构造。在本发明中，因为第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板能够形成起波构造，所以起波钢板应用于完成抗震设计后的钢框架或RC框架结构后，能够实现在不影响结构抗震性能前提下有效提升其抗连续倒塌性能的目的，从而实现框架结构性能提升以综合防御地震与连续倒塌。

Description

一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板
技术领域
本发明涉及建筑结构防灾减灾技术领域，具体涉及一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板。
背景技术
钢框架和钢筋混凝土框架结构因具有空间分隔灵活、易于施工等优点，已成为当前应用较为广泛的两种建筑结构体系。框架结构在其服役期内很可能遭受多种威胁，例如地震、火灾以及偶然作用——爆炸、冲击等。强烈地震和偶然作用均可能引起框架结构的倒塌，从而带来巨大的人员伤亡和财产损失。
作为框架结构的关键组成要素，梁-柱连接节点的强度和延性直接影响着结构的抗震与抗连续倒塌性能。在对框架结构进行抗震设计时，应保证节点发挥材料的延性，促使结构在梁上出现塑性铰，并通过塑性铰的形成和转动耗散地震动所输入的能量，使节点免于破坏，并保证结构的整体性使其免于倒塌，以满足“强柱-弱梁、强节点-弱构件”的设计理念。在对框架结构进行抗连续倒塌设计时，重点是保证梁、柱在大变形阶段仍可有效拉结以确保悬链线作用能充分发挥，即增强框架结构在承重柱失效后重新分配不平衡荷载的能力。
因为抗震和抗连续倒塌设计侧重点的不同，导致了抗震性能较好的梁-柱节点可能抗连续倒塌性能较差，反之亦然。例如，梁翼缘削弱型狗骨式连接因具备优越的抗震性能而被广泛应用于钢框架结构，但梁截面的削弱直接导致了其在大变形阶段拉结能力的降低，即抗震性能的提升削弱了抗连续倒塌性能。又如，当前常采用增大梁内通长纵筋配筋量的方式来提升RC框架结构的抗连续倒塌性能，但这导致了柱梁强度比系数的降低，增加结构在地震下出现“强梁-弱柱”不利破坏模式的可能性，即抗连续倒塌性能的提升反过来显著影响了抗震性能。
综上，现有针对框架结构的性能提升方法，仅关注结构抗震或抗连续倒塌单一性能的提升，忽略了结构单一性能的提升可能会对其他性能造成不利影响，无法满足结构综合防御地震和连续倒塌的需求，具有局限性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板。
本发明提供了一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，具有这样的特征，包括：依次连接的第一平直段钢板、凸起部钢板以及第二平直段钢板，凸起部钢板相较于第一平直段钢板和第二平直段钢板凸出设置，凸起部钢板包括依次连接的第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板，第一凸起段钢板与第一平直段钢板连接，第三凸起段钢板与第二平直段钢板连接，第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板形成起波构造。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：第一平直段钢板的中性面与第二平直段钢板的中性面共处于同一平面。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板在平面上的投影长度之比为1:2:1。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板的形状为圆弧形。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：第一凸起段钢板、第三凸起段钢板的中性面均与第二凸起段钢板的中性面外切。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：第一凸起段钢板的中性面与第一平直段钢板的中性面相切，第三凸起段钢板的中性面与第二平直段钢板的中性面相切。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：凸起部钢板的形状还可为梯形或三角型。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：第一平直段钢板、凸起部钢板以及第二平直段钢板为一体板件。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：起波钢板具有变形阶段前期提供抗力小，变形阶段后期提供承载能力的两阶段受力变形的特性。
