易修復偏心支撐框架體系的製作方法
2023-10-11 16:41:14 2
易修復偏心支撐框架體系的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種易修復偏心支撐框架體系，包括框架柱、框架非消能梁段、支撐和框架消能梁段；所述框架消能梁段包括梁彈性部件和消能部件，所述梁彈性部件包括梁的翼緣和梁的完整腹板移除部分後的殘餘腹板；所述消能部件安裝在梁移除腹板的空出位置，消能部件包括消能板、連接板和連接肋。本發明在強震作用下，通過合理設計使得消能梁段的消能部件首先進入塑性消能，而消能梁段的梁彈性部件一直保持彈性範圍內，因為消能部件與梁彈性部件是通過螺栓連接，所以在震後消能部件可方便快速更換，而消能梁段的梁彈性部件無需修復，顯著降低了偏心支撐框架體系在震後修復的困難，滿足當前結構可快速修復。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬於土木工程領域，涉及用於減小工程結構地震響應的一種偏心支撐結構 體系。 易修復偏心支撐框架體系
【背景技術】
[0002] 框架支撐結構體系分為中心支撐框架結構體系和偏心支撐框架結構體系。中心支 撐在小震作用下保持彈性，能夠提供較高的抗側剛度。但是，在大震作用下中心支撐容易失 穩造成剛度急劇下降。如果將普通中心支撐設計成不屈曲又會造成地震力過大且設計不夠 經濟。中心支撐框架體系雖然增加了結構抗側剛度，然而支撐屈曲後其性能退化，影響整體 結構的抗震性能。特別是在地震作用下，中心支撐框架結構體系會由於支撐重複壓屈，其抗 壓承載力急劇降低。
[0003] 偏心支撐框架體系是指支撐至少有一端與梁連接，支撐軸線偏離梁柱交點，在梁 端或跨中形成耗能梁段的結構形式。設計合理的偏心支撐框架在小震作用下處於彈性階 段，能夠提供足夠的抗側剛度，其工作性能與中心支撐框架體系相似，滿足規範要求的層間 位移及側移。在強震作用下，保證耗能梁段屈服先於支撐的屈曲來耗散地震能量。在偏心支 撐結構體系中，耗能梁段就象結構"保險絲"，通過塑性變形有效地限制了支撐中的軸向力， 使支撐不屈曲。與中心支撐鋼框架相比，偏心支撐框架具有較大的結構延性，自日本阪神地 震與美國北嶺地震後，偏心支撐框架作為一種性能優越的消能減震結構形式，在日本、美國 等多震的發達國家得到了廣泛的關注，在我國的研究也處於發展階段。如圖1所示，一種偏 心支撐框架體系，由框架柱1、框架非消能梁段2、支撐3和框架消能梁段4組成。
[0004] 但是偏心支撐框架也存在一定的問題：（1)偏心支撐框架的耗能梁段與結構樓 板相連，在地震過程中耗能梁段進入塑性耗能，而震後有一定的殘餘變形，如公開專利 CN103741795A所述將耗能梁段整體更換會影響結構的正常使用，而且施工也較為複雜； (2)在地震中耗能梁段主要是通過腹板剪切耗能，所以一般腹板的殘餘變形較大，如將耗能 梁段一起更換，則會有較大的浪費，不符合節能環保的要求；(3)進一步，如果僅僅更換腹 板，通過焊接替換，考慮到焊接和現場施工作業的不利影響，很難進一步保證更換後腹板的 耗能效果。（4)現階段，大震過後會伴隨系列強餘震，如何快速恢復結構的抗震能力和使用 功能，也是結構和耗能構件設計需要特別關注的問題，對於偏心支撐框架結構，更換耗能梁 段顯然會花費較長的時間。
【發明內容】
[0005] 本發明為了解決偏心支撐框架結構體系在震後耗能梁段整體更換困難，花費時間 較長，不能夠快速恢復結構抗震性能和使用功能，提出了一種易修復偏心支撐框架體系。
[0006] 本發明採用的技術方案為：一種易修復偏心支撐框架體系，包括框架柱、框架非消 能梁段、支撐和框架消能梁段；所述支撐為兩個，對稱安裝在框架柱之間的梁下面，兩個支 撐與梁交點之間為框架非消能梁段，支撐與梁的交點和柱之間為框架消能梁段；
[0007] 所述框架消能梁段包括梁彈性部件和消能部件，所述梁彈性部件包括梁的翼緣和 梁的完整腹板移除部分後的殘餘腹板；梁彈性部件橫截面分為上下兩部分：上翼緣與樓面 板相接部分為一字形（僅翼緣）或T形（翼緣和部分腹板），下翼緣為T形（翼緣和部分 腹板）；所述消能部件安裝在梁移除腹板的空出位置，消能部件包括消能板、連接板和連接 肋，所述消能板沿框架消能梁段長度方向的一端或兩端通過連接板、夾板與梁彈性部件的 腹板拼接，或者通過連接肋與設置在梁彈性部件上的加勁肋螺栓連接。
[0008] 作為優選，所述消能部件中的消能板與連接板直接對接，或者消能板和連接板共 同焊接在垂直於消能板的加勁板上形成間接連接。
[0009] 作為優選，所述梁彈性部件由高屈服鋼材製作（如Q345鋼等），消能部件中的消能 板由低屈服鋼材製作（如LY160鋼和Q235鋼等）。
[0010] 作為優選，所述消能部件中的消能板是完整板或帶有縫隙的板或帶有孔洞的板， 如條狀槽、多邊形孔洞等。
[0011] 作為優選，所述消能部件中的消能板周圍焊接有翼緣板。
[0012] 作為優選，所述消能部件中的消能板內部焊接有水平或堅向加勁肋。
[0013] 本發明具有以下有益效果：
[0014] 1.偏心支撐框架的耗能梁段的梁彈性部件與結構樓板相連，在地震過程中梁彈性 部件保持在彈性範圍內，震後無需更換，顯著降低了施工難度；
[0015] 2.在地震後耗能梁段的塑性變形主要集中在消能部件中，而消能部件主要通過螺 栓與梁彈性部件相連，震後非常容易更換，可保證快速及時恢復結構的抗震性能和使用功 能；
[0016] 3.在地震過程中，消能部件的消能板基本全部進入屈服，將這部分進行更換，能夠 實現最大的經濟效益。
[0017] 4.震後更換的全部消能部件在工廠製作，加工精度更容易控制，消能部件的耗能 效果更佳。
