一种可更换楼梯间复合减震支座及其制备方法与流程

本发明属于建筑抗震结构，涉及一种楼梯间可更换的耗能及滑动复合减震支座。

背景技术：

地震震害表明框架结构楼梯间在地震时破坏严重，会造成重大人员伤亡和财产损失。为了减轻楼梯结构震害，在进行楼梯结构抗震设计时，通常在梯板与其下端梯梁之间设置滑动支座，让梯板在水平方向可滑动，卸掉其地震作用下的“剪刀撑效应”，弱化现浇钢筋混凝土楼梯对框架类主体结构抗震性能的不利影响。常用的滑动支座一般参考国家建筑标准设计图集(16g101-2)的做法，支座构造简单，仅将梯板搁置在梯梁上，相当于仅约束其竖向向下的自由度，其它方向的自由度均未约束，这严重降低了楼梯结构的约束冗余度，导致大震发生时梯板仍然存在滑动脱落的风险。

为了改进滑动支座的安全性，目前也存在普通橡胶等柔性滑动支座，但其存在加工工艺复杂、耐久性较差、造价较高等缺点。而且，此类滑动支座大多功能单一，不具有耗能能力，不能为整体结构提供附加阻尼。为了改变这种现状，有报道将耗能减震技术引入到楼梯间抗震中，例如，中国专利cn205296401u公开了一种楼梯结构滑动耗能支座，该支座在水平地震作用下既能水平错动释放斜撑效应，又能耗散地震能量，为结构提供附加阻尼。但支座布置形式是将支座布置在梯梁顶部(悬挑板)与梯板之间，这种布置形式限制了支座的高度，支座本身竖向受力，影响了支座的耗能作用，而且为支座施工和更换带来了极大不方便。

对于软钢耗能支座来说，高度的限制一定程度上制约了支座的很多力学性能，如弹性刚度、屈服荷载、屈服位移、极限位移等。根据目前的研究表明，软钢耗能支座在小震作用下便发生屈服耗能，而软钢耗能支座不具有自复位能力，屈服后的塑性变形又无法恢复，实际此时整体结构并未损坏，而软钢耗能支座已经处于塑性状态，因此，便于更换对于其显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可更换楼梯间复合减震支座及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种可更换楼梯间复合减震支座，包括设置在梯梁与该梯梁上方的梯板之间的滑动支座以及设置在梯梁下部的悬挑板，悬挑板上设置有软钢耗能支座，所述梯板通过滑动支座支撑在梯梁上，软钢耗能支座与所述梯板位于悬挑板上方的部分相连。

优选的，所述软钢耗能支座包括与梯板相连的上连接板、多个单片耗能芯板及与悬挑板相连的下连接板，单片耗能芯板包括一个以上的单肢耗能芯板，单肢耗能芯板采用可沿全长截面同时屈服的截面形式，单片耗能芯板中单肢耗能芯板的全长截面的延伸方向与楼梯走向平行，且多个单肢耗能芯板构成单片耗能芯板时各个单肢耗能芯板紧密排列，单肢耗能芯板的上端、下端分别与上连接板、下连接板对应相连，各单片耗能芯板沿与楼梯走向垂直的方向间隔排列。

优选的，所述上连接板和下连接板上均开设有固定槽，单片耗能芯板的上端、下端分别嵌入上连接板、下连接板上的对应固定槽内，并采用剖口焊与对应连接板进行焊接固定。该种焊接方式牢固可靠，可充分保证支座不会在焊接部位破坏，同时便于支座的焊接加工。

优选的，所述单肢耗能芯板采用低屈服点钢材料，上连接板和下连接板采用普通钢材。

优选的，所述上连接板和下连接板上设置有用于安装锚固螺栓的螺栓孔，上连接板、下连接板通过锚固螺栓分别与梯板、悬挑板内设置的预埋螺栓套筒相连。

优选的，所述滑动支座采用聚四氟乙烯板。

优选的，所述梯板与建筑面层之间留有间隙(作为滑动预留变形区)，所述建筑面层位于与梯梁连接的平台板上，间隙内设置有填充物，厚度与建筑面层相同，防止上层楼梯浇筑混凝土落入所述预留变形区。

