一种屈曲约束支撑抗震加固结构

本发明涉及建筑结构抗震加固，具体为一种屈曲约束支撑抗震加固结构。

背景技术：

1、屈曲约束支撑作为一种高效的耗能抗震构件，已广泛应用于新建建筑和既有建筑的抗震加固工程中。其核心工作原理在于：在罕遇地震作用下，支撑芯材发生轴向拉压塑性屈服，通过滞回耗能消耗地震输入能量，从而保护主体结构免受严重损伤。屈曲约束支撑的两端通常分别连接于上部框架梁/柱节点和下部建筑基础，连接节点的可靠性直接影响支撑系统的整体抗震性能。

2、现有技术中，屈曲约束支撑的底部节点通常采用高强螺栓或大型抗剪销轴将支撑下端的耳板与基础预埋件直接刚性连接，形成单一的承载路径。该设计在常规地震作用下能够满足承载力要求，但在超设防烈度的大震或极罕遇地震作用下，存在以下突出问题：

3、第一，单一承载路径缺乏冗余度。一旦主抗剪连接件（高强螺栓或销轴）因超载发生剪切破坏或疲劳断裂，支撑下端将完全失去约束，耳板可能从基础连接件中脱出，导致支撑失效甚至坠落，引发严重的二次灾害。

4、第二，现有节点不具备震后防脱落机制。在连接件失效后，耳板与基础锚固件之间缺乏限位构造，支撑下端在拉压往复作用下可能产生大幅错动，轻则引起结构附加震动，重则导致支撑脱离基础，造成结构倒塌风险。

5、第三，现有节点在震后难以快速修复。主连接件断裂后，往往需要拆除整个底部锚固组件甚至破坏混凝土基础才能更换受损部件，维修周期长、成本高，不利于建筑震后快速恢复使用功能。

6、第四，现有节点缺乏明确的失效顺序控制。在主连接件和辅助连接件之间未设置强度分级，无法保证在超限地震作用下辅助连接件（如剪切销）优先断裂并启动第二级防护机制，导致节点失效模式不可控。

7、因此，亟需一种能够在主连接件失效后自动启动第二级刚性防脱落承载状态、且便于震后快速更换受损连接件的屈曲约束支撑抗震加固结构。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种屈曲约束支撑抗震加固结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一具体实施例提供了一种屈曲约束支撑抗震加固结构，包括支撑体、上部节点和底部锚固组件；所述上部节点固设于所述支撑体的上端，所述底部锚固组件连接于所述支撑体的下端；所述底部锚固组件包括固定底座、主抗剪连接件、防脱限位盒以及脆性剪切销；所述固定底座固定锚固于建筑基础之上；所述主抗剪连接件将所述支撑体下端的耳板与所述固定底座刚性锁紧，形成第一级刚性承载路径；所述脆性剪切销穿设于所述支撑体下端的耳板与所述固定底座之间，且所述脆性剪切销的极限抗剪强度小于所述主抗剪连接件的极限抗剪强度；所述防脱限位盒固定设置于所述固定底座上，由底部承压台、围绕所述底部承压台周边的侧向挡墙、以及由所述侧向挡墙顶部向内折弯延伸形成的防脱限位凸缘共同构成；所述防脱限位盒在侧向开设有安装通道，将所述支撑体下端的耳板包络容纳于其内腔中；所述耳板的外表面与所述防脱限位盒的内壁之间设有震后吸纳间隙；当外部地震载荷超过预设极限阈值时，所述脆性剪切销剪切断裂；若所述主抗剪连接件随后发生破坏，所述支撑体下端的耳板产生震后错动，在受压状态下，所述耳板的下端面抵接于所述底部承压台上；在受拉状态下，所述耳板的顶部边缘抵接并钩挂于所述防脱限位凸缘上，形成拉压双向往复式的第二级刚性防脱落承载状态。

3、另外，根据本申请上述提出的一种屈曲约束支撑抗震加固结构还可以具有如下附加的技术特征：

4、在本申请的一个实施例中,所述防脱限位盒为半开放的倒u型钢制盒体，其在水平面上留有侧向开口，所述侧向开口的宽度大于所述主抗剪连接件及脆性剪切销的外径，为震后快速更换剪切销及主连接件预留可操作的拆卸空间。

5、在本申请的一个实施例中,所述脆性剪切销为外露式可更换剪切螺栓，其外露于防脱限位盒外侧的一端设有操作凹槽，用于震后在无需拆除防脱限位盒的前提下，将断裂件取出并更换。

6、在本申请的一个实施例中,所述主抗剪连接件为高强螺栓组或大型抗剪销轴，且所述主抗剪连接件的极限抗剪强度为所述脆性剪切销极限抗剪强度的2倍以上，以保证在极限震害来临时所述脆性剪切销严格优先发生脆性断裂。

7、在本申请的一个实施例中,所述震后吸纳间隙包括耳板底面与底部承压台之间的下部间隙，以及耳板顶面与防脱限位凸缘之间的上部间隙；所述下部间隙和上部间隙的垂直距离均为10mm至50mm；在常规使用状态及中小地震荷载下，耳板悬浮于防脱限位盒内部互不接触，仅在大震主连接失效引发震后错动时才参与接触受力。

