一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程抗震與減震【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)及其施工方法。該抗震框架結(jié)構(gòu)包括框架柱、框架梁、W形鋼筋和承載鋼板，框架梁吊裝在承載鋼板上；在框架梁端部設(shè)有第一卡環(huán)，在承載鋼板上設(shè)有第二卡環(huán)，以使得兩端分別與第一卡環(huán)和第二卡環(huán)連接的W形鋼筋保持豎直狀態(tài)；在框架梁上設(shè)有鑄鐵條，在鑄鐵條上設(shè)有垂直于鑄鐵條的壓緊件，壓緊件的兩端開有螺栓孔，壓緊件通過螺栓與承載鋼板連接。本發(fā)明的抗震框架結(jié)構(gòu)既能保證小震下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又能在大震下，梁端呈現(xiàn)為可雙向轉(zhuǎn)動(dòng)雙向耗能的機(jī)構(gòu)，以消耗地震能量，從而實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”，減小結(jié)構(gòu)的地震破壞。此外，震后修復(fù)簡(jiǎn)便，只需重新安裝鑄鐵條即可重新投入使用。
【專利說明】一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程抗震與減震【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地震災(zāi)害往往對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生致命的影響，在2008年中國(guó)汶川地震中，許多框架結(jié)構(gòu)房屋倒塌的現(xiàn)象使人們認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)施工方法，即梁板整體施工，導(dǎo)致梁的整體剛度大于柱的整體剛度，柱端較梁端率先出現(xiàn)屈服，這違背了在抗震設(shè)計(jì)中的“強(qiáng)柱弱梁”的基本原則，從而導(dǎo)致框架柱提前破壞而發(fā)生結(jié)構(gòu)倒塌。
[0003]此外，傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)在大震之后，即便梁端先于柱端發(fā)生屈服，結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生倒塌，但由于梁端的破壞已非常嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)的維修與重復(fù)利用的成本往往非常高昂。
[0004]因此，針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供了一種新型的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)及其施工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)，該框架結(jié)構(gòu)既能保證小震和風(fēng)載下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又能在中震和大震下在梁端呈現(xiàn)為可雙向轉(zhuǎn)動(dòng)雙向耗能的機(jī)構(gòu)，以消耗地震能量，從而實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)理念，減小結(jié)構(gòu)的地震破壞，且在震后通過更換少量元件，即可使該框架結(jié)構(gòu)重新投入使用。
[0007]本發(fā)明還提供了 一種上述裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)的施工方法。
[0008](二)技術(shù)方案
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)，包括框架柱和框架梁，其中，還包括W形鋼筋和固定在所述框架柱上的承載鋼板，所述框架梁的端部壓靠在所述承載鋼板上；在所述框架梁端部的前側(cè)和后側(cè)分別設(shè)置有第一卡環(huán)，在所述承載鋼板上設(shè)置有與所述第一卡環(huán)相對(duì)應(yīng)的第二卡環(huán)，以使得兩端分別與所述第一卡環(huán)和所述第二卡環(huán)連接的W形鋼筋保持大致豎直狀態(tài)；在所述框架梁的上方設(shè)置有垂直于所述框架梁的鑄鐵條，在所述鑄鐵條的上方設(shè)置有垂直于所述鑄鐵條的壓緊件，所述壓緊件的兩端開設(shè)有螺栓孔，所述壓緊件通過螺栓與所述承載鋼板連接。
[0010]其中，在所述框架梁端部設(shè)置有鉤環(huán)，在所述框架柱上設(shè)置有能夠鉤住所述鉤環(huán)的鉤子。
[0011]其中，所述承載鋼板呈U形，所述框架梁位于U形的所述承載鋼板的凹槽內(nèi)，所述框架梁與U形的所述承載鋼板的兩個(gè)上邊沿間隔一定距離，所述W形鋼筋和所述螺栓位于所述框架梁與U形的所述承載鋼板之間的間隙內(nèi)。
