CN207794358U - 一种腋撑式承载耗能支撑 - Google Patents

Abstract

一种腋撑式承载耗能支撑，承载耗能支撑包括抗剪支撑钢板、耗能条带钢板和面外约束钢板套，抗剪支撑钢板包括横板和竖板，耗能条带钢板的上端与横板固定，耗能条带钢板的下端与竖板固定，面外约束钢板套的中部设置有腔体空间，耗能条带钢板插入该腔体空间内，面外约束钢板套顶端面与横板的下侧表面预留有一道耗能位移间隙。本实用新型一方面耗能，另一方面防止梁掉落，在梁中预应力筋失效时，抗剪支撑板可以承担梁上传来的剪力，为结构提供第二道防线。在一个梁柱节点可使用一个支撑或多个支撑，多个支撑一起工作时可视为并联体系。该支撑在震后更换时方便迅速，提供了较好的震后可恢复性。

Description

一种腋撑式承载耗能支撑

技术领域

本实用新型属于结构工程减震技术领域，特别是一种增强装配式结构梁柱节点抗剪能力的减震装置。

背景技术

建筑工业化是近年来我国建筑领域的重要理念，其中采用预应力装配的建筑结构具有施工速度快、质量可控等特点，具有广阔的前景。但目前制约预应力装配建筑的瓶颈在于梁、板构件仅靠预应力在梁柱界面上产生的摩擦力来承担竖向荷载，防线单一，可靠性较差。同时仅仅靠预应力张拉形成的结构体系，在连接界面上发生非线性弹性响应，虽然自复位能力较强，但耗能能力较差。在地震作用下，其整体稳定性、耗散地震能量的能力与需求具有较大的差距。

上世纪我国曾推行过装配式结构，这种结构的梁柱多使用预应力筋连接。但这种预应力筋装配式结构在地震作用下耗能能力较低，通过结构自身的形变只能消耗较小的地震能量，结构承受地震而不发生较大损伤的能力低。同时这种装配式结构在地震作用下梁端由于接触面较小很容易出现塑性铰使梁端混凝土过早压溃，混凝土压溃后梁有掉落的危险，导致经济损失及人员伤亡。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种腋撑式承载耗能支撑，要解决现有预应力筋连接梁柱在地震作用下耗能能力较低以及预应力筋拉断使混凝土过早压溃，造成梁掉落最后导致经济损失及人员伤亡的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种腋撑式承载耗能支撑，固定连接在结构柱与结构梁的连接节点腋下处，包括抗剪支撑钢板、耗能条带钢板和面外约束钢板套，

所述抗剪支撑钢板沿结构梁的宽度方向居中设置连接节点腋下处、平行连接节点所在的平面，抗剪支撑钢板包括横板和竖板，横板的上侧表面紧贴在结构梁的下侧表面并通过第一连接件固定连接，竖板的外侧表面紧贴在结构柱的内侧表面并通过第二连接件固定连接，

所述耗能条带钢板在连接节点腋下处斜向设置，耗能条带钢板的上端面紧贴并固定连接在横板的下侧表面上，耗能条带钢板的下端面紧贴并固定连接在竖板的内侧表面上，

所述耗能条带钢板具有尺寸内缩的耗能段，

所述面外约束钢板套的中部、沿耗能条带钢板的斜向设置方向通长具有容纳耗能条带钢板的腔体空间，所述耗能条带钢板插入该腔体空间内，腔体空间的大小以保证耗能条带钢板的四个侧面与腔体空间的四个侧面之间均预留有空隙为准，

所述面外约束钢板套的纵向侧剖面为梯形，其沿耗能条带钢板的斜向设置方向的尺寸小于耗能条带钢板，其底端面与竖板平行、顶紧竖板的内侧表面，其顶端面与横板平行、与横板的下侧表面预留有一道耗能位移间隙。

所述面外约束钢板套是由两块外轮廓相同、相对夹设在耗能条带钢板两侧的侧板固定连接组成，每块侧板的内侧表面中部、沿耗能条带钢板的斜向设置方向均通长设有内凹，该内凹使侧板成为槽板，所述槽板包括槽帮板和槽底板，两侧的槽帮板贴合，两侧的槽底板之间的内凹组成腔体空间。

所述耗能条带钢板整体呈狗骨式，斜向45度设置，由中部的耗能段、两端部的弹性约束段以及尺寸由小到大内凹弧形光滑过渡耗能段与弹性约束段的弹性连接段组成。

所述抗剪支撑钢板为两块一字型板或一体成型的角板。

两侧的槽帮板通过连接螺栓或者焊接固定连接为一体。

所述面外约束钢板套的底端面与竖板的内侧表面焊接固定。

所述腋撑式承载耗能支撑的极限位移不大于耗能位移间隙的允许最大位移。

所述接节点腋下处设有一道腋撑式承载耗能支撑，所述第一连接件设有两列，分别位于面外约束钢板套的两侧，所述第二连接件也设有两列，分别位于面外约束钢板套的两侧，

或者所述接节点腋下处并列设有至少两道腋撑式承载耗能支撑，所述第一连接件设有两列，分别位于所有面外约束钢板套的最外两侧，所述第二连接件也设有两列，分别位于所有面外约束钢板套的最外两侧。