在本发明提供的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中，还能够具有这样的特征：两阶段受力变形具体表现为在变形阶段前期的受力变形主要由凸起部钢板的几何变化提供，在变形阶段后期的受力变形主要由起波钢板的材料变形提供。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，因为凸起部钢板包括的第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板能够形成起波构造，所以含起波构造的起波钢板应用于完成抗震设计后的钢框架或RC框架结构后，能够实现在不影响结构完成抗震设计后所具备的优越抗震性能前提下有效提升其抗连续倒塌性能的目的，从而实现框架结构性能提升以综合防御地震与连续倒塌。
附图说明
图1为本发明实施例起波钢板示意图；
图2为本发明实施例起波钢板多层叠合示意图；
图3为本发明实施例起波钢板受拉变形示意图；
图4为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接示意图；
图5(a)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗震性能提升原理示意图；
图5(b)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗连续倒塌荷载-位移曲线示意图；
图5(c)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗连续倒塌性能提升原理示意图；
图6(a)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接模型正视图；
图6(b)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接模型俯视图；
图6(c)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接模型中起波钢板尺寸参数标识图；
图7为现有RBS梁-柱连接中钢梁翼缘削弱与新型RBS梁-柱连接中起波钢板的几何参数信息表；
图8为用来证明增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗震性能优越的弯矩-转角曲线图；
图9为含有增配了本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接的双跨梁-柱子结构示意图；
图10为含有增配了本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接的双跨梁-柱子结构连续倒塌抗力发展曲线图；
图11为增配本发明实施例起波钢板的新型RC梁的示意图；
图12为用来证明增配本发明实施例起波钢板的新型RC梁抗震性能优越的弯矩-转角曲线图；
图13为增配本发明实施例起波钢板的新型RC双跨梁连续倒塌抗力发展曲线图。
100、起波钢板；10、第一平直段钢板；20、凸起部钢板；21、第一凸起段钢板；22、第二凸起段钢板；23、第三凸起段钢板；30、第二平直段钢板；A、钢柱；B、钢梁；C、RC梁；D、填充泡沫。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
实施例
图1为本发明实施例起波钢板示意图。
如图1所示，本实施例提供了一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板包括第一平直段钢板、凸起部钢板以及第二平直段钢板。其中，凸起部钢板包括依次连接的第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板。第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板能够形成起波构造。
在本实施例中，第一平直段钢板的中性面与第二平直段钢板的中性面共处于同一平面，从而便于本发明起波钢板增配在完成抗震设计后的钢框架或RC框架结构上。
在本实施例中，第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板在平面上的投影长度之比为1:2:1。
在本实施例中，第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板的形状均为圆弧形。
