一種損傷可控震損可修的鋼柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼柱的抗震構(gòu)造，是一種在地震所用下?lián)p傷部位可控、震后損傷可快速修復的鋼柱。
【背景技術(shù)】
[0002]城市發(fā)展的智能化和可持續(xù)性對建筑工業(yè)化和工程結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)提出了新的要求和挑戰(zhàn)，其中，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)震害快速修復和建筑功能快速恢復是“可恢復功能城市”的基本要求和重要研究方向?？苫謴托阅芙Y(jié)構(gòu)一般指結(jié)構(gòu)遭遇地震后不需要修復或適度修復即可恢復其性能的建筑結(jié)構(gòu)，可恢復性能結(jié)構(gòu)的研發(fā)和推廣應用，不僅可顯著減少直接震害損失，而且可顯著縮短震后修復周期，為最終實現(xiàn)可恢復城市提供基本技術(shù)支持。
[0003]鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材有良好的韌性、延性和高強度等優(yōu)點，在地震多發(fā)的國家中應用廣泛。尤其在地震多發(fā)的美國日本等先進國家，利用鋼材的延性在城市高架橋建設(shè)中，出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)橋墩。但并不是鋼材有良好的延性，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件就具有良好的抗震性能。在1995年日本阪神大地震中，不但混凝土結(jié)構(gòu)的橋墩遭到了嚴重損壞，鋼結(jié)構(gòu)橋墩也發(fā)生了嚴重屈曲和倒塌。為此，鋼結(jié)構(gòu)橋墩的抗震性能得到學者的關(guān)注，抗震思路也從只考慮橋墩的極限承載力轉(zhuǎn)向橋墩的延性及地震能量吸收方向。常用的加固方法有鋼柱(墩)填充混凝土、加勁肋補強和增加低屈服強度能量吸收節(jié)段等，這些加固方法均體現(xiàn)出提高構(gòu)件的延性而不顯著增加其強度的設(shè)計思想。對于采用增加能量吸收節(jié)段加固的橋墩在遭遇地震時，震后損害檢修變得簡單，只需檢查和修復能量吸收節(jié)段，而無需檢查橋梁的基礎(chǔ)和柱腳的錨固構(gòu)件。在我國，用鋼結(jié)構(gòu)橋墩建設(shè)城市高架橋的事例漸多，但是關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)橋墩抗震性能理論方面的研究還很少。
[0004]在框架結(jié)構(gòu)中，由于基礎(chǔ)地梁的剛度遠遠大于首層鋼梁的剛度，反彎點一般位于柱上端，造成柱底彎矩遠大于柱頂彎矩。這種情況下，鋼柱腳往往難以避免先出現(xiàn)塑性鉸導致整個結(jié)構(gòu)失去承載能力，出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。因此柱腳的耗能能力極為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種損傷可控震損可修的鋼柱，當發(fā)生小地震時，鋼柱和阻尼器共同作用，鋼柱和阻尼器均處于彈性狀態(tài)；當發(fā)生強地震時，作為阻尼器耗能板的軟鋼板由于塑性相對較好，可產(chǎn)生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護鋼柱不發(fā)生破壞，抗震性能較好；同時，由于軟鋼板是可拆卸的，在強地震后，可將被損壞的軟鋼板取下替換為完好的軟鋼板，實現(xiàn)震后快速修復。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于，包括:鋼柱、阻尼器和第一連接板；所述第一連接板均固定在承臺上，鋼柱與第一連接板之間通過阻尼器連接；所述阻尼器包括多個可拆卸的軟鋼板，所述軟鋼板豎直放置。
[0007]優(yōu)選的，所述鋼柱通過端板2-1與承臺連接；傳遞豎向荷載作用下產(chǎn)生的軸力。
[0008]優(yōu)選的，所述鋼柱的外側(cè)設(shè)有與阻尼器的多個軟鋼板相連的多個連接板；所述連接板與阻尼器的軟鋼板相互平行且與鋼柱的外側(cè)面相垂直。
[0009]優(yōu)選的，所述阻尼器的軟鋼板通過摩擦型高強度螺栓與所述連接板可拆卸連接。