[0012]其中，在U形的所述承載鋼板的上部還設(shè)置有鋼板蓋，所述鋼板蓋與所述承載鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)式連接。[0013]其中，在所述框架梁端部的前側(cè)和后側(cè)分別設(shè)置有兩個(gè)第一卡環(huán)，兩個(gè)所述第一卡環(huán)在水平方向上間隔一定距離，在所述承載鋼板的底部分別設(shè)置有與所述第一卡環(huán)相對(duì)應(yīng)的第二卡環(huán)。
[0014]其中，所述鑄鐵條的數(shù)量為兩塊。
[0015]其中，所述框架柱和所述框架梁由鋼筋混凝土制成。
[0016]本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所提供的抗震框架結(jié)構(gòu)的施工方法，其包括以下步驟:
[0017]( 1)預(yù)制框架柱和框架梁，在預(yù)制框架柱時(shí)，將承載鋼板嵌入所述框架柱中，然后將所述框架柱與所述承載鋼板整體澆注；
[0018](2)將所述框架梁吊裝在所述承載鋼板上；
[0019](3)在所述框架梁端部的前側(cè)和后側(cè)分別安裝第一卡環(huán)，在所述承載鋼板上安裝第二卡環(huán)，并使所述第一卡環(huán)位于所述第二卡環(huán)的正上方，然后將W形鋼筋的兩端分別與第一卡環(huán)和第二卡環(huán)連接；
[0020](4)在樓面施工完成后，將鑄鐵條放置在所述框架梁上，并使所述鑄鐵條垂直于所述框架梁，然后將所述壓緊件放置在所述鑄鐵條上，并使所述壓緊件垂直于所述鑄鐵條，然后通過螺栓將所述壓緊件和所述承載鋼板連接。
[0021]其中，在步驟(1)中預(yù)制所述框架柱時(shí)，在所述承載鋼板的上方將鉤子嵌入所述框架柱內(nèi)，然后將所述框架柱、所述承載鋼板和所述鉤子整體澆注，在預(yù)制所述框架梁時(shí)，將鉤環(huán)嵌入所述框架梁端部整體澆注，在步驟(2 )進(jìn)行吊裝時(shí)，將所述框架柱上的鉤子鉤在所述框架梁端部的所述鉤環(huán)上。
[0022](三)有益效果
[0023]1.上述技術(shù)方案所提供的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)，通過將框架梁吊裝在承載鋼板上，并在框架梁上方垂直設(shè)置脆性的鑄鐵條，然后在鑄鐵條的上方設(shè)置壓緊件，并通過螺栓將壓緊件與承載鋼板連接，在框架梁端部設(shè)有第一卡環(huán)，在承載鋼板上設(shè)有第二卡環(huán)，W型鋼筋的兩端分別與第一卡環(huán)和第二卡環(huán)連接。當(dāng)受到小震和風(fēng)載作用時(shí)，該抗震框架結(jié)構(gòu)的框架梁與框架柱呈固定連接狀態(tài)；當(dāng)在中震或大震下，鑄鐵條斷裂，框架梁將上下晃動(dòng)，帶動(dòng)與框架梁和承載鋼板連接的W型鋼筋拉伸或者壓縮來消耗地震能力，從而實(shí)現(xiàn)小震下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大震下出現(xiàn)較大變形但構(gòu)件不發(fā)生破壞的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)雙向耗能的框架結(jié)構(gòu)。該抗震框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了抗震設(shè)計(jì)中的“強(qiáng)柱弱梁”的基本原則，并在地震作用下可以保障良好的消能減震效果，因此可廣泛應(yīng)用于消能減震結(jié)構(gòu)體系中。
[0024]2.上述技術(shù)方案所提供的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)，通過將框架柱鉤住框架梁端部，以便當(dāng)框架梁在大震作用下晃動(dòng)時(shí)，保證框架梁不會(huì)脫離框架柱，即限制框架梁的左右運(yùn)動(dòng)，但允許其上下運(yùn)動(dòng)。
[0025]3.上述技術(shù)方案所提供的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)，通過采用U形的承載鋼板，可方便吊裝，加快施工進(jìn)度。
[0026]4.上述技術(shù)方案所提供的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)，采用裝配式，預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工進(jìn)度快。地震結(jié)束后重新安裝鑄鐵條即可重新投入使用。
【專利附圖】

【附圖說明】[0027]圖1是本發(fā)明的一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)的立體示意圖；
