一种带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的制作方法

本实用新型涉及建筑结构抗震技术领域，尤其是涉及一种带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构。

背景技术：

目前，我国是地震多发的国家，建设震后可康复的建筑是国内外工程抗震领域学者和工程师的共同愿望。防屈曲支撑是一种高效稳定的金属消能阻尼器，既可在小震下为结构提供抗侧刚度，也可在中、大震下通过金属拉压屈服机制消耗地震能量。一般，防屈曲支撑1可采用单斜(如图1所示)、人字形(如图2所示)或V字形(如图3所示)布置。由于防屈曲支撑在中大震下已进入塑性，导致结构整体存在较大的残余变形而难以修复,此外，即便安装了防屈曲支撑的主体结构在大震下仍难免产生损伤破坏(如梁端塑性铰位置)，因此即便拆除防屈曲支撑后，主体结构仍然难以自行复位，震后仍需花费大量人力、物力对其进行主体结构修复，影响建筑物的震后投入使用。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构，以解决现有技术中存在的主体框架结构在中大震下存在残余变形而难以修复,需花费大量人力、物力对主体结构进行修复等技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案；

本实用新型提供了一种带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构，包括横梁、立柱和自复位防屈曲腋撑构件；

所述横梁与所述立柱相铰接连接以形成钢框架；

所述自复位防屈曲腋撑构件呈人字形，且分别通过第一节点板与所述横梁相连接，并通过两个第二节点板与所述横梁两侧的所述立柱相连接。

在上述技术方案中，进一步的，所述自复位防屈曲腋撑构件包括至少一个核心钢管、至少一个约束钢管、至少两个限位螺栓、至少一个高强螺杆和至少两个端板；

所述约束钢管套在所述核心钢管的外侧，并通过两个所述限位螺栓分别穿过所述约束钢管和所述核心钢管固定连接，两个所述端板分别设置在所述核心钢管的两端，且所述高强螺杆从所述核心钢管的一侧端板依次穿过核心钢管和另一侧的端板用螺母进行锁紧固定，且对所述高强螺杆施加预紧力，以使所述核心钢管的两侧端板对所述核心钢管产生预压作用。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述自复位防屈曲腋撑构件还包括至少两个限位钢管，所述限位钢管分别套设在所述核心钢管的两端，并与所述端板相焊接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述限位钢管与所述约束钢管的直径相同。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述端板上远离所述约束钢管的一侧连接有焊接钢管，每一所述连接钢管分别与所述第一节点板和第二节点板相焊接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述连接钢管的自由端开有长槽孔，所述长槽孔能够分别与所述第一节点板和第二节点板进行插装配合。

在上述任一技术方案中，进一步的，每一所述连接钢管分别与所述第一节点板和第二节点板相焊接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述端板与所述螺母之间设置有垫板。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述核心钢管、约束钢管、限位钢管和连接钢管为高强材料制成的圆管或方管中的一种。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述端板的形状呈圆形或矩形设置，且所述端板的直径大于所述限位钢管的直径。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构，梁与立柱之间采用铰接连接以形成钢框架，自复位防屈曲腋撑构件呈人字形，且分别通过第一节点板与横梁相连接，并通过两个第二节点板与横梁两侧的立柱相连接，通过以上设置，可减少自复位支撑在地震下的变形需求，使在结构中、大震后拥有自复位功能，大大减少了残余变形(理论上为零)；与现有的自复位防屈曲支撑框架结构相比，本实用新型通过改变自复位防屈曲支撑的构造和布置形式，避免了传统自复位防屈曲支撑的构造复杂和无法满足变形需求等问题，施工安装方便快捷。

另外，本实用新型的优点具体表现在以下几个方面：

1、通过高强螺杆预拉力与高强核心钢管预压力之间的力自平衡方式提供复位能力，构造更简单，且便于工厂施工；

2、自复位防屈曲腋撑中的受压核心钢管采用高强钢材制作而成，其强度与高强螺杆相当，可在拉压两个方向实现相近的自复位变形能力；

3、把传统自复位防屈曲支撑的斜撑布置形式改为在梁柱节点区域的腋撑布置形式，可降低主体结构地震变形所产生的支撑轴向变形需求，从而提升主体结构的自复位能力，避免因预拉力损失而引起的自复位能力丧失问题，也避免了传统斜撑布置对建筑立面和视觉通透性不利影响；

4、梁柱节点采用铰接形式，可避免地震中梁柱弯矩引起的梁端塑性损伤，并通过自复位腋撑对梁柱节点提供弹性转动刚度；

5、通过在连接钢管处设置纵向槽型孔，便于自复位防屈曲支撑与节点板的现场插装和焊缝连接，施工方便；

6、由于地震中的主体结构和自复位防屈曲腋撑构件始终保持弹性，可实现震后建筑物功能的自恢复，而无需进行震后修复，经济性十分突出。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中单斜布置的防屈曲框架结构示意图；

图2为现有技术中人字形布置的防屈曲支撑框架结构示意图；

图3为现有技术中V字形布置的防屈曲支撑框架结构示意图；

图4为本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的结构示意图；

图5为本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的自复位防屈曲腋撑构件的一视角结构示意图；

图6为图5中A-A向的剖视结构示意图；

图7为图5中B-B向的剖视结构示意图；

图8为图5中C-C向的剖视结构示意图；

图9为图5中D-D向的剖视结构示意图；

图10为图5中E-E向的剖视结构示意图；

图11为图5中F-F向的剖视结构示意图；

图12为本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的自复位防屈曲腋撑构件的另一视角结构示意图；

图13为本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的自复位防屈曲腋撑构件的装配流程示意图一；

图14为本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的自复位防屈曲腋撑构件的装配流程示意图二；

图15为本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的自复位防屈曲腋撑构件的装配流程示意图三；

图16为本实用新型的一实施例提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构的结构示意图。

附图标记：

1-防屈曲支撑；2-自复位防屈曲腋撑构件；21-核心钢管；22-约束钢管；23-限位螺栓；24-高强螺杆；25-端板；26-限位钢管；27-连接钢管；271-长槽孔；28-垫板；3-横梁；4-立柱；5-第一节点板；6-第二节点板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。

