CN102011433A

CN102011433A - 屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架节点

Info

Publication number: CN102011433A
Application number: CN 201010557875
Authority: CN
Inventors: 李帼昌; 张迎
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2011-04-13

Abstract

屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架节点，涉及一种建筑构件，由钢梁、钢管高强混凝土柱、基础和BRB支撑节点板构成，其特征在于BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与梁柱即圆钢管混凝土柱节点形式，是由圆钢管混凝土柱、钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。采用BRB支撑可减小支撑截面尺寸，减小用钢量，同时支撑构件可保护其他构件免遭破坏,并且大震后,可以方便更换损坏的支撑；在施工方面，BRB通过螺栓或铰连接到节点板,避免现场焊接及检测,安装方便且经济。

Description

屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架节点

技术领域

本发明涉及一种涉及一种建筑构件，特别是涉及一种屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架节点。

背景技术

钢管高强混凝土柱利用钢管和高强混凝土两种材料在受力过程相互之间的组合作用，充分发挥这两种材料的优势，使混凝土的塑性和韧性大为改善，且避免或延缓钢管发生局部屈曲，使钢管混凝土柱整体承载力高、塑性和韧性好。目前在地震区高层建筑中应用钢管高强混凝土柱，可解决普通钢筋混凝土柱的脆性破坏问题，从而放宽轴压比限制，同时利用钢管对核心混凝土的约束，大幅度提高混凝土的强度，减少柱的截面尺寸，减低工程的造价。我国采用钢管高强混凝土结构的高层建筑层出不穷，采用钢管高强混凝土的第一座高层建筑是广州好世界广场大厦，地上33层，地下3层，地上总高116.3m。地上2层以下，采用C60级的钢管高强混凝土柱，主楼柱直径为1100—1200mm，钢管壁厚为20mm或10mm，1995年建成。由于柱子截面与钢筋混凝土相比减小很多，扩大了使用空间，同时施工也方便，因而取得了较好的经济效益。继该工程之后，采用钢管高强混凝土结构的高层建筑有：天津今晚报大厦、重庆世界贸易中心、广州新中国大厦等等。值得一提的是，深圳的赛格广场，它是世界上采用钢管混凝土结构体系的最高建筑，结构高度将近300m，它也标志着我国关于钢管混凝土结构的研究与应用处于国际领先水平。但目前钢管混凝土柱与普通钢筋混凝土梁板或预应力混凝土梁板的连接节点，仍有待完善和改进。其主要的节点形式有加强环式节点、穿心式节点、环梁节点等多种形式。

屈曲约束支撑（Buckling-Restrained Braces,简称BRB）起源于日本，1976年开始，日本研究者对BRB支撑开始进行研究，20世纪80年代、90年代更是对这种芯材外加钢套管的BRB支撑做了多项研究，1995年神户地震后，屈曲约束支撑体系在日本大量采用，工程涉及体育场馆、写字楼等建筑物；1981年，印度也进行过相关研究；1994年北岭地震后，美国也开始接受这种屈曲约束支撑体系，并对此作了多项研究，工程涉及钢结构、混凝土结构加固改造等工程；国内自从1999年台湾集集地震以后,BRB的研究和应用开始在台湾大量开展,现在台湾已经成为使用BRB最广泛的地区之一，工程涉及新建工程及己有工程的抗震加固改造工程；大陆地区比台湾稍晚点开始研究这种BRB支撑，北京盛威大厦是大陆第一栋采用BRB进行设计的高层建筑，北京通用国际时代广场是高103 m的钢结构建筑,考虑地处8度设防区,设计中采用了延性较好的框筒结构,偏心钢支撑及其首次使用的防屈曲支撑。西部机电科技商务中心、上海古北财富中心高层钢结构、北京银泰中心大厦高层钢结构也使用了屈曲约束支撑，并进行了相关的抽样检测和试验研究，并进行了弹塑性地震时程响应分析。不过目前大陆地区只有上海同济大学对BRB支撑有专利权。因此，对BRB支撑的应用大有潜力可挖。目前，关于BRB支撑的研究国内外已经取得了丰富的研究成果，并且在实际工程中得到了大量的应用，不过对BRB支撑钢管高强混凝土框架节点的研究，国内外的研究还不是很成熟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架节点。由钢梁、钢管高强混凝土柱（圆、方）、基础和BRB支撑节点板构成，利用BRB支撑作为耗能构件，提高支撑框架结构的抗震性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架节点，由钢梁、钢管高强混凝土柱、基础和BRB支撑节点板构成，其BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与梁柱即圆钢管混凝土柱节点形式，是由圆钢管混凝土柱、钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