[0028]圖2是圖1中的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)中框架梁與框架柱的連接結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖3是具有鋼板蓋的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是圖1中的裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]其中:1_框架柱；2_框架梁；3_承載鋼板；4_鑄鐵條；5_壓緊件；6_螺栓；7_W型鋼筋；8-鉤子；9-鉤環(huán)；10_鋼板蓋；11_第一卡環(huán)；12_第二卡環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0033]圖1所示為本發(fā)明的一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例，該抗震框架結(jié)構(gòu)包括框架柱1和框架梁2、承載鋼板3和W形鋼筋7。其中，框架柱1和框架梁2由鋼筋混凝土制成，在框架柱1和框架梁2內(nèi)均按11G101-1圖集及相關(guān)規(guī)范配置受力鋼筋。承載鋼板3嵌固在框架柱1上，框架梁2的端部壓靠在承載鋼板3上，在框架梁2端部的前側(cè)和后側(cè)的上部分別設(shè)置有兩個(gè)第一卡環(huán)11，兩個(gè)第一卡環(huán)11在水平方向上間隔一定距離。在承載鋼板3上設(shè)置有與第一卡環(huán)11相對(duì)應(yīng)的第二卡環(huán)12，以使得兩端分別與第一卡環(huán)11和第二卡環(huán)12連接的W形鋼筋7保持大致豎直狀態(tài)。在框架梁2的上方設(shè)置有兩塊垂直于框架梁2的鑄鐵條4，在鑄鐵條4的上方設(shè)置有垂直于鑄鐵條4的壓緊件5，該壓緊件5的兩端開設(shè)有螺栓孔，壓緊件5通過螺栓與承載鋼板3連接。當(dāng)受到小震和風(fēng)載作用時(shí)，本發(fā)明所提供的抗震框架結(jié)構(gòu)的框架梁與框架柱呈固定連接狀態(tài)。當(dāng)在中震或大震下，預(yù)制梁2上部的鑄鐵條4產(chǎn)生斷裂，預(yù)制梁2將上下晃動(dòng)，帶動(dòng)與預(yù)制梁2和承載鋼板3連接的W型鋼筋拉伸或者壓縮來消耗地震能力，以實(shí)現(xiàn)小震下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大震下出現(xiàn)較大變形但破壞不明顯的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)雙向耗能的框架結(jié)構(gòu)。該抗震框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了抗震設(shè)計(jì)中的“強(qiáng)柱弱梁”的基本原則，并在地震作用下可以保障良好的消能減震效果，地震結(jié)束后重新安裝鑄鐵條即可重新投入使用，因此可廣泛應(yīng)用于消能減震結(jié)構(gòu)體系中。
[0034]進(jìn)一步地，當(dāng)預(yù)制梁2在大震作用下晃動(dòng)時(shí)，為了保證框架梁2不會(huì)脫離框架柱1，即限制框架梁2的左右運(yùn)動(dòng)，但允許其上下運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選在框架梁2端部設(shè)置有鉤環(huán)9，在框架柱1上設(shè)置有用于鉤在鉤環(huán)9上的鉤子8，如圖2所示。在進(jìn)行吊裝框架梁2時(shí)，將框架梁2端部設(shè)置的鉤環(huán)9鉤在框架柱1上的鉤子8上。
[0035]在該實(shí)施例中，為了方便施工，提高施工進(jìn)度，優(yōu)選承載鋼板3呈U形，如圖3所示，框架梁2位于U形的承載鋼板3的凹槽內(nèi)，框架梁3與U形的承載鋼板3的兩個(gè)上邊沿間隔一定距離，W形鋼筋7和螺栓均位于所述框架梁與U形的承載鋼板之間的間隙內(nèi)。此夕卜，在U形承載鋼板3的上部還設(shè)置有鋼板蓋10，該鋼板蓋10與承載鋼板3轉(zhuǎn)動(dòng)式連接，以便于安裝和更換鑄鐵條4。
[0036]需要說明的是，在該實(shí)施例中，在框架梁一端設(shè)置有4個(gè)第一卡環(huán)11，在承載鋼板3上設(shè)置有4個(gè)第二卡環(huán)12，4根W形鋼筋7分別與第一卡環(huán)11和第二卡環(huán)12連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第一卡環(huán)11、第二卡環(huán)12以及和它們連接的W形鋼筋7也可以是2個(gè)或其它的數(shù)量。[0037]同樣，鑄鐵條4的數(shù)量也可以為1個(gè)或其它的數(shù)量。
[0038]本發(fā)明還提供了 一種上述裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)的施工方法，其包括以下步驟:
[0039](1)首先預(yù)制框架柱1和框架梁2，在預(yù)制框架柱1時(shí)，將承載鋼板3嵌入框架柱1中，然后將框架柱1與承載鋼板3整體澆注；
[0040](2)將框架梁2吊裝在承載鋼板3上；
[0041](2)在框架梁2端部的前側(cè)和后側(cè)的上部分別安裝第一卡環(huán)11，在承載鋼板3上安裝第二卡環(huán)12，并使第一卡環(huán)11位于第二卡環(huán)11的正上方，并將W型鋼筋7的兩端分別與第一卡環(huán)11和第二卡環(huán)12連接；
[0042](4)在樓面施工完成后，將鑄鐵條4放置在框架梁2上，并使鑄鐵條4垂直于框架梁2，然后將壓緊件5放置在鑄鐵條4上，并通過螺栓將壓緊件5和承載鋼板3連接，從而使鑄鐵條4壓緊在框架梁2上。