所述第一连接件和第二连接件均为螺栓，相应的横板和竖板上均开有螺栓孔。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型公开了一种腋撑式承载耗能支撑，一方面利用其承载能力承担竖向剪力，形成承担竖向荷载的第二道防线；另一方面，在地震来临时，支撑进入耗能状态，可以耗散大量地震能量，从而对结构地震响应有良好的控制效果。同时为了避免对建筑空间的干扰，选择在梁柱之间的腋下增加该装置，从而形成有效且耗能饱满的塑性铰区，在进行结构设计时可采用现有设计规范和设计软件进行计算，便于推广。本实用新型将建筑结构的地震能量通过耗能支撑消耗，减小主要结构所受的地震应力，避免整体结构损伤，同时减小主体结构混凝土构件的破坏，提升结构整体的抗震能力，震后可以方便更换，甚至小震之后由于支撑未进入塑性可以不用更换，使建筑结构达到震后功能可快速恢复，减少经济损失。

本实用新型的耗能支撑均采用金属构造，其力学特性简单，设计方便，成品形式多变，加工要求较为简单，极高的初始刚度保证了结构在小震作用和风荷载作用下具备足够的刚度限制结构的变形，较小的屈服位移保证其在现浇或预制钢筋混凝土结构中同样可以得到很好的推广。该装置体积小、重量轻，便于施工。本装置也适用于预应力装配式结构体系的抗震加固。

本实用新型可以作为建筑构件设计安装在结构中；也可为已经建成结构的抗震加固。该装置利用梁端转角，使耗能支撑发生形变，耗能板产生与运动方向相反的反力，进行耗能，进而降低结构在地震作用下的位移，减小结构的损伤。在耗能板外侧分别加设一个钢板作为面外约束，使耗能板在受压时仍能稳定的耗能。抗剪支撑板，一方面提供了耗能板的连接，另一方面也提供了梁的抗剪承载力，在梁中预应力筋失效时，抗剪支撑板可以承担梁上传来的剪力，为结构提供第二道防线。在一个梁柱节点可使用一个支撑或多个支撑，多个支撑一起工作时可视为并联体系。该支撑在震后更换时方便迅速，提供了较好的震后可恢复性。

支撑的极限位移不应超过耗能位移间隙的允许最大位移，在一栋建筑一层中所用的所有支撑的刚度可看作单个支撑刚度的并联形式。小震时支撑处于弹性，只提供支撑梁及梁柱节点的弹性力学性能。中震和大震时，支撑应产生形变，进入屈服进行耗能，保护主体结构。

本实用新型适用于装配式预应力结构，且可方便的进行对原有结构加固改造。在结构中通常使用多个支撑，可以多个支撑进行并联，需计算锚孔所需要的长度以承担所需的剪力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为实施例一在图1中的A-A剖面结构示意图。

图3为连接节点腋下处对面外约束钢板套进行局部侧剖的结构示意图。

图4为图3中的B-B剖面的结构示意图。

图5为图3中的C-C剖面的结构示意图。

图6为图3中的D-D剖面的结构示意图。

图7为耗能条带钢板与抗剪支撑钢板连接的结构示意图。

图8为实施例二在图1中的A-A剖面结构示意图。

图9为侧板的结构示意图。

图10为图9的横剖面结构示意图。

附图标记：1－耗能条带钢板、11－耗能段、12－弹性约束段、13－弹性连接段、2－面外约束钢板套、21－槽帮板、22－槽底板、3－抗剪支撑钢板、31－横板、32－竖板、4－腔体空间、5－耗能位移间隙、6－螺栓孔、7－结构柱、8－结构梁、9－第一连接件、10－第二连接件、14－预应力筋。

具体实施方式

实施例一参见图1-7所示，一种梁柱连接结构，梁柱通过预应力筋14连接。一种腋撑式承载耗能支撑，固定连接在结构柱7与结构梁8的连接节点腋下处，包括抗剪支撑钢板3、耗能条带钢板1和面外约束钢板套2。

所述抗剪支撑钢板3沿结构梁8的宽度方向居中设置连接节点腋下处、平行连接节点所在的平面，抗剪支撑钢板包括横板31和竖板32，横板31的上侧表面紧贴在结构梁8的下侧表面并通过第一连接件9固定连接，竖板32的外侧表面紧贴在结构柱7的内侧表面并通过第二连接件10固定连接。