在本实施例中，第一凸起段钢板、第三凸起段钢板的中性面均与第二凸起段钢板的中性面外切。
在本实施例中，第一凸起段钢板的中性面与第一平直段钢板的中性面相切，第三凸起段钢板的中性面与第二平直段钢板的中性面相切。
在本实施例中，凸起部钢板的形状还能够为梯形或三角型。
图2为本发明实施例起波钢板多层叠合示意图。
如图1和图2所示，第一平直段钢板、凸起部钢板以及第二平直段钢板为一体板件。其中，本发明起波钢板能够由普通的平直钢板进行冷加工后形成。在本实施例中，本发明起波钢板的厚度，即普通平直钢板的厚度可根据工程实际需要进行选择，但考虑到过厚的钢板在冷加工过程中会出现严重的塑性累积损伤，故所选板厚不宜大于16mm；若工程对所增配钢板用量较大，可考虑增大钢板宽度或采用多层钢板叠合的方式以实现所增配钢板横截面积的增加。所以本发明起波钢板具有加工工艺简单、制作成本低廉的优点，并且可依据工程需要灵活调整起波参数，适用范围较广。另外，本发明起波钢板在应用于框架结构时，因为起波钢板具有易于安装的优点，所以其不仅适用于新建建筑的性能提升，还能够用于现有建筑的修复加固，从而提高了本发明起波钢板的适用性。
图3为本发明实施例起波钢板受拉变形示意图。
如图3所示，起波钢板具有变形阶段前期提供抗力小、变形阶段后期提供承载能力的两阶段受力变形的特性。在本实施例中，起波钢板在变形阶段前期的受力变形主要由圆弧形凸起部钢板的几何变化提供，具体表现为圆弧形凸起部钢板被逐渐拉伸为直线型；在圆弧形凸起部钢板被拉直后继续增大荷载，即在变形阶段后期的受力变形主要由起波钢板的材料变形提供，被拉直后的钢板继续伸长并最终在某一位置劲缩后发生断裂。从而得出在受拉变形前期起波钢板所能提供抗力较小，在受拉变形后期起波钢板能提供与普通平直钢板相同的承载能力。综上，起波钢板在受拉过程中多了“被逐渐拉直”这一阶段，最终表现为两阶段受力特性：相比于普通平直钢板，起波钢板具有较小的初始承载能力、相当的极限承载能力和更好的变形能力。因此，将起波增配在已完成抗震设计的框架结构内时，不仅使框架结构的抗震性能近乎不受影响，还能使框架结构的抗连续倒塌性能得到有效提升。
本发明实施例中起波钢板在钢框架结构中的应用：
近年来，已有大量研究表明：梁翼缘截面削弱型梁-柱连接，即RBS梁-柱连接能有效解决传统全焊梁-柱刚性连接存在梁端脆性断裂破坏的问题，从而能够提升钢框架结构的延性耗能能力，即RBS梁-柱连接具备优越的抗震性能。然而，梁翼缘的削弱直接导致了RBS梁-柱连接在大变形阶段拉结能力的降低，即RBS梁-柱连接的抗连续倒塌性能较差。所以将本发明实施例中的起波钢板与RBS梁-柱连接相结合，能够在近乎不影响RBS梁-柱连接的抗震性能的基础上，解决RBS梁-柱连接抗连续倒塌性能差的问题。
图4为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接示意图。
如图4所示，将本发明实施例中起波钢板增配在具有优越抗震性能的RBS梁-柱连接中，从而能够得到含起波钢板的新型RBS梁-柱连接。新型RBS梁-柱连接包括：钢柱、钢梁与起波钢板，其中，起波钢板增配在钢梁的翼缘内侧。
具体地，起波钢板中第一平直段钢板的端部焊接于钢柱上；起波钢板的第一平直段钢板和第二平直段钢板中紧贴于梁翼缘的一侧均焊接于钢梁的翼缘板内侧；起波钢板中凸起部钢板正对RBS梁-柱连接中钢梁翼缘被削弱的区段。起波钢板中第一平直段钢板的长度等于钢梁截面削弱起始位置至钢柱表面的距离，即图5中的尺寸参数标识“a”；尺寸参数“a”可依据《钢结构设计标准》(50017-2017)按照如下公式计算：a＝(0.5～0.75)bf，其中bf为钢梁翼缘宽度，单位为mm；
起波钢板中凸起部钢板在平面上的投影长度等于钢梁截面削弱区段的长度，即图5中的尺寸标识“b”，尺寸参数“b”可依据《钢结构设计标准》(50017-2017)按照如下公式计算：b＝(0.65～0.85)hb，其中hb为钢梁横截面高度，单位为mm；
起波钢板中第二平直段钢板的长度取值仅需满足焊缝连接构造要求即可，例如可取值100～200mm。
图5(a)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗震性能提升原理示意图，图5(b)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗连续倒塌荷载-位移曲线示意图，图5(c)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗连续倒塌性能提升原理示意图。
如图5(a)、图5(b)和图5(c)所示，增配起波钢板的新型RBS梁-柱连接具有如下两个性能优势：