8、在本申请的一个实施例中,所述支撑体由两根呈倒v字形布置的型钢支撑组成，两根所述型钢支撑的上端共同汇聚于所述上部节点，两根所述型钢支撑的下端分别独立设有相同构造的所述底部锚固组件。

9、在本申请的一个实施例中,所述上部节点为带有纵横向交叉加劲肋的钢牛腿座，所述钢牛腿座的底面与所述支撑体的上端焊接固定，所述钢牛腿座的顶面通过高强锚栓与外部建筑的框架梁或柱节点固定连接。

10、在本申请的一个实施例中,所述底部承压台的顶面和所述防脱限位凸缘的底面上均设有高阻尼复合橡胶垫层，用于在耳板发生碰撞接触时吸收冲击动能，避免钢结构之间发生刚性硬碰硬撞击。

11、在本申请的一个实施例中,所述固定底座的下方设有预埋锚固组件，所述预埋锚固组件包括预埋钢板及焊接于所述预埋钢板底部的竖向抗拔锚筋；所述固定底座通过地脚螺栓与所述预埋钢板紧固连接。

12、在本申请的一个实施例中,所述脆性剪切销的中部周侧预设有环形v型削弱槽，用于精准控制所述脆性剪切销在预设阈值的极限剪力下沿v型削弱槽发生整齐的剪切断面，避免产生不规则撕裂以利于震后的快速拆卸与替换。

13、本发明与现有的技术相比的优点在于：

14、（1）通过主抗剪连接件和防脱限位盒构建两级承载路径，在主连接件失效后自动启动第二级刚性防脱落承载，从根本上杜绝支撑脱落的危险，大幅提高结构抗震安全性。

15、（2）脆性剪切销极限抗剪强度小于主抗剪连接件，且优选为主抗剪连接件强度的1/2以下，确保在超限地震下脆性剪切销严格优先断裂，实现失效模式的精准引导，避免主连接件先行破坏导致不可控后果。

16、（3）防脱限位盒侧向开口设计及脆性剪切销的外露操作凹槽，使得震后无需拆除防脱限位盒即可取出断裂剪切销并更换新件，同时可对主抗剪连接件进行检查和更换，显著缩短震后修复周期，降低维修成本。

17、（4）高阻尼复合橡胶垫层在耳板碰撞接触时吸收动能，避免钢构件之间刚性硬碰硬，保护结构免受冲击损伤，进一步延长构件的使用寿命。

18、（5）环形v型削弱槽确保脆性剪切销在预设剪力下形成整齐断面，避免不规则撕裂残留，便于震后快速取出断件，提高更换效率。

19、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，包括支撑体(10)、上部节点(20)和底部锚固组件(30)；

2.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述防脱限位盒(33)为半开放的倒u型钢制盒体，其在水平面上留有侧向开口，所述侧向开口的宽度大于所述主抗剪连接件(32)及脆性剪切销(34)的外径，为震后快速更换剪切销及主连接件预留可操作的拆卸空间。

3.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述脆性剪切销(34)为外露式可更换剪切螺栓，其外露于防脱限位盒(33)外侧的一端设有操作凹槽，用于震后在无需拆除防脱限位盒的前提下，将断裂件取出并更换。

4.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述主抗剪连接件(32)为高强螺栓组或大型抗剪销轴，且所述主抗剪连接件(32)的极限抗剪强度为所述脆性剪切销(34)极限抗剪强度的2倍以上，以保证在极限震害来临时所述脆性剪切销严格优先发生脆性断裂。

5.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述震后吸纳间隙(35)包括耳板底面与底部承压台(331)之间的下部间隙，以及耳板顶面与防脱限位凸缘(333)之间的上部间隙；所述下部间隙和上部间隙的垂直距离均为10mm至50mm；在常规使用状态及中小地震荷载下，耳板悬浮于防脱限位盒(33)内部互不接触，仅在大震主连接失效引发震后错动时才参与接触受力。

6.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述支撑体(10)由两根呈倒v字形布置的型钢支撑组成，两根所述型钢支撑的上端共同汇聚于所述上部节点(20)，两根所述型钢支撑的下端分别独立设有相同构造的所述底部锚固组件(30)。

7.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述上部节点(20)为带有纵横向交叉加劲肋的钢牛腿座，所述钢牛腿座的底面与所述支撑体(10)的上端焊接固定，所述钢牛腿座的顶面通过高强锚栓与外部建筑的框架梁或柱节点固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述底部承压台(331)的顶面和所述防脱限位凸缘(333)的底面上均设有高阻尼复合橡胶垫层(334)，用于在耳板发生碰撞接触时吸收冲击动能，避免钢结构之间发生刚性硬碰硬撞击。

9.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述固定底座(31)的下方设有预埋锚固组件(36)，所述预埋锚固组件(36)包括预埋钢板及焊接于所述预埋钢板底部的竖向抗拔锚筋；所述固定底座(31)通过地脚螺栓与所述预埋钢板紧固连接。

10.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑抗震加固结构，其特征在于，所述脆性剪切销(34)的中部周侧预设有环形v型削弱槽(341)，用于精准控制所述脆性剪切销(34)在预设阈值的极限剪力下沿v型削弱槽发生整齐的剪切断面，避免产生不规则撕裂以利于震后的快速拆卸与替换。