所述耗能条带钢板1在连接节点腋下处斜向设置，耗能条带钢板的上端面紧贴并固定连接在横板31的下侧表面上，耗能条带钢板1的下端面紧贴并固定连接在竖板32的内侧表面上。本实施例中，耗能条带钢板1的横截面为矩形。

所述耗能条带钢板1具有尺寸内缩的耗能段11。所述耗能条带钢板整体呈狗骨式，斜向45度设置，由中部的耗能段11、两端部的弹性约束段12以及尺寸由小到大内凹弧形光滑过渡耗能段11与弹性约束段12的弹性连接段13组成。

所述面外约束钢板套2的中部、沿耗能条带钢板1的斜向设置方向通长具有容纳耗能条带钢板的腔体空间4，所述耗能条带钢板1插入该腔体空间内，腔体空间的大小以保证耗能条带钢板的四个侧面与腔体空间的四个侧面之间均预留有空隙为准。根据受力方向，预留的空隙中，上下侧面的空隙相对较窄，左右两侧的空隙相对较宽。

所述面外约束钢板套2的纵向侧剖面为梯形，其沿耗能条带钢板1的斜向设置方向的尺寸小于耗能条带钢板1，其底端面与竖板32平行、顶紧竖板32的内侧表面，其顶端面与横板31平行、与横板31的下侧表面预留有一道耗能位移间隙5。所述腋撑式承载耗能支撑的极限位移不大于耗能位移间隙5的允许最大位移，允许最大位移即框架结构被破坏时梁端发生转动产生变形，该间隙的设置大小以梁变形后无法触碰到腋撑式承载耗能支撑为准。

面外约束钢板套在重力的作用下会靠紧在竖板的内侧，此时已经可以完成耗能支撑的功能。将面外约束钢板套与竖板的内侧焊接可以进一步防止其位置产生偏移；因此本实施例中所述面外约束钢板套的底端面与竖板的内侧表面焊接固定。

所述抗剪支撑钢板3为两块一字型板或一体成型的角板。本实施例中为一体成型的角板，也可以根据实际情况采用两块一字型板。两者相比，角板可以作为支座，在梁端发生破坏时继续产生支撑梁端的作用。

所述接节点腋下处设有一道腋撑式承载耗能支撑，所述第一连接件9设有两列，分别位于面外约束钢板套2的两侧，所述第二连接件10也设有两列，分别位于面外约束钢板套2的两侧，

所述第一连接件9和第二连接件10均为螺栓，相应的横板和竖板上均开有螺栓孔6。

这种腋撑式承载耗能支撑的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，根据计算设计连接节点腋下处需要设置的腋撑式承载耗能支撑的尺寸和个数；

步骤二，在工厂加工抗剪支撑钢板3、耗能条带钢板1和面外约束钢板套2；

步骤三，耗能条带钢板1插入腔体空间4，使将面外约束钢板套2套在耗能条带钢板1的外侧；

步骤四，将耗能条带钢板1的顶端面与横板31的下侧焊接，将耗能条带钢板1的底端面与竖板32的内侧焊接，面外约束钢板套2在重力的作用下顶在竖板32的内侧，或者将面外约束钢板套2与竖板32的内侧焊接防止位置偏移；面外约束钢板套2与横板之间露出耗能位移间隙5；

步骤五，将制作好的腋撑式承载耗能支撑运至施工现场；

步骤六，将横板31通过第一连接件9固定连接在结构梁的底部，将竖板32通过第二连接件10固定连接在结构柱的内侧部。

实施例二参见图8-10所示，与实施例一不同的是，所述接节点腋下处并列设有两道腋撑式承载耗能支撑，所述第一连接件9设有两列，分别位于所有面外约束钢板套2的最外两侧，所述第二连接件10也设有两列，分别位于所有面外约束钢板套2的最外两侧。

与实施例一不同的是，所述面外约束钢板套2是由两块外轮廓相同、相对夹设在耗能条带钢板1两侧的侧板固定连接组成，每块侧板的横向侧剖面为梯形，其内侧表面中部、沿耗能条带钢板的斜向设置方向均通长设有内凹，该内凹使侧板成为槽板，所述槽板包括槽帮板21和槽底板22，两侧的槽帮板21贴合，两侧的槽底板之间的内凹组成腔体空间4。两侧的槽帮板通过连接螺栓或者焊接固定连接为一体。这种面外约束钢板套2也可以应用在实施例一中，相应的施工方法也按照实施例二的施工方法进行。

这种腋撑式承载耗能支撑的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，根据计算设计连接节点腋下处需要设置的腋撑式承载耗能支撑的尺寸和个数；