一方面，保留了RBS梁-柱连接优越抗震性能的特性，即通过端塑性铰外移及增大塑性铰长度以实现真正意义上的“强柱-弱梁、强节点-弱构件”。这得益于起波钢板在小变形时所能提供的抗力很小，故将其与RBS梁-柱连接组合后，RBS梁-柱连接节点的特性不会受到影响。因此，当钢框架遭于地震时，翼缘被削弱梁段将首先形成塑性铰来耗散能量以保护柱和梁-柱节点。另一方面，提升了钢框架的抗连续倒塌性能。在钢柱失效的情形下，起波钢板在大变形阶段被拉直后能参与受力，可避免钢梁在被削弱截面过早断裂，即进一步增大塑性铰转动能力，从而充分发挥钢梁在非近梁端区的材料性能，增大钢梁的悬链线拉结能力。换言之，可通过充分发挥悬链线作用来提升钢框架结构的连续倒塌抗力。
采用数值模拟方法研究了增配有起波钢板的新型RBS梁-柱连接抗震性能和抗连续倒塌性能，并与RBS梁-柱连接结果进行对比。
图6(a)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接模型正视图，图6(b)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接模型俯视图，图6(c)为增配本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接模型中起波钢板尺寸参数标识图。
如图6(a)、图6(b)和图6(c)所示，依据EC8设计的RBS梁-柱连接试件由HE240A钢梁和HE300B钢柱组成。其中，HE240A钢梁尺寸为H230mm×240mm×7.5mm×12mm，HE300B钢柱尺寸为H300mm×300mm×11mm×19mm。且HE240A钢梁长1200mm，HE300B钢柱高1800mm。增配起波钢板后得到新型RBS梁-柱连接。
采用LS-DYNA对试件进行建模：选择SOLID164单元，通过各向同性弹塑性模型(*MAT_124)模拟钢材的非线性材料特性，并基于该材料模型输入钢材的杨氏模量、屈服强度及极限强度依次为：2.07×105MPa、305MPa、510MPa。同时，通过定义失效应变来控制单元侵蚀，从而模拟钢材的断裂。自柱面起至截面削弱终止区段内的网格尺寸约5mm，其他区域约10mm。此外，通过共节点方式模拟焊缝连接，即没有考虑焊缝初始缺陷。
图7为现有RBS梁-柱连接中钢梁翼缘削弱与新型RBS梁-柱连接中起波钢板的几何参数信息表。
对图7所示的RBS梁-柱连接与新型RBS梁-柱连接开展低周往复性能数值模拟，以评估各自的抗震性能。
图8为用来证明增配本发明实施例起波钢板的RBS梁-柱连接抗震性能优越的弯矩-转角曲线图。
如图8所示，RBS梁-柱连接与新型RBS梁-柱连接的滞回曲线较为接近，这表明，起波钢板的增配不会显著影响RBS梁-柱连接的优越抗震性能。
图9为含有增配了本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接的双跨梁-柱子结构示意图。
如图9所示，基于拆除构件法，在钢框架中钢柱或内柱失效情形下，可选取失效柱上方与其相连的双跨梁进行钢框架的抗连续倒塌性能评估。采用相同的建模方法建立用于抗连续倒塌分析的双跨梁-柱子结构有限元模型。在子结构模型中，钢梁跨度为3600mm，边钢柱高1800mm。
对分别含有RBS梁-柱连接和新型RBS梁-柱连接的双跨梁-柱子结构开展抗连续倒塌分析。
图10为含有增配了本发明实施例起波钢板的新型RBS梁-柱连接的双跨梁-柱子结构连续倒塌抗力发展曲线图。
如图10所示，含新型RBS梁-柱连接的子结构与含RBS梁-柱连接的子结构相比，具有更大的承载能力和变形能力，且极限承载力和相应位移分别增加了154％和86％。对于含RBS梁-柱连接的子结构，由于梁截面被削弱处过早断裂，导致悬链线作用发挥不充分。对于含新型RBS梁-柱连接的子结构，其中起波钢板的增配，不仅能延缓梁截面被削弱处的断裂时刻，增大梁端极限转动能力，还能充分利用梁跨内其他区域的材料性能，有效增大悬链线拉结能力。换言之，起波钢板的增配能使得悬链线作用充分发挥，从而提升钢框架结构的抗连续倒塌性能。
实施例中起波钢板在RC框架结构中的应用：
当前常采用增加梁通长纵筋量的方法提升RC框架结构抗连续倒塌性能，但梁纵筋数量的增多会导致RC框架中RC梁抗弯能力的增大，从而很可能导致RC框架在地震作用下出现“强梁-弱柱”的不利破坏模式。所以将本发明具有两阶段受力特性的起波钢板应用于RC框架中，便能够有望解决这一矛盾。
图11为增配本发明实施例起波钢板的新型RC梁的示意图。
如图11所示，将本发明实施例中起波钢板增配在经抗震设计后的RC梁内，并在凸起部钢板内填充泡沫形成空腔，可得到含起波钢板的新型RC梁。新型RC梁包括：RC梁、起波钢板与填充泡沫，其中，起波钢板增配在RC梁的顶部和底部。