所述的屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架梁柱节点，其BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与梁柱即方钢管混凝土柱节点形式，是由方钢管混凝土柱、钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

所述的屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架梁柱节点，其BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与钢梁节点，是由钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

所述的屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架梁柱节点，其BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与基础节点，是由钢管混凝土柱、基础和BRB支撑节点板组成的节点。

本发明的优点与效果是：

本发明是针对随着我国钢材产量、质量的不断提高，钢-混凝土组合结构在高层、超高层建筑中的应用越来越广泛，尤其是采用钢管混凝土柱作为竖向承重构件、钢支撑作为耗能构件的组合结构的实际工程层出不穷，而BRB支撑钢管高强混凝土结构与普通钢筋混凝土结构、纯框架结构相比具有自身的特点。这是抗震领域发展的必然趋势。BRB支撑钢管高强混凝土框架节点性能进行研究，为支撑框架体系节点设计提供理论依据，使BRB支撑可完全应用于抗震领域，应用于各种新建结构和抗震加固工程。

由于BRB支撑可以受拉及受压屈服，故截面面积比普通支撑的小，可减小用钢量，同时，支撑构件可保护其他构件免遭破坏,并且大震后,可以方便更换损坏的支撑，从而可以节省大部分的结构维修和加固费用。

RB通过螺栓或铰连接到节点板,避免现场焊接及检测,安装方便且经济。

附图说明

图1（a）—图1(c)为BRB支撑与梁柱（圆钢管混凝土柱）节点示意图；

图2（a）—图2(c)为BRB支撑与梁柱（方钢管混凝土柱）节点示意图；

图3（a）—图3(b)为BRB支撑与钢梁节点示意图；

图4（a）—图4(c)为BRB支撑与基础节点示意图。

具体实施方式

本发明主要是由钢梁、钢管高强混凝土柱（圆、方）、基础和BRB支撑节点板构成，其利用BRB支撑作为耗能构件，提高支撑框架结构的抗震性能。

本发明对BRB支撑与梁柱、钢梁、基础构成的节点的几种形式进行研究。即：利用BRB支撑作为耗能构件，提高支撑框架结构的抗震性能；于钢管高强混凝土柱（圆、方）、钢梁和节点板连接的节点形式；钢梁和BRB支撑节点板连接的节点形式；钢管高强混凝土柱、基础和BRB支撑节点板连接的节点形式。

屈曲约束支撑是一种新形式的耗能支撑。它与普通支撑的区别在于:普通支撑受压时存在屈曲问题，大震时的往复荷载极易造成支撑本身和连接的失效或破坏，同时支撑屈曲后的滞回耗能能力变差，难以有效地消耗地震能量，而屈曲约束支撑由于***约束单元的约束作用，内核元件在受压时会达到全截面屈服，通过屈服滞回达到耗能的目的。

如图1（a）—图1(c)所示, 本发明给出的这种BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与梁柱（圆钢管混凝土柱）节点形式，他是由圆钢管混凝土柱、钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

如图2（a）—图2(c)所示, 本发明给出的这种BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与梁柱（方钢管混凝土柱）节点形式，他是由方钢管混凝土柱、钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

如图3（a）—图3所示, 本发明给出的这种BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与钢梁节点，他是由钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

如图4（a）—图4(c)所示，本发明给出的这种BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与基础节点，他是由钢管混凝土柱、基础和BRB支撑节点板组成的节点。

Claims

1.屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架节点，由钢梁、钢管高强混凝土柱、基础和BRB支撑节点板构成，其特征在于BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与梁柱即圆钢管混凝土柱节点形式，是由圆钢管混凝土柱、钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

2.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架梁柱节点，其特征在于BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与梁柱即方钢管混凝土柱节点形式，是由方钢管混凝土柱、钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

3.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架梁柱节点，其特征在于BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与钢梁节点，是由钢梁和BRB支撑节点板组成的节点。

4.根据权利要求1所述的屈曲约束支撑钢管高强混凝土框架梁柱节点，其特征在于BRB支撑钢管高强混凝土框架节点为BRB支撑与基础节点，是由钢管混凝土柱、基础和BRB支撑节点板组成的节点。