一种用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置，包括木柱与木梁构成的木构架，在木柱和木梁上分别通过木柱连接件和木梁连接件连接有超塑性屈曲约束支撑装置，超塑性屈曲约束支撑装置通过超塑性屈曲约束支撑中心连接支撑连接盘固定在木构架上。该支撑装置可以有效地减小木构架本身的地震响应，支撑连接盘能有效防止支撑装置发生平面外倾覆，对支撑装置的稳定性提供了安全保证。该装置可用于古建筑木构架的修缮加固，能够解决现有木构架加固方式中存在的榫卯节点刚度大、残余变形大、加固效果不明显等问题。残余变形大、加固效果不明显等问题。残余变形大、加固效果不明显等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置


[0001]本技术属于古建筑木结构加固修缮领域，涉及一种支撑装置，具体涉及一种可更换的超塑性屈曲约束支撑装置加固古建筑木构架。

技术介绍

[0002]中国古代建筑不仅仅是建筑实体，而且还是中国传统文化中的重要一员。几千年来的沧桑变迁中至今留存下来的古建筑，是我国文明历史演变和沉淀的无声见证者。中国古代建筑以木构架结构为主，即采用木柱、木梁构成房屋的框架，其主要包括抬梁式构架、穿斗式构架和井干式构架。木构架作为建筑结构的重要构件，具有重要的传力和受力作用，是支撑整个结构的核心部分。
[0003]古建筑木构架在地震作用下通过榫卯节点的摩擦挤压消耗地震能量，使得木构架具有良好的减震耗能能力。但是由于古代木结构构架的建造年限较长，加上木材本身强度较低，榫卯节点容易发生腐朽、松动等损伤，降低了木构架结构的整体承载能力以及抗侧能力。部分学者采用碳纤维布、角钢、扁铁等对梁柱节点进行加固，但是该加固方法限制了节点的转动自由度，增大了木构架节点在地震作用下的响应。部分学者采用钢杆或铁杆支撑沿木构架对角线方向加固，增强了木构架的承载力，但是木构架的位移延性和耗能能力没有得到提升。另外，铁杆外部没有屈曲约束，容易造成铁杆失稳。此外加固过程中在木构架上开槽打孔，对木构架的外观造成一定的破坏。
[0004]鉴于此，有必要提出一种新型的加固方法，在不破坏木构架本身的基础上，能有效地提高木构架的抗侧刚度、抗侧承载力、位移延性、耗能能力与整体稳定性，且加固构件可更换，易于震后维修恢复。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本技术的目的在于，提供一种可更换的超塑性屈曲约束支撑装置，用于加固古建筑木构架。通过在支撑外部设置约束装置，构成屈曲约束支撑，利用支撑内部超塑性合金芯板受拉和受压下均能屈服的特点消耗地震能量，支撑外部约束装置约束芯板受压屈曲，因此屈曲约束支撑滞回性能优良，耗能能力强，整体稳定性好。此外，屈曲约束支撑自身的承载力与刚度的分离，在不增加结构刚度的情况下可以满足结构承载力的要求，有效地减小了木构架的地震响应。
[0006]本技术的目的是通过下述技术方案来实现的：
[0007]本技术给出一种用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置，包括木柱与木梁构成的木构架，在木柱和木梁上分别通过木柱连接件和木梁连接件连接有超塑性屈曲约束支撑装置，所述超塑性屈曲约束支撑装置通过超塑性屈曲约束支撑中心连接支撑连接盘固定在木构架上。
[0008]作为优选的方案，所述超塑性屈曲约束支撑包括面板、侧面固定板、端部固定板、超塑性合金芯板和端板，一对面板夹持超塑性合金芯板，并通过一对侧板和一对端部固定
板将超塑性合金芯板紧固在一对面板内部。
[0009]作为优选的方案，所述超塑性合金芯板为带有中间段开孔的直柄钳结构，超塑性合金芯板的两端部为凹形卡槽，端板通过高强螺栓连接在凹形卡槽中。
[0010]作为优选的方案，所述端部固定板为中部带有条形孔的矩形板，矩形板上设有螺丝孔。
[0011]作为优选的方案，所述面板内侧面上设有超塑性合金芯板卡槽，连接有端板的超塑性合金芯板卡在卡槽中，且端板穿入端部固定板，并通过螺丝将一对面板、端部固定板与超塑性合金芯板连接在一起。
[0012]作为优选的方案，一对侧面固定板通过螺丝连接在夹持有超塑性合金芯板的面板两侧。
[0013]作为优选的方案，所述支撑连接盘由两个相同大圆盘之间连接一个小圆盘构成，大圆盘与小圆盘圆心共轴连接。
[0014]作为优选的方案，所述超塑性屈曲约束支撑的端板伸入支撑连接盘中，通过高强螺栓固定连接。
[0015]作为优选的方案，木梁和木柱连接件包括分别连接木梁和木柱的矩形连接板和弧形连接板，以及连接超塑性屈曲约束支撑的扇形连接板。