具体地，起波钢板埋置在RC梁内，且起波钢板的第一平直段和第二平直段的端部应有效锚固在混凝土内，例如可通过设置膨大端的机械锚固方式实现。另外，起波钢板的凸起部钢板内应填充有泡沫形成空腔，以确保起波钢板在混凝土中能够自由变形。起波钢板中凸起部钢板的波峰距RC梁端部的距离可取值为h，h为RC梁高。起波钢板的增配量不宜小于RC梁的原始纵筋配筋量，且起波钢板增配量宜取为RC梁原始纵筋配筋量的1～1.5倍。
增配起波钢板的新型RC梁具有如下两个性能优势：
一方面，得益于起波钢板在小变形阶段所能提供的抗力很小，增配起波钢板的新型RC框架的抗震性能相较于已完成抗震设计的常规RC框架几乎不会发生变化。另一方面，起波钢板在大变形阶段被拉直，与RC梁内纵筋共同参与受力，实现梁和柱的有效拉结，进一步增大梁端转动能力、梁内悬链线拉结能力以及梁纵筋断裂后所形成薄弱截面的抗剪能力，从而充分发挥悬链线作用以提升结构的连续倒塌抗力。
采用数值模拟方法研究了增配有起波钢板的新型RC梁抗震性能和抗连续倒塌性能，并与常规RC梁的结果进行对比。
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，设计一6层6跨×4跨的RC框架结构。其中，底层层高4.2m，其余各层层高均为3.6m，纵向和横向框架柱网间距均为6m。梁和柱截面尺寸分别为300mm×500mm和600mm×600mm，楼板厚160mm。楼面均布恒载和活载分别为4.5和2.5kN/m2。设计地震分组为第1组，场地Ⅳ类，7度抗震设防。框架中典型RC梁的配筋信息如下：梁端顶部和底部纵筋配筋率分别为1.07％(3C25)、0.71％(2C25)，跨中顶部和底部配筋率均为0.71％(2C25)。
基于钢筋与混凝土分离式建模的方法，对所设计RC框架结构中的梁-柱边节点及双跨梁-柱子结构建立有限元模型。其中，钢筋采用梁单元(BEAM161)，钢板采用实体单元(SOLID164)，通过各向同性弹塑性模型(*MAT_124)模拟。混凝土采用实体单元(SOLID164)，选用可模拟开裂、压溃等现象的Winfrith模型(*MAT_084)模拟。
如图11所示，考察抗震性能时，对常规RC梁-柱边节点和增配有起波钢板的新型RC梁-柱边节点进行建模。
图12为用来证明增配本发明实施例起波钢板的新型RC梁抗震性能优越的弯矩-转角曲线图。
如图12所示，按照《建筑抗震试验规程》(JGJ/T101-2015)对两个节点模型进行低周往复加载模拟。从而得出，两模型的弯矩-转角滞回曲线在前期近乎重合，并且在常规RC梁承载力达到峰值后开始下降时，新型RC梁的承载能力仍可进一步提升。进而表明，增配起波钢板后，RC梁在前期阶段的抗震性能不会受到影响，且在大变形阶段具备较大的延性耗能能力，有助于防止RC框架在地震下出现侧向整体倒塌的情况。
考察抗连续倒塌性能时，选取失效柱上方与之相连的双跨梁为对象，固定纵向与失效柱相邻的两个柱子，以模拟周围框架提供的约束。然后，在失效柱顶部施加向下的位移，以获得双跨梁的连续倒塌抗力。
图13为增配本发明实施例起波钢板的新型RC双跨梁连续倒塌抗力发展曲线图。
如图13所示，新型RC双跨梁与常规RC双跨梁相比，两曲线在梁/压拱作用阶段几近重合，表明起波钢板的增配对小变形阶段双跨梁受力性能的影响可忽略；在大变形阶段，起波钢板被拉直后与梁纵筋共同受力，并延缓了纵筋在梁端处断裂的时刻，使得其他区域纵筋的材料性能可更充分地发挥，从而实现悬链线作用的充分动员。最终使得双跨梁极限抗力提升了110％，对应极限位移增加了59％。因此，增配起波钢板可有效提升RC框架结构的抗连续倒塌性能。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，因为凸起部钢板包括的第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板能够形成起波构造，所以含起波构造的起波钢板应用于完成抗震设计后的钢框架或RC框架结构后，能够实现在不影响结构完成抗震设计后所具备的优越抗震性能前提下有效提升其抗连续倒塌性能的目的，从而实现框架结构性能提升以综合防御地震与连续倒塌。
进一步地，因为本提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中第一平直段钢板、凸起部钢板以及第二平直段钢板为一体板件，且起波钢板能够由普通的平直钢板进行冷加工后形成，所以本发明起波钢板具有加工工艺简单、制作成本低廉的优点。另外，本发明起波钢板在应用于框架结构时，因为起波钢板具有易于安装的优点，所以其不仅适用于新建建筑的性能提升，还能够用于现有建筑的修复加固，从而提高了本发明起波钢板的适用性。
