[发明专利]一种基于SMA螺栓的柔性约束型装配式防屈曲支撑结构

说明书

本发明提供了一种基于SMA螺栓的柔性约束型装配式防曲度支撑结构，解决了传统的装配式BRB的内核构件与约束盖板的材料厚度较厚，同时内核构件在形变后自行复原的难度更大、恢复时间较长的问题。本发明通过替换一部分受力节点处的高强度螺栓为SMA螺栓，减少了垫板的厚度，使得内核变形时能够提前与约束盖板接触产生柔性变形，尽早形成多点接触，避免了约束盖板上应力集中的时间过长。在内核构件变形达到顶点以后，在失去外力作用后，又可以利用SMA螺栓的超弹性可恢复应变的反作用力，使得约束盖板恢复初始状态。这样与普通BRB相比时，本发明可以在承受相同荷载的时候，减少约束盖板的厚度，从而降低BRB的用钢量，达到节能减材减重的目的。

技术领域

本发明涉及防屈曲支撑技术领域，特别是指一种基于SMA螺栓的柔性约束型装配式防曲度支撑结构。

背景技术

防屈曲支撑（BRB）主要由内核构件和外围约束体系构成，内核构件承受轴力，并利用外围体系对内核构件的横向位移进行约束，使其能在轴压作用下发生全截面屈服，从而获得拉压对称的受力性能。在正常使用状态及小震下，BRB起到普通中心支撑的支撑作用，为建筑结构提供抗侧刚度；在大震作用下，BRB可通过其反复拉压滞回耗散地震输入的能量。装配式防屈曲支撑以其连接方便以及轻型化的优势而越来越受到学界的关注，并发展出了多种截面型式。

虽然目前装配式BRB已经受到较为广泛的研究和应用，但其仍然存在一定的设计困难和可优化空间：目前常见的装配式BRB均采用垫板和钢制高强螺栓进行外围约束体系与内核耗能构件之间的装配，同时通过调整垫板的高度来控制约束体系与内核构件之间间隙的大小，从而达到优化约束体系局部应力水平以及内核构件受压变形模式等目的。已有研究表明：一方面，适当增大内核与外围约束体系之间的间隙会使内核构件更容易发生多波变形，有利于内核构件屈服段全截面塑性变形的发生和发展；但同时，间隙越大，内核对外围构件的挤压力也会越大，外围构件将处于较高的应力水平，从而必须增大约束构件的截面面积或增设加劲肋以保证足够的约束刚度。另一方面，减小间隙虽然能够有效控制内核对外围构件的挤压力，优化外围构件的受力；但也会限制内核屈服段的多波变形，不利于BRB内核的滞回耗能，也不利于BRB内核外伸段的受力性能，从而必须增大内核外伸段的截面面积或在外伸段设置额外的转动约束构件。

传统的装配式BRB的外部的约束盖板和内核构件之间全部通过普通高强度螺栓连接，导致内核构件与约束盖板在接触之前的时间较长，内核构件的形变较大，多波屈曲变形（图11专供的a5和b5状态）发生较晚，使得内核构件与约束盖板以单点接触的状态持续时间过长，约束盖板的单点局部受压持续时间较长，这些因素都对内核构件与约束盖板的强度要求更高，进而需要制作的垫板与约束盖板的材料厚度较厚，不利于材料成本的节省，同时也导致了内核构件在形变后自行复原的难度较大、恢复时间较长。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的传统的装配式BRB的内核构件与约束盖板的材料厚度较厚，同时内核构件在形变后自行复原的难度更大、恢复时间较长的问题，本发明提出了一种基于SMA螺栓的柔性约束型装配式防曲度支撑结构。

本发明的技术方案是：一种基于SMA螺栓的柔性约束型装配式防曲度支撑结构，包括外围约束构件、内核构件，内核构件包括沿左右方向延伸的芯板；

外围约束构件包括两个沿左右方向延伸的约束盖板，两个约束盖板分别设在芯板的上下两侧，约束盖板的左右长度小于芯板的左右长度以使芯板的左右两端均能够延伸至约束盖板的外部；

约束盖板设有两列前后间隔设置且沿左右方向排列的第二螺孔，沿着左右方向排列的第二螺孔内交替穿设有高强度螺栓和SMA螺栓，SMA螺栓由形状记忆合金制成，且位于左右两端的第二螺孔内内均穿设高强度螺栓；

芯板的前后两侧间隔沿左右方向均间隔设有垫板结构，垫板结构朝向芯板的一侧与芯板抵靠连接，垫板结构的厚度大于芯板的厚度以为芯板提供初始形变空间；