本设计介绍了一种新型的分阶段耗能型可更换钢连梁,该结构由可更换单元和非耗能单元构成。可更换单元包含钢管混凝土横梁与屈曲约束支撑杆,旨在地震作用下,通过钢连梁变形驱动可更换单元受力,实现屈曲约束支撑杆的往复滑动,并通过弹性元件的变形提供恢复力,以减少残余变形。在轻微地震情况下,保险丝连接件限制竖向变形,保持钢连梁的弹性状态。而在强烈地震下,保险丝连接件断裂,释放钢管混凝土横梁的变形空间,实现两段连接半梁的往复滑动和屈曲约束支撑杆的自复位功能。
背景技术
随着社会经济的快速发展,我国的高层建筑应用越来越广泛,钢筋混凝土剪力墙是高层及超高层建筑常用的有效抗侧体系。连梁作为联肢剪力墙结构体系的第一道抗震防线,通过自身的塑性变形耗散大量的地震能量以保护墙肢遭到破坏。在实际工程中,连梁的跨高比常小于2,在地震作用下连梁容易过早发生剪切破坏,耗能能力较差。因此提高连梁的耗能能力具有重要意义。
早期传统连梁主要通过改变配筋方式与采用钢-混组合结构等措施提高连梁的抗震性能。然而,在地震作用下这些传统的连梁虽然一定程度上改变连梁的破坏形式,增强结构的承载力和耗能能力,但是自身遭受严重的破坏难以修复,造成较大的经济损失。鉴于此,近年来国内外学者提出了“可更换连梁”的概念,通过将耗能与损伤集中于可更换段,震后对可更换段进行拆卸和更换,实现了功能快速恢复。
目前国内外研发的可更换连梁大多数通过可更换段的金属材料(主要是钢材)自身进入屈服变形耗散地震能量。但是由于金属材料只有一个屈服点,当可更换段设计为中震下屈服,则将削弱剪力墙之间的连接,降低结构的整体刚度,增大结构的变形;当可更换段设计为大震下屈服,则不能在中震下耗能。该类型可更换连梁耗能作用单一,只能用于某一设定的地震烈度,无法满足超出该地震烈度下的抗震能力要求。为了应对不同地震烈度下可更换连梁的抗震性能设计要求,因此有必要对可更换连梁的可更换段进行合理的设计,以实现分阶段耗能的性能目标,提高可更换连梁的韧性。
另一方面,目前可更换连梁主要研究可更换段的抗震性能,而忽略了可更换段的震后可更换性,可更换段往往因结构震后残余变形较大导致更换困难。如何减小结构的残余变形是实现可更换连梁的震后快速更换的关键问题。
因此,如何改变现有技术中,可更换连梁因结构震后残余变形较大导致更换困难的现状,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
实现思路