[0043]進(jìn)一步地，在步驟(1)中預(yù)制框架柱1時(shí)，在承載鋼板3的上方將鉤子嵌入框架柱1內(nèi)，然后將框架柱1、承載鋼板3和鉤子8整體澆注，在預(yù)制框架梁2時(shí)，將鉤環(huán)9嵌入框架梁端部整體澆注，在步驟(2)進(jìn)行吊裝時(shí)，將框架柱1內(nèi)的鉤子8鉤住框架梁2端部的鉤環(huán)9，以保證預(yù)制梁2在大震作用下晃動(dòng)時(shí)，可以限制預(yù)制梁2的左右運(yùn)動(dòng)，但不會(huì)限制其上下運(yùn)動(dòng)。
[0044]以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種裝配式自適應(yīng)抗震框架結(jié)構(gòu)，包括框架柱和框架梁，其特征在于，還包括W形鋼筋和固定在所述框架柱上的承載鋼板，所述框架梁的端部壓靠在所述承載鋼板上；在所述框架梁端部的前側(cè)和后側(cè)分別設(shè)置有第一卡環(huán)，在所述承載鋼板上設(shè)置有與所述第一卡環(huán)相對(duì)應(yīng)的第二卡環(huán)，以使得兩端分別與所述第一卡環(huán)和所述第二卡環(huán)連接的W形鋼筋保持大致豎直狀態(tài)；在所述框架梁的上方設(shè)置有垂直于所述框架梁的鑄鐵條，在所述鑄鐵條的上方設(shè)置有垂直于所述鑄鐵條的壓緊件，所述壓緊件的兩端開設(shè)有螺栓孔，所述壓緊件通過螺栓與所述承載鋼板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗震框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述框架梁端部設(shè)置有鉤環(huán)，在所述框架柱上設(shè)置有能夠鉤住所述鉤環(huán)的鉤子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗震框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述承載鋼板呈U形，所述框架梁位于U形的所述承載鋼板的凹槽內(nèi)，所述框架梁與U形的所述承載鋼板的兩個(gè)上邊沿間隔一定距離，所述W形鋼筋和所述螺栓位于所述框架梁與U形的所述承載鋼板之間的間隙內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗震框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，在U形的所述承載鋼板的上部還設(shè)置有鋼板蓋，所述鋼板蓋與所述承載鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗震框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述框架梁端部的前側(cè)和后側(cè)分別設(shè)置有兩個(gè)第一卡環(huán)，兩個(gè)所述第一卡環(huán)在水平方向上間隔一定距離，在所述承載鋼板的底部分別設(shè)置有與所述第一卡環(huán)相對(duì)應(yīng)的第二卡環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的抗震框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鑄鐵條的數(shù)量為兩塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的抗震框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述框架柱和所述框架梁由鋼筋混凝土制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的抗震框架結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)預(yù)制框架柱和框架梁，在預(yù)制框架柱時(shí)，將承載鋼板嵌入所述框架柱中，然后將所述框架柱與所述承載鋼板整體澆注；(2)將所述框架梁吊裝在所述承載鋼板上；(3)在所述框架梁端部的前側(cè)和后側(cè)分別安裝第一卡環(huán)，在所述承載鋼板上安裝第二卡環(huán)，并使所述第一卡環(huán)位于所述第二卡環(huán)的正上方，然后將W形鋼筋的兩端分別與第一卡環(huán)和第二卡環(huán)連接；(4)在樓面施工完成后，將鑄鐵條放置在所述框架梁上，并使所述鑄鐵條垂直于所述框架梁，然后將所述壓緊件放置在所述鑄鐵條上，并使所述壓緊件垂直于所述鑄鐵條，然后通過螺栓將所述壓緊件和所述承載鋼板連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的施工方法，其特征在于，在步驟(1)中預(yù)制所述框架柱時(shí)，在所述承載鋼板的上方將鉤子嵌入所述框架柱內(nèi)，然后將所述框架柱、所述承載鋼板和所述鉤子整體澆注，在預(yù)制所述框架梁時(shí)，將鉤環(huán)嵌入所述框架梁端部整體澆注，在步驟(2)進(jìn)行吊裝時(shí)，將所述框架柱上的鉤子鉤在所述框架梁端部的所述鉤環(huán)上。
【文檔編號(hào)】E04B1/20GK103741791SQ201410035506
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】劉哲鋒, 謝卓翔 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)