上述可更换楼梯间复合减震支座的制备方法，包括以下步骤：

1)在梯梁上固定滑动支座，使梯梁上方的梯板通过滑动支座支撑在梯梁上；将梯梁自一定高度处向外悬挑一定距离，形成位于梯梁下部的悬挑板；

2)将软钢耗能支座通过螺栓分别与悬挑板及所述梯板位于悬挑板上方的部分连接。

优选的，在与梯梁连接的平台板上铺设建筑面层，在建筑面层与梯板之间留有间隙，作为滑动预留变形区。

本发明的有益效果体现在：

本发明所述楼梯间复合减震支座同时采用了软钢耗能支座和滑动支座，具有良好的耗能减震效果，不但能够卸掉楼梯梯板产生的斜撑效应，而且能为楼梯结构提供附加阻尼。本发明中采用将梯梁部分高度向外悬挑，将软钢耗能支座布置于相应的悬挑板与梯板之间，一定程度解除了原有支座布置形式对支座高度的限制。本发明将梯板搁置在梯梁上，之间采用滑动支座，承担竖向力，使得软钢耗能支座只需水平错动发挥耗能作用，不用承担竖向力，通过支座的布置位置的改进，显著改善了软钢耗能支座的性能。另外，本发明结构简单、设计施工方便、造价低廉，能够做到安全与经济并存。

进一步的，软钢耗能支座与悬挑板、梯板之间均通过螺栓拧入预埋套筒中，便于地震后软钢耗能支座的更换。

附图说明

图1为本发明所述楼梯间复合减震支座(软钢-滑动复合减震支座)的结构示意图；

图2为本发明所述楼梯间复合减震支座的安装示意图；

图3为本发明所述软钢耗能支座的结构示意图；其中：(a)主视图；(b)侧视图；(c)俯视图；(d)立体图；

图中：1.平台板，2.梯梁，3.悬挑板，4.软钢耗能支座，41.上连接板，42.单片耗能芯板，43.下连接板，5.螺栓，6.梯板，7.螺栓套筒，8.滑动支座，9.预留变形区，10.建筑面层，11.螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明提出一种可更换楼梯间结构软钢-滑动复合减震支座，从而提高楼梯间的抗震性能。如图1、图2所示，本发明所述楼梯间结构软钢-滑动复合减震支座，包括设置在每层梯梁2向外延伸形成的梯梁悬挑板3与上方相邻的梯板6(第二踏所在位置)之间的软钢耗能支座4，以及设置在所述梯梁2与梯板6之间的滑动支座8。利用梯梁2下部悬挑增大软钢耗能支座4布置位置的空间高度，一定程度解除软钢耗能支座4高度的限制，从而改善了软钢耗能支座4的耗能能力以及疲劳性能。通过滑动支座8使软钢耗能支座4竖向不承受压力，可以仅通过水平方向错动发挥耗能作用，这样可以有效避免软钢耗能支座4因为竖向承受压力所造成的芯板面外屈曲的不利影响，更好的保证支座水平耗能性能。

复合减震支座主要是发挥耗能作用，设置滑动支座保证复合减震支座变形移动，使软钢耗能支座变形耗能。滑动支座8采用5～10mm厚聚四氟乙烯板，与踏步宽度相等，搁置在梯梁2与梯板6端部(第一踏所在位置)之间。同时在软钢耗能支座4的安装上，采用了预埋套筒与螺栓5配合，地震作用下软钢耗能支座4发生破坏后可随时进行安装替换，保证软钢耗能支座4在震后可以简单、快速、方便的得到修复。在滑动支座8与建筑面层10之间预留50～60mm的间隙，内填聚苯板，厚度与建筑面层相同，作为梯板滑动预留变形区9。

