CN205046755U - 一种损伤可控震损可修的钢柱 - Google Patents

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吕英婷
黄群贤
连世洪
樊敏
杨金芳
章少剑
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Abstract

本实用新型公开了一种损伤可控震损可修的钢柱,包括钢柱、阻尼器和第一连接板;所述钢柱通过端板与承台连接,所述第一连接板固定在承台上,钢柱与第一连接板之间通过阻尼器连接;所述阻尼器包括多个可拆卸的软钢板,所述软钢板竖直放置。本实用新型通过设置阻尼器,当发生小地震时,钢柱和阻尼器共同作用,钢柱和阻尼器均处于弹性状态;当发生强地震时,作为阻尼器耗能板的软钢板由于塑性相对较好,可产生剪切屈服,吸收大部分的地震能量,很好地保护钢柱不发生破坏,抗震性能较好;同时,由于软钢板是可拆卸的,在强地震后,可将被损坏的软钢板取下替换为完好的软钢板,实现震后快速修复。

Description

一种损伤可控震损可修的钢柱
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种钢柱的抗震构造,是一种在地震所用下损伤部位可控、震后损伤可快速修复的钢柱。
背景技术
[0002] 城市发展的智能化和可持续性对建筑工业化和工程结构抗震结构提出了新的要求和挑战,其中,实现结构震害快速修复和建筑功能快速恢复是“可恢复功能城市”的基本要求和重要研究方向。可恢复性能结构一般指结构遭遇地震后不需要修复或适度修复即可恢复其性能的建筑结构,可恢复性能结构的研发和推广应用,不仅可显著减少直接震害损失,而且可显著缩短震后修复周期,为最终实现可恢复城市提供基本技术支持。
[0003] 钢结构由于钢材有良好的韧性、延性和高强度等优点,在地震多发的国家中应用广泛。尤其在地震多发的美国日本等先进国家,利用钢材的延性在城市高架桥建设中,出现了钢结构桥墩。但并不是钢材有良好的延性,钢结构构件就具有良好的抗震性能。在1995年日本阪神大地震中,不但混凝土结构的桥墩遭到了严重损坏,钢结构桥墩也发生了严重屈曲和倒塌。为此,钢结构桥墩的抗震性能得到学者的关注,抗震思路也从只考虑桥墩的极限承载力转向桥墩的延性及地震能量吸收方向。常用的加固方法有钢柱(墩)填充混凝土、加劲肋补强和增加低屈服强度能量吸收节段等,这些加固方法均体现出提高构件的延性而不显著增加其强度的设计思想。对于采用增加能量吸收节段加固的桥墩在遭遇地震时,震后损害检修变得简单,只需检查和修复能量吸收节段,而无需检查桥梁的基础和柱脚的锚固构件。在我国,用钢结构桥墩建设城市高架桥的事例渐多,但是关于钢结构桥墩抗震性能理论方面的研究还很少。
[0004] 在框架结构中,由于基础地梁的刚度远远大于首层钢梁的刚度,反弯点一般位于柱上端,造成柱底弯矩远大于柱顶弯矩。这种情况下,钢柱脚往往难以避免先出现塑性铰导致整个结构失去承载能力,出现倒塌现象。因此柱脚的耗能能力极为重要。
实用新型内容
[0005] 实用新型的目的在于克服现有技术之不足,提供一种损伤可控震损可修的钢柱,当发生小地震时,钢柱和阻尼器共同作用,钢柱和阻尼器均处于弹性状态;当发生强地震时,作为阻尼器耗能板的软钢板由于塑性相对较好,可产生剪切屈服,吸收大部分的地震能量,很好地保护钢柱不发生破坏,抗震性能较好;同时,由于软钢板是可拆卸的,在强地震后,可将被损坏的软钢板取下替换为完好的软钢板,实现震后快速修复。
[0006] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于,包括:钢柱、阻尼器和第一连接板;所述第一连接板均固定在承台上,钢柱与第一连接板之间通过阻尼器连接;所述阻尼器包括多个可拆卸的软钢板,所述软钢板竖直放置。
