本发明专利技术公开了一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构，该结构具有足够耗能能力和侧向刚度，易于震后修复，在地震设防区具有很好的应用前景，其包括相对设置的两个组合柱，以及固定于两个所述组合柱之间的框架梁，所述框架梁和两个所述组合柱形成框架结构，还包括耗能板和至少四个防屈曲支撑，至少四个所述防屈曲支撑沿所述框架结构的对角线方向布置，所述耗能板位于至少四个所述防屈曲支撑之间，所述防屈曲支撑的一端固定于所述组合柱的柱脚或所述组合柱与所述框架梁的节点处，所述防屈曲支撑的另一端固定于所述耗能板。
【技术实现步骤摘要】
一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构
本专利技术涉及结构抗震领域，具体涉及一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构。
技术介绍
钢板剪力墙结构作为一种抗侧力结构体系，在遭遇地震时，内置薄钢板屈曲变形，形成沿对角线方向的拉力带来消耗地震能量。真正发挥塑性变形吸收能量的是钢板对角线拉力带和中央区域，钢板剩余的面积没有充分发挥作用，因此需合理去除不能充分发挥作用的板墙部分，让钢板墙拉力带和中央区域充分发挥作用。拉力带的耗能作用发挥与边缘柱刚度密切相关，而在现有设计中，钢板墙的竖向边缘构件基本都采用型钢柱，往往不足以提供足够的强度、刚度，故难以有效实现锚固钢板墙的主要功能，容易造成在大震下边缘柱发生破坏而无法有效发挥钢板剪力墙墙优越的能量耗散性。而拉力带的受力与支撑受力相似，而且拉力带基本没有受压能力，只能单向工作，所以需要让拉力带具有全过程工作的能力；同时，在水平荷载作用下，薄钢板始终伴随较大的平面外变形和类似击鼓的屈曲声响。这意味着在较大风荷载或地震作用下,使用性不佳，居住舒适度不理想。随着荷载方向的变化，钢板剪力墙的内置钢板沿两条对角线方向交替出现鼓起的拉力带，拉力带交汇处由于反复的凹凸变形引起折角破坏而开裂，影响结构的耗能性能，增加震后维修困难。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构，该结构具有足够耗能能力和侧向刚度，易于震后修复，在地震设防区具有很好的应用前景。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案为：包括相对设置的两个组合柱，以及固定于两个所述组合柱之间的框架梁，所述框架梁和两个所述组合柱形成框架结构，还包括耗能板和至少四个防屈曲支撑，至少四个所述防屈曲支撑沿所述框架结构的对角线方向布置，所述耗能板位于至少四个所述防屈曲支撑之间，所述防屈曲支撑的一端固定于所述组合柱的柱脚或所述组合柱与所述框架梁的节点处，所述防屈曲支撑的另一端固定于所述耗能板。进一步地，所述防屈曲支撑包括内核管、外套管和多个约束环，多个所述约束环沿所述内核管的轴向间隔固定套设，所述外套管固定套设于多个所述约束环，且所述内核管的轴向两端分别伸出所述外套管设定长度，所述内核管的轴向一端固定于所述组合柱的柱脚或所述组合柱与所述框架梁的节点处，所述内核管的轴向另一端固定于所述耗能板。进一步地，所述外套管的中间位置和中间的所述约束环均设置有销孔，定位销依次插接于所述外套管的所述销孔和中间的所述约束环的所述销孔，并且所述定位销焊接于所述外套管。进一步地，所述内核管为实心圆钢，所述内核管的横截面积A满足：A＝kKFh/2Esinθcos2θ，其中，k取3～5，KF为所述框架结构的抗侧刚度，h为所述组合柱的高度，E为所述防屈曲支撑的弹性模量，θ取30°～60°，所述内核管的直径和所述约束环的内径均为所述约束环的壁厚t1和所述外套管的壁厚t2取1/18d～1/12d，所述内核管与所述外套管的间隙取所述约束环的壁厚t1，所述约束环的轴向长度L满足：50mm≤L≤150mm。进一步地，所述组合柱的柱脚和所述组合柱与所述框架梁的节点处固定设置有连接板，所述内核管的轴向一端和所述连接板均设置有连接孔，且所述内核管的轴向一端还设置有安装槽，所述连接板插接于所述安装槽，且销钉依次插接于所述连接板的所述连接孔和所述内核管的所述连接孔。进一步地，所述销钉的直径为D，所述内核管的轴向两端分别伸出所述外套管的端部3D的长度。进一步地，所述内核管的轴向另一端固定设置有端板，所述耗能板的边角固定设置有翼缘板，所述端板与所述翼缘板对接并通过螺栓固定连接。进一步地，所述连接板和所述端板的厚度t3＝1/8d～1/6d。进一步地，所述耗能板为低屈服点材料制成的方板，所述耗能板的长边长度为a，短边长度为b，满足：1≤a/b≤3，且a和b均不超过所述框架梁的长度的1/3和所述组合柱的高度的1/3。进一步地，所述组合柱包括H型钢，以及外包于H型钢的混凝土。与现有技术相比，本专利技术利用框架梁和两个组合柱形成框架结构作为承载主体，利用组合柱替换传统钢板剪力墙结构中的竖向约束构件，至少四个防屈曲支撑沿框架结构的对角线方向布置，耗能板连接于至少四个防屈曲支撑之间，利用耗能板和至少四个防屈曲支撑形成耗能结构，耗能板作为第一耗能元件能够先于防屈曲支撑及主体框架结构进行剪切屈服并耗散能量，防屈曲支撑作为第二耗能元件补充耗能，提高整体结构的抗震性能，防屈曲支撑沿对角斜向设置，采用斜向的防屈曲支撑模拟钢板剪力墙受侧向力后形成的斜向拉力场，耗散地震能量，利用防屈曲支撑的优良耗能能力，提升整体结构的抗震性能，形成具有足够耗能能力和侧向刚度的抗震结构体系，本专利技术将钢板剪力墙结构屈曲后主要受力的拉力带和中央耗能区域分别用防屈曲支撑和耗能板替换，实现了将结构非弹性变形定位在耗能板和防屈曲支撑的目的，体现了耗能板和防屈曲支撑作为抗震延性保险丝而保护其余结构构件安全的功能，提高结构抗震性态水准，且耗能板和防屈曲支撑能够在震后快速修复替换，在地震设防区具有很好的应用前景。