[0010]優(yōu)選的，所述第一連接板為T型連接板，其T型頭部通過摩擦型高強度螺栓固定安裝在承臺上；所述T型連接板的主體通過端板2-2與阻尼器的多個軟鋼板相連；所述端板2-2通過摩擦型高強度螺栓與T型連接板可拆卸連接。
[0011]優(yōu)選的，所述T型連接板的外側(cè)設(shè)有多個三角形加勁肋；所述三角形加勁肋與T型連接板的主體垂直設(shè)置。
[0012]優(yōu)選的，所述阻尼器上的多個軟鋼板均開設(shè)有與水平面平行的多個長槽；所述多個長槽之間的間距及長槽的寬度相同。
[0013]優(yōu)選的，所述鋼柱為方形柱；所述鋼柱的四個側(cè)面板均通過阻尼器與第一連接板相連。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種損傷可控震損可修的鋼柱，通過設(shè)置阻尼器，當發(fā)生小地震時，鋼柱和阻尼器共同作用，鋼柱和阻尼器均處于彈性狀態(tài)；當發(fā)生強地震時，作為阻尼器耗能板的軟鋼板由于塑性相對較好，可產(chǎn)生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護鋼柱不發(fā)生破壞，抗震性能較好；同時，由于軟鋼板是可拆卸的，在強地震后，可將被損壞的軟鋼板取下替換為完好的軟鋼板，實現(xiàn)震后快速修復。
[0015]以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明；但本發(fā)明的一種損傷可控震損可修的鋼柱不局限于實施例。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的俯視圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]參見圖1至圖2所示，本發(fā)明的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于，包括:鋼柱1、阻尼器4和第一連接板5 ;所述第一連接板4固定在承臺上，鋼柱I與第一連接板5之間通過阻尼器4連接；所述阻尼器4包括多個可拆卸的軟鋼板，所述軟鋼板豎直放置。
[0020]更進一步，所述鋼柱I通過端板2-1與承臺固定，傳遞豎向荷載作用下產(chǎn)生的軸力。
[0021]更進一步，所述鋼柱I的外側(cè)設(shè)有與阻尼器4的多個軟鋼板相連的多個連接板3 ;所述連接板3與阻尼器4的軟鋼板相互平行且與鋼柱I的外側(cè)面相垂直。
[0022]更進一步，所述阻尼器4的軟鋼板通過摩擦型高強度螺栓與所述連接板3可拆卸連接。
[0023]更進一步，所述第一連接板5為T型連接板，其T型頭部通過摩擦型高強度螺栓固定安裝在承臺上；所述T型連接板的主體通過端板2-2與阻尼器4的多個軟鋼板相連；所述端板2-2通過摩擦型高強度螺栓與T型連接板可拆卸連接。
[0024]更進一步，所述T型連接板的外側(cè)設(shè)有多個三角形加勁肋6 ;所述三角形加勁肋6與T型連接板的主體垂直設(shè)置。
[0025]更進一步，所述阻尼器4上的多個軟鋼板均開設(shè)有與水平面平行的多個長槽；所述多個長槽之間的間距及長槽的寬度相同。
[0026]實施例2
[0027]所述鋼柱I為方形柱；所述鋼柱的四個側(cè)面板均通過阻尼器與第一連接板相連。
[0028]在本實施例中，鋼柱I為方形柱。通過端板2-1與承臺連接，鋼柱I包括四個側(cè)面板，四個側(cè)鋼板與端板2-1之間相互焊接在一起。在本實施例中，鋼柱I朝向T型連接板的一側(cè)為外側(cè)。
[0029]鋼柱I的每個側(cè)面板分別與T型連接板相對應，鋼柱I的外側(cè)設(shè)置有連接板3，鋼柱I的每個側(cè)鋼板和與之相對應的T型連接板之間連接有阻尼器4，即阻尼器4有四個，每個阻尼器4的軟鋼板數(shù)量根據(jù)實際需要計算獲得。
[0030]阻尼器4上的軟鋼板是可拆卸安裝的，也即是阻尼器4具有可拆卸的軟鋼板，軟鋼板上開設(shè)有與水平面平行的長槽，各長槽之間的間距及長槽的寬度分別相同，具體的寬度或間距數(shù)值可以根據(jù)實際需要計算獲得。這樣，可使得軟鋼板在滿足結(jié)構(gòu)剛度需求的前提下實現(xiàn)良好的耗能能力。
[0031]軟鋼板的可拆卸安裝方式可以是常規(guī)的方式，在本實施例中，鋼柱I的外側(cè)面上設(shè)置有與阻尼器4相對應的鋼板連接板3，鋼板連接板3與軟鋼板相互平行且與所述鋼柱I的外側(cè)面相垂直，軟鋼板通過摩擦型高強度螺栓與鋼板連接板3可拆卸連接。通過上述改進，便于軟鋼板的可拆卸安裝。
[0032]更進一步，在本實施例中，T型連接板外側(cè)設(shè)置有三角形加勁肋6，且垂直于T型連接板表面設(shè)置。這樣有助于提高T型連接板的平面外剛度，增加T型連接板抵抗局部失穩(wěn)的能力。
