CN220117502U - 一种自复位摇摆子结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种自复位摇摆子结构，包括多个并列设于上层结构与下层结构之间的摇摆柱、埋设于摇摆柱内并且两端分别连接于上层结构与下层结构内的预应力筋、套设于摇摆柱端部的钢套箍、设于上层结构或下层结构与钢套箍之间的角部连接件、设于钢套箍外壁与角部连接件之间的摩擦片，以及设于相邻摇摆柱上角部连接件之间的屈曲约束支撑；其中角部连接件包括角钢，以及斜向连接于角钢两端的耗能加劲肋，耗能加劲肋呈板状并垂直连接于角钢两端；屈曲约束支撑两端分别与相应的耗能加劲肋相连接。与现有技术相比，本实用新型通过设置摩擦片、耗能加劲肋和屈曲约束支撑三种方式来耗散地震能量，极大提高结构的抗震性能。
Description
技术领域
本实用新型属于建筑结构技术领域，涉及一种自复位摇摆子结构。
背景技术
地震是一种严重危及人类生命和财产安全的突发性自然灾害，地震发生具有瞬时性、随机性和不可预测性。随着建筑技术的进步，在地震中建筑倒塌和人员伤亡的数量得到了有效控制，生命安全有了较大保障，但是地震所造成的经济损失和社会影响却仍然十分巨大。过去长期坚持的设计思想，即只以生命安全为目标的抗震设计是远远不够的，抗震设计不仅应确保人身安全，而且必须考虑结构构件破坏所造成的经济损失及其震后修复。
因此，设计一种易于建造和维护、全寿命成本效益高、震后结构零破坏、零残余变形，或破坏很小、稍加修复即可投入使用的可恢复功能结构体系，具有重要价值。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种自复位摇摆子结构。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种自复位摇摆子结构，包括多个并列设于上层结构与下层结构之间的摇摆柱、埋设于摇摆柱内并且两端分别连接于上层结构与下层结构内的预应力筋、套设于摇摆柱端部的钢套箍、设于上层结构或下层结构与钢套箍之间的角部连接件、设于钢套箍外壁与角部连接件之间的摩擦片，以及设于相邻摇摆柱上角部连接件之间的屈曲约束支撑；
所述的角部连接件包括角钢，以及斜向连接于角钢两端的耗能加劲肋，所述的耗能加劲肋呈板状并垂直连接于角钢两端；所述的屈曲约束支撑两端分别与相应的耗能加劲肋相连接。
进一步地，所述的角部连接件包括多个并列连接于角钢两端的耗能加劲肋。
进一步地，所述的摇摆柱端部四周分别设有相应的角部连接件。
进一步地，相对设置的角部连接件之间，通过贯穿摇摆柱端部的对拉螺栓相连接。
进一步地，所述的角部连接件与上层结构或下层结构之间，通过化学锚栓相连接。
进一步地，所述的角钢为Q355型角钢。
进一步地，所述的耗能加劲肋为Q235型钢板。
进一步地，所述的钢套箍为Q355型钢套箍。
进一步地，所述的摇摆柱内埋设有多个并列设置的预应力筋。
进一步地，所述的上层结构与下层结构分别包括框架梁或基础。
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：
1)本实用新型通过设置摩擦片、耗能加劲肋和屈曲约束支撑三种方式来耗散地震能量，极大提高结构的抗震性能。
2)本实用新型通过放松框架柱两端的转动约束形成摇摆柱，并通过设置预应力筋实现摇摆柱在震后自复位的功能，有效提高结构抗震韧性。
3)本实用新型的摩擦片和屈曲约束支撑在震后发生损坏时，可以便捷更换，结构可恢复性良好。
附图说明
图1为实施例中一种自复位摇摆子结构的结构示意图；
图2为实施例中摇摆柱与基础连接处的结构示意图；
图3为实施例中角部连接件的主视结构示意图；
图4为实施例中角部连接件的右视结构示意图；
图中标记说明：
1-摇摆柱、2-框架梁、3-基础、4-钢套箍、5-角部连接件、51-耗能加劲肋、52-角钢、6-摩擦片、7-预应力筋、8-屈曲约束支撑、9-对拉螺栓、10-化学锚栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例以本实用新型上述技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1所示的一种自复位摇摆子结构，包括多个并列设于框架梁2与基础3之间的摇摆柱1、多个并列埋设于摇摆柱1内并且两端分别连接于框架梁2与基础3内的预应力筋7、套设于摇摆柱1端部的钢套箍4、设于框架梁2或基础3与钢套箍4之间的角部连接件5、设于钢套箍4外壁与角部连接件5之间的摩擦片6，以及设于相邻摇摆柱1上角部连接件5之间的屈曲约束支撑8。如图2～3所示，角部连接件5包括角钢52，以及斜向连接于角钢52两端的耗能加劲肋51，耗能加劲肋51呈板状并垂直连接于角钢52两端；屈曲约束支撑8两端分别与相应的耗能加劲肋51相连接。
钢套箍4、角部连接件5与摩擦片6三者形成摩擦副，地震作用下，摇摆柱1发生转动，角部连接件5和钢套箍4间发生相对位移，在对拉螺栓9预紧力的作用下，钢套箍4与摩擦片6间以及角部连接件5与摩擦片6间产生摩擦力，起摩擦耗能作用。