实施例一

如图4-16所示，本实施例提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构，包括横梁3、立柱4和自复位防屈曲腋撑构件2；

所述横梁3与所述立柱4相铰接连接以形成钢框架；

所述自复位防屈曲腋撑构件2呈人字形，且分别通过第一节点板5与所述横梁3相连接，并通过两个第二节点板6与所述横梁3两侧的所述立柱4相连接。

在上述实施例的基础上的一个可选的实施方式中，如图5-16所示，所述自复位防屈曲腋撑构件2包括至少一个核心钢管21、至少一个约束钢管22、至少两个限位螺栓23、至少一个高强螺杆24和至少两个端板25；

所述约束钢管22套在所述核心钢管21的外侧，并通过两个所述限位螺栓23分别穿过所述约束钢管22和所述核心钢管21固定连接，两个所述端板25分别设置在所述核心钢管21的两端，且所述高强螺杆24从所述核心钢管21的一侧端板25依次穿过核心钢管21和另一侧的端板25用螺母进行锁紧固定，且对所述高强螺杆24施加预紧力，以使所述核心钢管21的两侧端板25对所述核心钢管21产生预压作用。

进一步的改进，如图12所示，所述自复位防屈曲腋撑构件2还包括至少两个限位钢管26，所述限位钢管26分别套设在所述核心钢管21的两端，并与所述端板25相焊接，所述限位钢管26与所述约束钢管22的直径相同。通过高强螺杆24预拉力与高强核心钢管21预压力之间的力自平衡方式提供复位能力，构造更简单，且便于工厂施工，自复位防屈曲腋撑构件2中的受压核心钢管21采用高强钢材制作而成，其强度与高强螺杆24相当，可在拉压两个方向实现相近的自复位变形能力。

在上述实施例的基础上，所述端板25上远离所述约束钢管22的一侧焊接有连接钢管27，每一所述连接钢管27分别与所述第一节点板5和第二节点板6相焊接。

具体地，如图12所示，所述连接钢管27的自由端开有长槽孔271，所述长槽孔271能够分别与所述第一节点板5和第二节点板6进行插装配合。通过在连接钢管27处设置纵向槽型孔即长槽孔271，便于自复位防屈曲支撑与节点板的现场插装和焊缝连接，施工方便。

更具体地，每一所述连接钢管27分别与所述第一节点板5和第二节点板6相焊接。把传统自复位防屈曲支撑的斜撑布置形式改为在梁柱节点区域的腋撑布置形式，可降低主体结构地震变形所产生的支撑轴向变形需求，从而提升主体结构的自复位能力，避免因预拉力损失而引起的自复位能力丧失问题，也避免了传统斜撑布置对建筑立面和视觉通透性不利影响；

在上述实施例的基础上的一个可选的实施方式中，如图12-15所示，所述端板25与所述螺母之间设置有垫板28。

垫板28的设置，防止了螺母与高强螺杆24之间的松动，提高了产品的可靠性。

在上述实施例的基础上的一个可选的实施方式中，所述核心钢管21、约束钢管22、限位钢管26和连接钢管27为高强材料制成的圆管或方管中的一种。

所述端板25的形状呈圆形或矩形设置，且所述端板25的直径大于所述限位钢管26的直径。

需要说明的是，上述的钢管也可以呈正多边形或其它形状，对于本领域的技术人员来说，均在本实用新型的保护范围之内。

具体而言，传统技术手段是在防屈曲支撑上设置预应力钢绞线形成自复位装置，进而形成自复位防屈曲支撑构件。但以往研究表明，大震下，自复位防屈曲支撑结构的层间位移可达到2％，此变形需求甚至会超过钢绞线的弹性变形能力而令其也进入屈服，从而失去对防屈曲支撑及主体结构的弹性复位效果。此外，现有的自复位防屈曲支撑构造极为复杂，对加工精度要求很高，导致造价昂贵，难以在实际工程应用。与此同时，对于采用传统刚性连接的梁柱节点的自复位防屈曲支撑结构，大震下梁端塑性铰位置也必然产生损伤，因此主体结构已属于震损结构，难以抵挡下一次可能遭受的大地震，为此，仍需对复位后的梁柱节点进行局部修复，综上所述，已有技术手段仍然难以实现具有震后自恢复功能的建筑结构抗震结构体系，本实用新型提供的带自复位腋撑的功能可恢复钢框架结构，梁与立柱4相铰接连接以形成钢框架，梁柱节点采用铰接形式，可避免地震中梁柱弯矩引起的梁端塑性损伤，并通过自复位腋撑对梁柱节点提供弹性转动刚度，自复位防屈曲腋撑构件2呈人字形，且分别通过第一节点板5与横梁3相连接，并通过两个第二节点板6与横梁3两侧的立柱4相连接，结构在遭受中、大震后仍拥有自复位功能，大大减少了残余变形(理论上为零)；与现有的自复位防屈曲支撑框架结构相比，本实用新型通过改变自复位防屈曲支撑的构造和布置形式，避免了传统自复位防屈曲支撑的构造复杂和无法满足变形需求等问题，施工安装方便快捷。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。