一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法,包括以下步驟：步驟一，根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，確定新型免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)芯受力單元的截面積；步驟二，計算新型免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)芯受力單元的屈服荷載和屈曲約束支撐的極限荷載；步驟三，確定GFRP約束單元的截面尺寸；步驟四，確定伸縮節(jié)的形式與尺寸；步驟五，根據(jù)屈曲約束支撐的極限荷載計算支撐連接段。本發(fā)明可以根據(jù)需要，靈活設(shè)計免維護鋼-復合材料屈曲支撐支撐；且保證了支撐實現(xiàn)機理的基礎(chǔ)上同時兼具整體性和密封性，此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，方法便捷、性能優(yōu)良。
【專利說明】一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于屈曲約束支撐【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]日本和美國是開展結(jié)構(gòu)控制體系研究較早的國家，屈曲約束支撐的完整構(gòu)件最早出現(xiàn)在日本，當時按支撐的組成特點稱之位無粘結(jié)支撐，在1981年印度也進行過相關(guān)研究。
[0003]美國自北嶺地震后開始在工程中應(yīng)用這種支撐，并按支撐的受力特點稱之為Buckling restrained Brace (簡稱BRB),美國的研究雖然較晚,但依托其經(jīng)濟和技術(shù)等優(yōu)勢發(fā)展迅速，自1998年以來，在其高烈度地震區(qū)，猶他州、俄勒R州、加州等地區(qū)將屈曲約束支撐用于多處新建工程和抗震加固工程，在理論分析和試驗研究的基礎(chǔ)上，2001年由北加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會聯(lián)合美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會和加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會，特別針對屈曲約束支撐編制了推薦規(guī)定條文，該條文在2003年被聯(lián)邦應(yīng)急管理局(FEMA)納入其抗震規(guī)定FEMA450中，對屈曲約束的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系，加拿大、新西蘭、韓國以及我國臺灣地區(qū)也有工程應(yīng)用的記錄，目前對屈曲約束支撐的研究基本是采取試驗的手段。
[0004]屈曲約束支撐構(gòu)件廣泛應(yīng)用于國外辦公、醫(yī)院、學校、市政、體育場館等系列工程中，應(yīng)用工程總數(shù)量超過五百項，其在國內(nèi)應(yīng)用處于初期發(fā)展階段，但已經(jīng)有了可喜進展，2005年開始我國在臺灣、北京、上海、西安與太原等地也有十幾幢建筑整體或局部采用了屈曲約束支撐構(gòu)件，汶川地震發(fā)生后，國內(nèi)對抗震安全問題高度重視，屈曲約束支撐作為一種高效與經(jīng)濟的減震裝置，發(fā)展?jié)摿κ志薮?，屈曲約束支撐在國內(nèi)的研究剛剛開始，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB5001-2010)中隔震與消能減震部分的內(nèi)容缺少對于屈曲約束支撐以及支撐框架體系的設(shè)計與計算的具體規(guī)定，產(chǎn)品標準尚處于空白，為適應(yīng)工程需要，在相關(guān)標準中納入屈曲約束支撐的相關(guān)技術(shù)將為期不遠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，旨在解決屈曲約束支撐作為一種高效與經(jīng)濟的減震裝置，在鋼塔架結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)上的研究與應(yīng)用缺乏的問題。
[0006]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，該免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法包括以下步驟:
[0007]步驟一，根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，確定新型免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)芯受力單元的截面積；
[0008]步驟二，計算新型免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)芯受力單元的屈服荷載和屈曲約束支撐的極限荷載；
[0009]步驟三，確定GFRP約束單元的截面尺寸；[0010]步驟四，確定伸縮節(jié)的形式與尺寸；
[0011]步驟五，根據(jù)屈曲約束支撐的極限荷載計算支撐連接段。
[0012]進一步，在步驟一中，支撐內(nèi)芯受力單元所需截面積
【權(quán)利要求】
1.一種免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，該免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法包括以下步驟: 步驟一，根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，確定新型免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)芯受力單元的截面積； 步驟二，計算新型免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐內(nèi)芯受力單元的屈服荷載和屈曲約束支撐的極限荷載； 步驟三，確定GFRP約束單元的截面尺寸； 步驟四，確定伸縮節(jié)的形式與尺寸； 步驟五，根據(jù)屈曲約束支撐的極限荷載計算支撐連接段。
2.如權(quán)利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟一中，支撐內(nèi)芯受力單元所需截面積4 =1;其中Ke為支撐內(nèi)芯受力單元所需截面積，Pf為支撐構(gòu)件所受軸力，fy為支撐內(nèi)核鋼芯的名義屈服應(yīng)力。
3.如權(quán)利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟二中，內(nèi)芯受力單元軸向受拉受壓的屈服荷載Fyx=AnXfy,其中fy為內(nèi)芯受力單元的名義屈服強度或由材性試驗實測的屈服應(yīng)力；An為內(nèi)芯受力單元的凈截面面積。
4.如權(quán)利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟二中，極限荷載及.= Ωχ etx^ix，其中Ω為鋼材的超強系數(shù)，ω為材料應(yīng)變強化系數(shù)，-為支撐脫層不完全系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，在




P |1步驟三中，約束單元的截面慣性矩I的要求為:,其中E為GFRP約束單元的彈性模量；1為約束單元的長度；ξ為約束比。
6.如權(quán)利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟四中，伸縮節(jié)的剛度取支撐進入非線性階段時剛度的1/100。
7.如權(quán)利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟五中，支撐連接段的設(shè)計荷載需滿足0.9A,fy ^ Fmax，其中Fmax為支撐的極限荷載，Ai為支撐連接段的有效面積，fy為支撐內(nèi)芯受力單元的名義屈服應(yīng)力。
8.如權(quán)利要求1所述的免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐的設(shè)計方法，其特征在于，免維護鋼-復合材料屈曲約束支撐裝置包括:GFRP約束單元、伸縮節(jié)、支撐連接段、支撐內(nèi)核鋼芯、限位卡； 伸縮節(jié)設(shè)置在支撐連接段的兩端，限位卡設(shè)置在支撐內(nèi)核鋼芯的中間，GFRP約束單元包圍支撐約束的支撐內(nèi)核鋼芯。
【文檔編號】E04B1/98GK103469920SQ201310413839
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】董軍, 馮飛, 張立偉, 彭圣昊, 顧忠興 申請人:南京工業(yè)大學