一種鋼筋區(qū)域分散型防屈曲支撐及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防屈曲支撐及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是陸地地震多發(fā)國家之一，特別是近年來，大地震頻繁發(fā)生，地震造成的建筑物震害也越來越嚴(yán)重，減少結(jié)構(gòu)破壞帶來的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失是結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員由來的責(zé)任和義務(wù)。地震災(zāi)害的頻繁發(fā)生和人們對(duì)生命財(cái)產(chǎn)保障需求的提高，對(duì)建筑抗震水平提出了更高的要求。通常在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置一些附加構(gòu)件，比如防屈曲支撐，來增加結(jié)構(gòu)剛度和總體阻尼，起到消耗地震能量、提高抗震安全性的目的。為防止鋼支撐受壓時(shí)局部和整體失穩(wěn)，增強(qiáng)低周疲勞性能，部分學(xué)者采用添加外部約束的方法。通常采用鋼管混凝土或鋼筋混凝土作為外部約束，稱為防屈曲支撐，日本學(xué)者改進(jìn)了普通防屈曲支撐構(gòu)造，在外部約束及鋼芯之間設(shè)置無粘結(jié)材料，并采用低屈服剛度，高延性材料作為核心鋼支撐，作為一種位移型阻尼器廣泛應(yīng)用于工程抗震中。防屈曲支撐通常由核心受力單元、外部約束單元、無粘結(jié)材料層(也稱隔離層單元)組成?，F(xiàn)有防屈曲支撐核心受力單元多采用截面形式多樣的型鋼，由于型鋼質(zhì)量較大，在結(jié)構(gòu)中設(shè)置數(shù)量較多的該類型防屈曲支撐將會(huì)導(dǎo)致地震作用下的慣性力較大，不適合廣泛應(yīng)用于超高層及大跨度結(jié)構(gòu)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種鋼筋區(qū)域分散型防屈曲支撐，使其質(zhì)量較小，抗震性好，還提供一種前述的鋼筋區(qū)域分散型防屈曲支撐的施工方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明鋼筋區(qū)域分散型防屈曲支撐，包括核心受力單元、外部約束單元和隔離層單元，所述的核心受力單元包括多根貫穿外部約束單元的鋼筋和兩個(gè)接頭單元，每根鋼筋與外部約束單元之間設(shè)有與外部約束單元連接成一體的隔離層單元，鋼筋與隔離層單元不粘接，鋼筋伸出外部約束單元的每側(cè)的部分均通過耗能加強(qiáng)體和一個(gè)所述的接頭單元連接成一體。
[0005]所述的耗能加強(qiáng)體包括方形的殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的支撐塊，每個(gè)耗能加強(qiáng)體的殼體內(nèi)設(shè)有上中下三排所述的鋼筋，中間排鋼筋貫穿殼體，中間排鋼筋與殼體的兩端固定連接，另外兩排的每個(gè)鋼筋各通過多個(gè)相間隔開的支撐塊與殼體固定，所有從位于外部約束單元同一側(cè)的耗能加強(qiáng)體穿出的中間排鋼筋固定在同一個(gè)接頭單元上。地震時(shí)，被支撐結(jié)構(gòu)的震動(dòng)通過接頭單元傳遞給中間排鋼筋，中間排鋼筋的震動(dòng)通過耗能加強(qiáng)體傳遞上下兩排鋼筋，地震的能量在傳遞過程中逐步被消耗，使得上下兩排鋼筋的震動(dòng)較小，上下兩排鋼筋和外部約束單元一起對(duì)中間排鋼筋進(jìn)行約束，從而進(jìn)一步減小了中間排鋼筋的屈曲變形，使得整體屈曲變形小。
[0006]為了便于與被支撐結(jié)構(gòu)連接，所述的接頭單元包括端板和連接板，所述的中間排鋼筋固定在端板上，連接板固定在端板遠(yuǎn)離外部約束單元的一側(cè)。
[0007]為了既能保證防屈曲支撐的支撐強(qiáng)度又使其具有較好的耗能效果，所述的每個(gè)殼體中中間排鋼筋數(shù)量是上排和下排鋼筋數(shù)量之和，每個(gè)殼體中上排與下排鋼筋數(shù)量相等。
[0008]為了易于施工，所述的外部約束單元為混凝土柱，隔離層單元為PVC管。