[0007] 优选的,所述钢柱通过端板2-1与承台连接;传递竖向荷载作用下产生的轴力。
[0008] 优选的,所述钢柱的外侧设有与阻尼器的多个软钢板相连的多个连接板;所述连接板与阻尼器的软钢板相互平行且与钢柱的外侧面相垂直。
[0009] 优选的,所述阻尼器的软钢板通过摩擦型高强度螺栓与所述连接板可拆卸连接。
[0010] 优选的,所述第一连接板为T型连接板,其T型头部通过摩擦型高强度螺栓固定安装在承台上;所述T型连接板的主体通过端板2-2与阻尼器的多个软钢板相连;所述端板2-2通过摩擦型高强度螺栓与T型连接板可拆卸连接。
[0011] 优选的,所述T型连接板的外侧设有多个三角形加劲肋;所述三角形加劲肋与T型连接板的主体垂直设置。
[0012] 优选的,所述阻尼器上的多个软钢板均开设有与水平面平行的多个长槽;所述多个长槽之间的间距及长槽的宽度相同。
[0013] 优选的,所述钢柱为方形柱;所述钢柱的四个侧面板均通过阻尼器与第一连接板相连。
[0014] 本实用新型的有益效果是:本实用新型是一种损伤可控震损可修的钢柱,通过设置阻尼器,当发生小地震时,钢柱和阻尼器共同作用,钢柱和阻尼器均处于弹性状态;当发生强地震时,作为阻尼器耗能板的软钢板由于塑性相对较好,可产生剪切屈服,吸收大部分的地震能量,很好地保护钢柱不发生破坏,抗震性能较好;同时,由于软钢板是可拆卸的,在强地震后,可将被损坏的软钢板取下替换为完好的软钢板,实现震后快速修复。
[0015] 以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明;但本实用新型的一种损伤可控震损可修的钢柱不局限于实施例。
附图说明
[0016] 图1是本实用新型的俯视图;
[0017] 图2是本实用新型的侧视图。
具体实施方式
[0018] 实施例1
[0019] 参见图1至图2所示,本实用新型的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于,包括:钢柱1、阻尼器4和第一连接板5 ;所述第一连接板5固定在承台上,钢柱1与第一连接板5之间通过阻尼器4连接;所述阻尼器4包括多个可拆卸的软钢板,所述软钢板竖直放置。
[0020] 更进一步,所述钢柱1通过端板2-1与承台固定,传递竖向荷载作用下产生的轴力。
[0021] 更进一步,所述钢柱1的外侧设有与阻尼器4的多个软钢板相连的多个连接板3 ;所述连接板3与阻尼器4的软钢板相互平行且与钢柱1的外侧面相垂直。
[0022] 更进一步,所述阻尼器4的软钢板通过摩擦型高强度螺栓与所述连接板3可拆卸连接。
[0023] 更进一步,所述第一连接板5为T型连接板,其T型头部通过摩擦型高强度螺栓固定安装在承台上;所述T型连接板的主体通过端板2-2与阻尼器4的多个软钢板相连;所述端板2-2通过摩擦型高强度螺栓与T型连接板可拆卸连接。
[0024] 更进一步,所述T型连接板的外侧设有多个三角形加劲肋6 ;所述三角形加劲肋6与T型连接板的主体垂直设置。
[0025] 更进一步,所述阻尼器4上的多个软钢板均开设有与水平面平行的多个长槽;所述多个长槽之间的间距及长槽的宽度相同。
[0026] 实施例2
[0027] 所述钢柱1为方形柱;所述钢柱的四个侧面板均通过阻尼器与第一连接板相连。
[0028] 在本实施例中,钢柱1为方形柱。通过端板2-1与承台连接,钢柱1包括四个侧面板,四个侧钢板与端板2-1之间相互焊接在一起。在本实施例中,钢柱1朝向T型连接板的一侧为外侧。
[0029] 钢柱1的每个侧面板分别与T型连接板相对应,钢柱1的外侧设置有连接板3,钢柱1的每个侧钢板和与之相对应的T型连接板之间连接有阻尼器4,即阻尼器4有四个,每个阻尼器4的软钢板数量根据实际需要计算获得。