进一步地，因为本提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中起波钢板的厚度，即普通平直钢板的厚度可根据工程实际需要进行选择，但考虑到过厚的钢板在冷加工过程中会出现严重的塑性累积损伤，故所选板厚不宜大于16mm；若工程对所增配钢板用量较大，可考虑增大钢板宽度或采用多层钢板叠合的方式以实现所增配钢板横截面积的增加，所以本发明起波钢板可依据工程需要灵活调整起波参数，适用范围较广。
进一步地，因为本提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中起波钢板具有变形阶段前期提供抗力小，变形阶段后期提供承载能力的两阶段受力变形的特性。因此，将起波钢板增配在已完成抗震设计的框架结构内时，不仅使框架结构的抗震性能近乎不受影响，还能使框架结构的抗连续倒塌性能得到有效提升。
进一步地，因为本提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板中起波钢板在变形阶段前期的受力变形主要由圆弧形凸起部钢板的几何变化提供，具体表现为圆弧形凸起部钢板被逐渐拉伸为直线型；在圆弧形凸起部钢板被拉直后继续增大荷载，即在变形阶段后期的受力变形主要由起波钢板的材料变形提供，被拉直后的钢板继续伸长并最终在某一位置劲缩后发生断裂。从而得出在受拉变形前期起波钢板所能提供抗力较小，在受拉变形后期起波钢板能提供与普通平直钢板相同的承载能力。综上，起波钢板在受拉过程中多了“被逐渐拉直”这一阶段，最终表现为两阶段受力特性：相比于普通平直钢板，起波钢板具有较小的初始承载能力、相当的极限承载能力和更好的变形能力。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于，包括：
依次连接的第一平直段钢板、凸起部钢板以及第二平直段钢板，所述凸起部钢板相较于所述第一平直段钢板和所述第二平直段钢板凸出设置，
所述凸起部钢板包括依次连接的第一凸起段钢板、第二凸起段钢板以及第三凸起段钢板，所述第一凸起段钢板与所述第一平直段钢板连接，所述第三凸起段钢板与所述第二平直段钢板连接，所述第一凸起段钢板、所述第二凸起段钢板以及所述第三凸起段钢板形成起波构造。
2.根据权利要求1所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述第一平直段钢板的中性面与所述第二平直段钢板的中性面共处于同一平面。
3.根据权利要求1所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述第一凸起段钢板、所述第二凸起段钢板以及所述第三凸起段钢板在平面上的投影长度之比为1:2:1。
4.根据权利要求1所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述第一凸起段钢板、所述第二凸起段钢板以及所述第三凸起段钢板的形状均为圆弧形。
5.根据权利要求4所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述第一凸起段钢板、所述第三凸起段钢板的中性面均与所述第二凸起段钢板的中性面外切。
6.根据权利要求4所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述第一凸起段钢板的中性面与所述第一平直段钢板的中性面相切，所述第三凸起段钢板的中性面与所述第二平直段钢板的中性面相切。
7.根据权利要求1所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述凸起部钢板的形状还可为梯形或三角型。
8.根据权利要求1所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述第一平直段钢板、所述凸起部钢板以及所述第二平直段钢板为一体板件。
9.根据权利要求1～8所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述起波钢板具有变形阶段前期提供抗力小，变形阶段后期提供承载能力的两阶段受力变形的特性。
10.根据权利要求9所述的提升框架结构性能以防御地震与连续倒塌的起波钢板，其特征在于：
其中，所述两阶段受力变形具体表现为在变形阶段前期的受力变形主要由所述凸起部钢板的几何变化提供，在变形阶段后期的受力变形主要由所述起波钢板的材料变形提供。
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