[0016]与现有技术相比，本技术支撑装置的搭设安装对古建筑原貌造成的二次破坏较小，同时在地震作用下，塑性变形能够集中在超塑性合金芯板开孔处，可以有效地减小木构架本身的地震响应，支撑连接盘可以保证屈曲约束支撑装置的四肢变形协调，同时能有效防止支撑装置发生平面外倾覆，对支撑装置的稳定性提供了安全保证。该装置施工方便，加固效果显著，装置各部分构件可更换，易于震后维修恢复，具有良好的社会及经济效益。
[0017]本技术所提供的一种加固古建筑木构架的超塑性屈曲约束支撑装置，具有以下优点：
[0018]1.超塑性屈曲约束支撑装置中采用的木梁连接件和木柱连接件，安装简单，无需在木构架上开孔，不会造成二次破坏，符合“不改变文物原状”的加固要求。
[0019]2.木梁连接件和木柱连接件对木构架的榫卯节点起到一定的加固效果，并且不会约束节点的活动自由度。
[0020]3.相比于普通钢材、铝材等材料，超塑性合金具有加工易成型、变形性能优良、变形后内部无残余应力以及大延伸率等特点，即使经过多次塑性变形过程，也不会产生机械性能的退化。此外，超塑性合金的性能受外界温度变化的影响较小，因此超塑性合金非常适合用作屈曲约束支撑的核心芯板材料。
[0021]4.相比于传统的加固方式，普通支撑在低周反复荷载作用下滞回性能较差，屈曲约束支撑能全面提高古建筑木构架在地震作用下的滞回性能和受力性能，其耗能效果显著，承载力提升明显。
[0022]5.核心芯板单元纵向开孔率在30％
‑
55％，开孔数在5
‑
9个时，支撑可获得更好的受力性能和滞回性能，耗能能力进一步增强。地震作用下，塑性变形主要集中在超塑性合金芯板开孔处，有效地减小了结构本身的地震响应，对木构架起到保护作用，同时易于震后维修恢复。
[0023]6.支撑连接盘保证屈曲约束支撑装置的四肢变形协调，能够有效地发挥出超塑性
屈曲约束支撑的优良性能，同时能有效防止支撑装置发生平面外失稳。
[0024]7.该装置施工方便，装置的各部分构件通过高强螺栓连接，实现了可更换效果，同时保证了连接强度，加固效果显著，具有良好的社会及经济效益。
附图说明
[0025]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术的不当限定，在附图中：
[0026]图1是本技术的实施例的装置搭设图；
[0027]图2是本技术的实施例的木梁连接件的结构示意图；
[0028]图3是本技术的实施例的木柱连接件的结构示意图；
[0029]图4是本技术的实施例的超塑性屈曲约束支撑的结构示意图；
[0030]图5是本技术的实施例的超塑性合金芯板的结构示意图；
[0031]图6是本技术的实施例的支撑连接盘的结构示意图。
[0032]图中的附图标记分别表示：1
‑
木柱，2
‑
木梁，3
‑
木梁连接件，4
‑
木柱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置，其特征在于，包括木柱(1)与木梁(2)构成的木构架，在木柱(1)和木梁(2)上分别通过连接件连接有超塑性屈曲约束支撑装置，所述超塑性屈曲约束支撑装置通过超塑性屈曲约束支撑(5)中心连接支撑连接盘(6)固定在木构架上。2.根据权利要求1所述的用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置，其特征在于，所述超塑性屈曲约束支撑(5)包括面板(5
‑
1)、侧面固定板(5
‑
4)、端部固定板(5
‑
5)、超塑性合金芯板(5
‑
2)和端板(5
‑
3)，一对面板(5
‑
1)夹持超塑性合金芯板(5
‑
2)，并通过一对侧面固定板(5
‑
4)和一对端部固定板(5
‑
5)将超塑性合金芯板(5
‑
2)紧固在一对面板(5
‑
1)内部。3.根据权利要求2所述的用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置，其特征在于，所述超塑性合金芯板(5
‑
2)为带有中间段芯板开孔(5
‑
8)的直柄钳结构，超塑性合金芯板(5
‑
2)的两端部为凹形卡槽，端板(5
‑
3)通过M10高强螺栓(5
‑
7)连接在凹形卡槽中。4.根据权利要求2所述的用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置，其特征在于，所述端部固定板(5
‑
5)为中部带有条形孔的矩形板，矩形板上设有螺丝孔。5.根据权利要求2所述的用于古建筑木构架的可更换超塑性屈曲约束支撑装置，其特征在于，所述面板(5
‑
1)内侧面上设有超塑性合金芯板(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛建阳，郭瀚泽，吴晨伟，宋德军，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：