[0030] 阻尼器4上的软钢板是可拆卸安装的,也即是阻尼器4具有可拆卸的软钢板,软钢板上开设有与水平面平行的长槽,各长槽之间的间距及长槽的宽度分别相同,具体的宽度或间距数值可以根据实际需要计算获得。这样,可使得软钢板在满足结构刚度需求的前提下实现良好的耗能能力。
[0031] 软钢板的可拆卸安装方式可以是常规的方式,在本实施例中,钢柱1的外侧面上设置有与阻尼器4相对应的钢板连接板3,钢板连接板3与软钢板相互平行且与所述钢柱1的外侧面相垂直,软钢板通过摩擦型高强度螺栓与钢板连接板3可拆卸连接。通过上述改进,便于软钢板的可拆卸安装。
[0032] 更进一步,在本实施例中,T型连接板外侧设置有三角形加劲肋6,且垂直于T型连接板表面设置。这样有助于提高T型连接板的平面外刚度,增加T型连接板抵抗局部失稳的能力。
[0033] 本实施例的损伤可控、震损可修的钢柱,其可更换部件(即软钢板)在正常情况下构成了结构柱体的组成部分,在竖向荷载作用下,轴力通过钢柱传递至承台,阻尼器不参与受力;在水平荷载作用下,通过钢柱产生的侧向倾斜,由钢柱带动阻尼器的软钢板产生竖向平面内的剪切变形,提供钢柱的抗弯承载力,通过软钢板屈服产生塑性变形,吸收并耗散大部分的地震能量,保护钢柱不受损坏。
[0034] 当发生小地震时,钢柱和阻尼器共同作用,钢柱(墩)和阻尼器均处于弹性状态;当发生强地震时,作为阻尼器耗能板的软钢板由于塑性相对较好,可产生剪切屈服,吸收大部分的地震能量,很好地保护钢柱不发生破坏,抗震性能较好;同时,由于软钢板是可拆卸的,在强地震后,可将被损坏的软钢板取下换算完好的软钢板,实现震后快速修复。
[0035] 上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种损伤可控震损可修的钢柱,但本实用新型并不局限于实施例,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于,包括:钢柱、阻尼器和第一连接板;所述第一连接板固定在承台上,钢柱与第一连接板之间通过阻尼器连接;所述阻尼器包括多个可拆卸的软钢板,所述软钢板竖直放置。
2.根据权利要求1所述的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于:所述钢柱通过端板2-1与承台连接,传递竖向荷载作用下产生的轴力。
3.根据权利要求1所述的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于:所述钢柱的外侧设有与阻尼器的多个软钢板相连的多个连接板;所述连接板与阻尼器的软钢板相互平行且与钢柱的外侧面相垂直。
4.根据权利要求3所述的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于:所述阻尼器的软钢板通过摩擦型高强度螺栓与所述连接板可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于:所述第一连接板为T型连接板,其T型头部通过摩擦型高强度螺栓固定安装在承台上;所述T型连接板的主体通过端板2-2与阻尼器的多个软钢板相连;所述阻端板2-2通过摩擦型高强度螺栓与T型连接板可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于:所述T型连接板的外侧设有多个三角形加劲肋;所述三角形加劲肋与T型连接板的主体垂直设置。
7.根据权利要求1所述的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于:所述阻尼器上的多个软钢板均开设有与水平面平行的多个长槽;所述多个长槽之间的间距及长槽的宽度相同。
8.根据权利要求1所述的一种损伤可控震损可修的钢柱,其特征在于:所述钢柱为方形柱;所述钢柱的四个侧面板均通过阻尼器与第一连接板相连。
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