在一些优选的实施例中，为梁-柱和柱-基础节点张开时混凝土发生局部受压破坏，同时提高柱的延性，规定钢套箍4高度不应小于500mm。为避免在地震往复力作用下，钢套箍4先于耗能加劲肋51发生屈服，限定钢套箍4钢材牌号不应小于Q355。
在一些优选的实施例中，摇摆柱1四个角部对称设置预应力筋7。预应力筋7的初始预压力使摇摆柱1在地震作用下发生转动后能够恢复到原先的竖向位置。
更进一步的，由于受到施工因素、材料性能和环境条件的影响，预应力筋7在施工和使用过程中会产生预应力损失，预应力筋7的损失通长为20％左右，为避免扣除预应力损失后，张拉控制应力取值过低，影响预应力筋7充分发挥作用，限定预应力筋7的张拉控制应力不应小于0.3fptk。
更进一步的，为避免预应力筋7的预压力过大，超过摇摆柱1的承载能力，规定施加预应力后的轴压力不应大于摇摆柱1轴压比对应的轴压力限值。
进一步的，相邻摇摆柱1之间应设置屈曲约束支撑8。框架柱释放端部约束形成摇摆柱1后，结构抗侧刚度减小，层间位移角等指标难以满足规范要求，为此在两相邻摇摆柱1之间设置屈曲约束支撑8，形成自复位摇摆子结构。摇摆柱1承担重力等竖向荷载，屈曲约束支撑8承担地震等水平荷载，并提供结构侧向刚度和回复力，消除残余变形。震后损伤集中在自复位支撑部件，易于快速修复或更换。
更进一步的，为防止相邻摇摆柱1之间形成机构，应在摇摆柱1间设置支撑，支撑形式宜采用单斜杆式以便有效提高抗侧刚度。
在一些具体的实施例中，角部连接件5包括多个并列连接于角钢52两端的耗能加劲肋51。多个耗能加劲肋51与角钢52焊接连接。
在一些具体的实施例中，摇摆柱1端部四周分别设有相应的角部连接件5。并且优选的，相对设置的角部连接件5之间，通过贯穿摇摆柱1端部的对拉螺栓9相连接。对拉螺栓9在安装时需施加预紧力。
进一步优选的，角部连接件5与框架梁2或基础3之间，通过化学锚栓10相连接，可限制摇摆柱1的平动位移。
在一些具体的实施例中，摇摆柱1为释放端部弯矩的框架柱。进一步地，摇摆柱1在地震作用下发生转动，角部连接件5整体呈楔形，在受到较大的面外荷载作用时，设置板状耗能加劲筋51可提高角部连接件5的面外刚度，同时为屈曲约束支撑8与摇摆柱1的连接提供过渡作用。
在一些优选的实施例中，耗能加劲肋51钢材牌号不应大于Q235，角钢52钢材牌号不应小于Q355。耗能加劲肋51在摇摆柱1发生转动时会反复处于拉压受力状态，为此可将耗能加劲肋51设置成耗能构件，从而提高整个子结构的耗能能力。耗能加劲肋51成为耗能构件的必要条件是其承载力低于与其相连构件的承载力，为此限定耗能加劲肋51钢材牌号不应大于Q235，与其相连的角钢52钢材牌号不应小于Q355。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自复位摇摆子结构，其特征在于，包括多个并列设于上层结构与下层结构之间的摇摆柱(1)、埋设于摇摆柱(1)内并且两端分别连接于上层结构与下层结构内的预应力筋(7)、套设于摇摆柱(1)端部的钢套箍(4)、设于上层结构或下层结构与钢套箍(4)之间的角部连接件(5)、设于钢套箍(4)外壁与角部连接件(5)之间的摩擦片(6)，以及设于相邻摇摆柱(1)上角部连接件(5)之间的屈曲约束支撑(8)；
所述的角部连接件(5)包括角钢(52)，以及斜向连接于角钢(52)两端的耗能加劲肋(51)，所述的耗能加劲肋(51)呈板状并垂直连接于角钢(52)两端；所述的屈曲约束支撑(8)两端分别与相应的耗能加劲肋(51)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的角部连接件(5)包括多个并列连接于角钢(52)两端的耗能加劲肋(51)。
3.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的摇摆柱(1)端部四周分别设有相应的角部连接件(5)。
4.根据权利要求3所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，相对设置的角部连接件(5)之间，通过贯穿摇摆柱(1)端部的对拉螺栓(9)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的角部连接件(5)与上层结构或下层结构之间，通过化学锚栓(10)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的角钢(52)为Q355型角钢。
7.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的耗能加劲肋(51)为Q235型钢板。
8.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的钢套箍(4)为Q355型钢套箍。
9.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的摇摆柱(1)内埋设有多个并列设置的预应力筋(7)。
10.根据权利要求1所述的一种自复位摇摆子结构，其特征在于，所述的上层结构与下层结构分别包括框架梁(2)或基础(3)。
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