如图3所示，软钢耗能支座4包括上连接板41、单片耗能芯板42及下连接板43，单片耗能芯板42上端与上连接板41上的固定槽通过剖口焊连接，耗能芯板42下端与下连接板43上的固定槽通过剖口焊连接，上、下连接板上分别开设一系列螺栓孔11，并满足《钢结构设计规范》(gb50017-2003)中对螺栓孔开设的相关规定(图3c)。上部锚固螺栓5通过上连接板41上相应螺栓孔拧入上方梯板中预埋的螺栓套筒7中，使上连接板41与梯板进行连接。下部锚固螺栓5通过下连接板43上相应的螺栓孔拧入下方梯梁悬挑板中预埋的螺栓套筒7中，使下连接板43与悬挑板进行连接。

单片耗能芯板42沿与楼梯走向垂直的方向间隔排列多片(例如，图3a中为六片)，单片耗能芯板42包括一个以上(例如，图3b中为四个)单肢耗能芯板，单肢耗能芯板的截面形式根据材料力学进行设计(例如，抛物线型)，可沿全长截面同时屈服(芯板全截面屈服的设计能使材料得到更充分的利用，更大的发挥其耗能效果，进而提高支座减震性能)，单片耗能芯板42中单肢耗能芯板的全长截面的延伸方向与楼梯走向平行(图3b)，且各个单肢耗能芯板紧密排列。所述单肢耗能芯板采用低屈服点钢材料(例如，lyp100)，上连接板41和下连接板43采用普通钢材(例如，q235)。

上部锚固螺栓和下部锚固螺栓的数量根据《钢结构设计规范》(gb50017-2003)中对螺栓连接的设计要求进行计算确定，而单片耗能芯板42焊接部位的焊缝长度也是根据《钢结构设计规范》(gb50017-2003)中对焊缝连接的设计要求进行计算确定。

上述可更换楼梯间结构软钢-滑动复合减震支座的布置方法如下：

1)在与梯梁2连接的平台板1上铺设建筑面层10，使建筑面层10与梯板6(第一踏)之间预留50～60mm的间隙，作为滑动预留变形区，在间隙内填充聚苯板，厚度与建筑面层10相同；

2)在浇筑位于梯梁2上方的楼梯时，在其梯板6对应于第二踏所在位置预埋面向梯梁顶部平面的螺栓套筒7；在梯梁2上固定滑动支座8，使梯板6的端部(第一踏所在位置)支撑在滑动支座8上；将梯梁2一定高度范围向外悬挑一定距离(例如，延伸至上方梯板的第二踏所在位置)，形成位于梯梁下部的悬挑板3，浇筑悬挑板3时预埋与上述螺栓套筒7位置对应的螺栓套筒7(悬挑板的厚度确保可以使预埋的螺栓套筒沿竖向全部埋入，并且保证悬挑部分不会与梯梁发生断裂)；

3)将软钢耗能支座4的下连接板43上的锚固螺栓5用力矩扳手拧入悬挑板3内预埋的螺栓套筒7中，使下连接板43固定于悬挑板3上；将软钢耗能支座4的上连接板41上的锚固螺栓5用力矩扳手拧入梯板6内预埋的螺栓套筒7中，使上连接板41固定于梯板6上。

本发明提出的楼梯间复合减震支座，具有良好的耗能减震效果，不但能够卸掉楼梯梯板产生的斜撑效应，而且能为结构提供附加阻尼。本发明将楼梯支座的布置位置进行了改进，解决类原有布置方式空间较小的缺点。同时本发明通过螺栓连接，便于震后支座的更换。本发明通过滑动支座承担竖向压力，使得软钢耗能支座只用水平错动发挥耗能作用，不用承担竖向力，显著改善软钢耗能支座性能。另外，本发明结构简单、设计施工方便、造价低廉，能够做到安全与经济并存。