[0033]本實施例的損傷可控、震損可修的鋼柱，其可更換部件(即軟鋼板)在正常情況下構(gòu)成了結(jié)構(gòu)柱體的組成部分，在豎向荷載作用下，軸力通過鋼柱傳遞至承臺，阻尼器不參與受力；在水平荷載作用下，通過鋼柱產(chǎn)生的側(cè)向傾斜，由鋼柱帶動阻尼器的軟鋼板產(chǎn)生豎向平面內(nèi)的剪切變形，提供鋼柱的抗彎承載力，通過軟鋼板屈服產(chǎn)生塑性變形，吸收并耗散大部分的地震能量，保護鋼柱不受損壞。
[0034]當發(fā)生小地震時，鋼柱和阻尼器共同作用，鋼柱(墩)和阻尼器均處于彈性狀態(tài)；當發(fā)生強地震時，作為阻尼器耗能板的軟鋼板由于塑性相對較好，可產(chǎn)生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護鋼柱不發(fā)生破壞，抗震性能較好；同時，由于軟鋼板是可拆卸的，在強地震后，可將被損壞的軟鋼板取下?lián)Q算完好的軟鋼板，實現(xiàn)震后快速修復。
[0035]上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明的一種損傷可控震損可修的鋼柱，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于，包括:鋼柱、阻尼器和第一連接板；所述第一連接板固定在承臺上，鋼柱與第一連接板之間通過阻尼器連接；所述阻尼器包括多個可拆卸的軟鋼板，所述軟鋼板豎直放置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于:所述鋼柱通過端板2-1與承臺連接，傳遞豎向荷載作用下產(chǎn)生的軸力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于:所述鋼柱的外側(cè)設(shè)有與阻尼器的多個軟鋼板相連的多個連接板；所述連接板與阻尼器的軟鋼板相互平行且與鋼柱的外側(cè)面相垂直。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于:所述阻尼器的軟鋼板通過摩擦型高強度螺栓與所述連接板可拆卸連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于:所述第一連接板為T型連接板，其T型頭部通過摩擦型高強度螺栓固定安裝在承臺上；所述T型連接板的主體通過端板2-2與阻尼器的多個軟鋼板相連；所述阻端板2-2通過摩擦型高強度螺栓與T型連接板可拆卸連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于:所述T型連接板的外側(cè)設(shè)有多個三角形加勁肋；所述三角形加勁肋與T型連接板的主體垂直設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于:所述阻尼器上的多個軟鋼板均開設(shè)有與水平面平行的多個長槽；所述多個長槽之間的間距及長槽的寬度相同。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種損傷可控震損可修的鋼柱，其特征在于:所述鋼柱為方形柱；所述鋼柱的四個側(cè)面板均通過阻尼器與第一連接板相連。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種損傷可控震損可修的鋼柱，包括鋼柱、阻尼器和第一連接板；所述鋼柱通過端板與承臺連接，所述第一連接板固定在承臺上，鋼柱與第一連接板之間通過阻尼器連接；所述阻尼器包括多個可拆卸的軟鋼板，所述軟鋼板豎直放置。本發(fā)明通過設(shè)置阻尼器，當發(fā)生小地震時，鋼柱和阻尼器共同作用，鋼柱和阻尼器均處于彈性狀態(tài)；當發(fā)生強地震時，作為阻尼器耗能板的軟鋼板由于塑性相對較好，可產(chǎn)生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護鋼柱不發(fā)生破壞，抗震性能較好；同時，由于軟鋼板是可拆卸的，在強地震后，可將被損壞的軟鋼板取下替換為完好的軟鋼板，實現(xiàn)震后快速修復。
【IPC分類】E04B1/98, E04C3/32
【公開號】CN105178509
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】劉陽, 呂英婷, 黃群賢, 連世洪, 樊敏, 楊金芳, 章少劍
【申請人】華僑大學, 廈門特房建設(shè)工程集團有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月28日