[0009]為了進(jìn)一步提高耗能加強(qiáng)體的耗能效果，所述的支撐塊采用軟鋼，殼體內(nèi)的上排鋼筋通過支撐塊固定在殼體的頂面上，殼體內(nèi)的下排鋼筋通過支撐塊固定在殼體的底面上，每個(gè)支撐塊上設(shè)有多個(gè)在相應(yīng)鋼筋的橫置的徑向上排列的截面為菱形的孔，孔的截面的一個(gè)對(duì)角線在豎向方向上，每個(gè)支撐塊上的孔位于該支撐塊上的鋼筋和殼體上與該支撐塊連接的部位之間。由于采用特別結(jié)構(gòu)的支撐塊，使得支撐塊易于變形，支撐塊在變形過程中能消耗更多的能量。
[0010]為了使核心受力單元的質(zhì)量分布更分散，地震時(shí)墻體傳遞給核心受力單元的能量更容易消耗，所述的外部約束單元的兩側(cè)各設(shè)有上下兩個(gè)耗能加強(qiáng)體，每個(gè)耗能加強(qiáng)體中的上下兩排鋼筋的均有一端處在殼體中。
[0011]本發(fā)明鋼筋區(qū)域分散型防屈曲支撐的施工方法，包括如下步驟:(1)制作外部約束單元，同時(shí)在外部約束單元的設(shè)定位置預(yù)埋隔離層單元；(2)將鋼筋穿入隔離層單元；
(3)將支撐塊焊接到殼體的頂板和底板上，再將帶支撐塊的殼體頂板和底板安裝到相應(yīng)的鋼筋上，在每個(gè)支撐塊的兩側(cè)設(shè)置套在相應(yīng)鋼筋上的螺母，并將螺母焊接到鋼筋上，將殼體的前后端板安裝到相應(yīng)的鋼筋上，同時(shí)在殼體的前后端板的兩側(cè)安裝螺母，螺母套到相應(yīng)的鋼筋上，再將螺母焊接到鋼筋上，通過調(diào)節(jié)鋼筋在隔離層單元中的位置將殼體的各個(gè)板組裝成殼體，然后臨時(shí)將鋼筋與外部約束單元固定，再焊接殼體各個(gè)板的接縫；(4)連接從殼體穿出的中間排鋼筋和端板，在端板的兩側(cè)安裝螺母，螺母套到相應(yīng)的鋼筋上，再將螺母焊接到鋼筋上；(5)在支撐端板上焊接連接板；(6)解除鋼筋與外部約束單元的固定。
[0012]本發(fā)明有益效果:(1)本發(fā)明由于采用分散的鋼筋作為核心受力單元，同傳統(tǒng)型鋼防屈曲支撐相比，本發(fā)明支撐可顯著降低支撐的質(zhì)量，從而可以顯著降低地震來臨時(shí)作用于被支撐結(jié)構(gòu)的慣性力、減小被支撐結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)以及加速度反應(yīng)，降低被支撐結(jié)構(gòu)的損傷程度。
[0013](2)同傳統(tǒng)型鋼防屈曲支撐相比，鋼筋同樣具有良好的力學(xué)性能和變形能力，且具有較大的屈服后剛度，可在屈服后為結(jié)構(gòu)提供較大的整體剛度，保證消能減震效果。
[0014](3)傳統(tǒng)防屈曲支撐主要利用型鋼的力學(xué)行為進(jìn)行耗能減震，能量集中容易造成支撐的損傷集中，進(jìn)而降低其消能減震的能力，更換幾率大幅提高。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)多區(qū)域分散式耗能，每一根鋼筋都是一個(gè)耗能單元，避免能量集中、降低支撐的損傷程度，提高結(jié)構(gòu)的抗震安全性。
[0015](4)本發(fā)明支撐構(gòu)造簡單、施工難度小、具有很高的性價(jià)比優(yōu)勢，適合在工程中廣泛推廣。
[0016](5 )本發(fā)明施工方法易于操作，施工速度快，工期短。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明支撐的主視圖；
圖2是圖1的A-A剖視圖；
圖3是圖1的B-B剖面圖；
圖4是圖1的C - C剖視圖； 圖5是加強(qiáng)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、連接板，2、螺母，3、端板，4、耗能加強(qiáng)體，5、鋼筋，6、外部約束單元，7、隔離層單兀，8、支撐塊，9、孔，10、殼體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示的鋼筋區(qū)域分散型防屈曲支撐，包括核心受力單元、外部約束單元6和隔離層單元7，核心受力單元包括多根貫穿外部約束單元6的鋼筋5和兩個(gè)接頭單元，每根鋼筋5與外部約束單元6之間設(shè)有與外