步骤二，在工厂加工抗剪支撑钢板3、耗能条带钢板1和面外约束钢板套2；将面外约束钢板套加工为两个侧板，侧板加工成槽板；

步骤三，将耗能条带钢板1的顶端面与横板31的下侧焊接，将耗能条带钢板1的底端面与竖板32的内侧焊接；

步骤四，将两个侧板分别扣在耗能条带钢板1的两侧，耗能条带钢板扣在槽底板22之间，然后固定连接两侧的槽帮板21；面外约束钢板套2在重力的作用下顶在竖板32的内侧，或者将面外约束钢板套2与竖板32的内侧焊接防止位置偏移；面外约束钢板套2与横板之间露出耗能位移间隙5；

步骤五，将制作好的腋撑式承载耗能支撑运至施工现场；

步骤六，将横板31通过第一连接件9固定连接在结构梁的底部，将竖板32通过第二连接件10固定连接在结构柱的内侧部。

Claims (8)

1.一种腋撑式承载耗能支撑，固定连接在结构柱（7）与结构梁（8）的连接节点腋下处，其特征在于：包括抗剪支撑钢板（3）、耗能条带钢板（1）和面外约束钢板套（2），

所述抗剪支撑钢板（3）沿结构梁（8）的宽度方向居中设置连接节点腋下处，抗剪支撑钢板包括横板（31）和竖板（32），横板（31）的上侧表面紧贴在结构梁（8）的下侧表面并通过第一连接件（9）固定连接，竖板（32）的外侧表面紧贴在结构柱（7）的内侧表面并通过第二连接件（10）固定连接，

所述耗能条带钢板（1）在连接节点腋下处斜向设置、平行连接节点所在的平面，耗能条带钢板的上端面紧贴并固定连接在横板（31）的下侧表面上，耗能条带钢板（1）的下端面紧贴并固定连接在竖板（32）的内侧表面上，

所述耗能条带钢板（1）具有尺寸内缩的耗能段（11），

所述面外约束钢板套（2）的中部、沿耗能条带钢板（1）的斜向设置方向通长具有容纳耗能条带钢板的腔体空间（4），所述耗能条带钢板（1）插入该腔体空间内，腔体空间的大小以保证耗能条带钢板的四个侧面与腔体空间的四个侧面之间均预留有空隙为准，

所述面外约束钢板套（2）的纵向侧剖面为梯形，其沿耗能条带钢板（1）的斜向设置方向的尺寸小于耗能条带钢板（1），其底端面与竖板（32）平行、顶紧竖板（32）的内侧表面，其顶端面与横板（31）平行、与横板（31）的下侧表面预留有一道耗能位移间隙（5）。

2.根据权利要求1所述的腋撑式承载耗能支撑，其特征在于：所述面外约束钢板套（2）是由两块外轮廓相同、相对夹设在耗能条带钢板（1）两侧的侧板固定连接组成，每块侧板的内侧表面中部、沿耗能条带钢板的斜向设置方向均通长设有内凹，该内凹使侧板成为槽板，所述槽板包括槽帮板（21）和槽底板（22），两侧的槽帮板（21）贴合，两侧的槽底板之间的内凹组成腔体空间（4）。

3.根据权利要求1或2所述的腋撑式承载耗能支撑，其特征在于：所述耗能条带钢板整体呈狗骨式，斜向45度设置，由中部的耗能段（11）、两端部的弹性约束段（12）以及尺寸由小到大内凹弧形光滑过渡耗能段（11）与弹性约束段（12）的弹性连接段（13）组成。

4.根据权利要求3所述的腋撑式承载耗能支撑，其特征在于：所述抗剪支撑钢板（3）为两块一字型板或一体成型的角板。

5.根据权利要求2所述的腋撑式承载耗能支撑，其特征在于：两侧的槽帮板通过连接螺栓或者焊接固定连接为一体。

6.根据权利要求3所述的腋撑式承载耗能支撑，其特征在于：所述面外约束钢板套的底端面与竖板的内侧表面焊接固定。

7.根据权利要求1所述的腋撑式承载耗能支撑，其特征在于：所述腋撑式承载耗能支撑的极限位移不大于耗能位移间隙（5）的允许最大位移。

8.根据权利要求1-2、4-7任意一项所述的腋撑式承载耗能支撑，其特征在于：所述接节点腋下处设有一道腋撑式承载耗能支撑，所述第一连接件（9）设有两列，分别位于面外约束钢板套（2）的两侧，所述第二连接件（10）也设有两列，分别位于面外约束钢板套（2）的两侧，

或者所述接节点腋下处并列设有至少两道腋撑式承载耗能支撑，所述第一连接件（9）设有两列，分别位于所有面外约束钢板套（2）的最外两侧，所述第二连接件（10）也设有两列，分别位于所有面外约束钢板套（2）的最外两侧，

所述第一连接件（9）和第二连接件（10）均为螺栓，相应的横板和竖板上均开有螺栓孔（6）。