[0018] 5.消能部件可作為單獨的消能器進行設計，不僅僅局限於原來平腹板的形式，可 以結合最新的研究成果，使用更為合理可靠的消能器產品，包括摩擦型阻尼器或者形狀記 憶合金阻尼器等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1是一種傳統偏心支撐框架體系形式；
[0020] 圖2是本發明設置消能板前的平面圖；
[0021] 圖3是本發明設置消能板後的平面圖；
[0022] 圖4是本發明實施例1設置的消能板示意圖；
[0023] 圖5是圖3的A-A剖視圖；
[0024] 圖6是圖3的B-B剖視圖；
[0025] 圖7是本發明實施例1設置的消能板連接示意圖；
[0026] 圖8是本發明實施例2設置的連接板與消能板對接連接的消能板示意圖；
[0027] 圖9是本發明實施例3的帶有規則多邊形孔洞的消能板示意圖；
[0028] 圖10是本發明實施例4的帶有規則條狀孔洞的消能板示意圖；
[0029] 圖11是本發明實施例5的帶有翼緣板的消能板示意圖；
[0030] 圖12是本發明實施例6的帶有加勁肋的消能板示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0032] 實施例1
[0033] 如圖2-7所示，一種易修復偏心支撐框架體系，包括框架柱1、框架非消能梁段2、 支撐3和框架消能梁段4 ;所述的框架消能梁段4位於支撐3與梁交點和柱之間，由梁彈性 部件4-1和消能部件4-2兩部分組成；所述的梁彈性部件4-1是通過常規消能梁段移除部 分腹板得到，消能部件4-2能夠置入相應空出位置，順著耗能梁段長度方向的兩端與梁彈 性部件4-1的腹板固接；所述的梁彈性部件4-1由高屈服鋼材製作，消能部件4-2中的消能 板4-2-2由低屈服鋼材製作；所述消能部件4-2順著耗能梁段長度方向的一端通過加勁板 間接焊接平行於消能板4-2-2的連接板4-2-1，連接板4-2-1與梁彈性部件4-1腹板通過夾 板5-1拼接，消能板4-2-2順著耗能梁段長度方向的另一端焊接垂直於消能板4-2-2的連 接肋4-2-3,連接肋4-2-3與梁彈性部件4-1的加勁肋5-2通過螺栓拼接。
[0034] 實施例2
[0035] 如圖8所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於連接板4-2-1與消 能板4-2-2直接連接。
[0036] 實施例3
[0037] 如圖9所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能板4-2-2開有 規則的多邊形孔洞。
[0038] 實施例4
[0039] 如圖10所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能板4-2-2開 有條形孔洞。
[0040] 實施例5
[0041] 如圖11所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能板4-2-2平 行於消能梁段長度方向的兩邊焊有翼緣板6-1。
[0042] 實施例6
[0043] 如圖12所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能板4-2-2平 行於消能梁段長度方向的兩邊焊有翼緣板及內部焊接水平或堅向加勁肋6-2。
[〇〇44] 應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下， 還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。本實施例中未 明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。
【權利要求】
1. 一種易修復偏心支撐框架體系，包括框架柱、框架非消能梁段、支撐和框架消能梁 段；所述支撐為兩個，對稱安裝在框架柱之間的梁下面，兩個支撐與梁交點之間為框架非消 能梁段，支撐與梁的交點和柱之間為框架消能梁段；其特徵在於： 所述框架消能梁段包括梁彈性部件和消能部件，所述梁彈性部件包括梁的翼緣和梁的 完整腹板移除部分後的殘餘腹板；梁彈性部件橫截面分為上下兩部分：上翼緣與樓面板相 接部分為一字形或T形，下翼緣為T形；所述消能部件安裝在梁移除腹板的空出位置，消能 部件包括消能板、連接板和連接肋，所述消能板沿框架消能梁段長度方向的一端或兩端通 過連接板、夾板與梁彈性部件的腹板拼接，或者通過連接肋與設置在梁彈性部件上的加勁 肋螺栓連接。
2. 根據權利要求1所述的易修復偏心支撐框架體系，其特徵在於：所述消能部件中的 消能板與連接板直接對接，或者消能板和連接板共同焊接在垂直於消能板的加勁板上形成 間接連接。
3. 根據權利要求1所述的易修復偏心支撐框架體系，其特徵在於：所述梁彈性部件由 高屈服鋼材製作，消能部件中的消能板由低屈服鋼材製作。
4. 根據權利要求1所述的易修復偏心支撐框架體系，其特徵在於：所述消能部件中的 消能板是完整板或帶有縫隙的板或帶有孔洞的板。
5. 根據權利要求1所述的易修復偏心支撐框架體系，其特徵在於：所述消能部件中的 消能板周圍焊接有翼緣板。
6. 根據權利要求1所述的易修復偏心支撐框架體系，其特徵在於：所述消能部件中的 消能板內部焊接有水平或堅向加勁肋。
【文檔編號】E04B1/19GK104100017SQ201410364711
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】孫遜, 王春林 申請人:東南大學