进一步地，防屈曲支撑包括内核管、外套管和多个约束环，外套管位于外侧，内核管在内测，多个约束环间隔布置于内核管和外套管之间，以使防屈曲支撑受压时屈服而不屈曲、延性好、具有优良耗能能力，保证了整个结构在受侧向力时防屈曲支撑承受的轴力作用的强度，减少了弯矩的产生，形成的斜向拉力场耗散地震能量，更加提高了防屈曲支撑的耗能能力，提升了整个结构的抗震性能。进一步地，外套管的中间位置和中间的约束环通过定位销固定连接，以防止外套管的滑动，提高了防屈曲支撑的稳定可靠性。进一步地，利用连接板、端板、翼缘板、销钉、螺栓等实现防屈曲支撑与框架结构和耗能板的连接，保证了在框架结构受侧向力时，将侧向力能过传递至防屈曲支撑的轴向，使防屈曲支撑主要承受轴力作用，减少了弯矩的产生从而保证屈曲约束支撑的耗能能力，以可靠地形成的斜向拉力场耗散地震能量，同时实现震后快速修复替换。另外，内核管的轴向一端还设置有安装槽，连接板插接于安装槽，更加保证了防屈曲支撑与框架结构的连接可靠性。进一步地，组合柱采用H型钢外包混凝土形成的组合柱，代替传统的钢板剪力墙结构中的竖向约束构件，增强竖向约束构件的承载能力和抗弯刚度，可更大程度发挥整体结构的抗震性能。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图；图2是本专利技术实施例的防屈曲支撑的结构示意图；图3是本专利技术实施例的防屈曲支撑的局部结构示意图；图4是本专利技术实施例的耗能板的结构示意图；其中，1-框架梁、2-组合柱、3-防屈曲支撑、4-耗能板、5-销钉、6-内核管、7-约束环、8-外套管、9-定位销、10-连接板、11-端板、12-连接孔、13-安装槽、14-翼缘板。具体实施方式下面结合说明书附图和具体的实施例对本专利技术作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构，其特征在于，包括相对设置的两个组合柱(2)，以及固定于两个所述组合柱(2)之间的框架梁(1)，所述框架梁(1)和两个所述组合柱(2)形成框架结构，还包括耗能板(4)和至少四个防屈曲支撑(3)，至少四个所述防屈曲支撑(3)沿所述框架结构的对角线方向布置，所述耗能板(4)位于至少四个所述防屈曲支撑(3)之间，所述防屈曲支撑(3)的一端固定于所述组合柱(2)的柱脚或所述组合柱(2)与所述框架梁(1)的节点处，所述防屈曲支撑(3)的另一端固定于所述耗能板(4)。/n
【技术特征摘要】
1.一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构，其特征在于，包括相对设置的两个组合柱(2)，以及固定于两个所述组合柱(2)之间的框架梁(1)，所述框架梁(1)和两个所述组合柱(2)形成框架结构，还包括耗能板(4)和至少四个防屈曲支撑(3)，至少四个所述防屈曲支撑(3)沿所述框架结构的对角线方向布置，所述耗能板(4)位于至少四个所述防屈曲支撑(3)之间，所述防屈曲支撑(3)的一端固定于所述组合柱(2)的柱脚或所述组合柱(2)与所述框架梁(1)的节点处，所述防屈曲支撑(3)的另一端固定于所述耗能板(4)。
2.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构，其特征在于，所述防屈曲支撑(3)包括内核管(6)、外套管(8)和多个约束环(7)，多个所述约束环(7)沿所述内核管(6)的轴向间隔固定套设，所述外套管(8)固定套设于多个所述约束环(7)，且所述内核管(6)的轴向两端分别伸出所述外套管(8)设定长度，所述内核管(6)的轴向一端固定于所述组合柱(2)的柱脚或所述组合柱(2)与所述框架梁(1)的节点处，所述内核管(6)的轴向另一端固定于所述耗能板(4)。
3.根据权利要求2所述的一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构，其特征在于，所述外套管(8)的中间位置和中间的所述约束环(7)均设置有销孔，定位销(9)依次插接于所述外套管(8)的所述销孔和中间的所述约束环(7)的所述销孔，并且所述定位销(9)焊接于所述外套管(8)。
4.根据权利要求3所述的一种屈曲约束支撑和耗能板的组合抗侧力结构，其特征在于，所述内核管(6)为实心圆钢，所述内核管(6)的横截面积A满足：A＝kKFh/2Esinθcos2θ，其中，k取3～5，KF为所述框架结构的抗侧刚度，h为所述组合柱(2)的高度，E为所述防屈曲支撑(3)的弹性模量，θ取30°～60°，所述内核管(6)的直径和所述约束环(7)的内径均为所述约束环(7)的壁厚t1和所述外套管(8)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷占忠，杨博，汪强，冯大哲，黄兆升，杨元普，徐少波，李魁，崔宗豪，杨永安，孙宝悦，李鑫炜，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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