易修復(fù)偏心支撐框架體系的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種易修復(fù)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后的殘余腹板；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。本實(shí)用新型在強(qiáng)震作用下，通過合理設(shè)計(jì)使得消能梁段的消能部件首先進(jìn)入塑性消能，而消能梁段的梁彈性部件一直保持彈性范圍內(nèi)，因?yàn)橄懿考c梁彈性部件是通過螺栓連接，所以在震后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(fù)，顯著降低了偏心支撐框架體系在震后修復(fù)的困難，滿足當(dāng)前結(jié)構(gòu)可快速修復(fù)。
【專利說明】易修復(fù)偏心支撐框架體系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于土木工程領(lǐng)域，涉及用于減小工程結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的一種偏心支撐結(jié)構(gòu)體系。

【背景技術(shù)】
[0002]框架支撐結(jié)構(gòu)體系分為中心支撐框架結(jié)構(gòu)體系和偏心支撐框架結(jié)構(gòu)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(cè)剛度。但是，在大震作用下中心支撐容易失穩(wěn)造成剛度急劇下降。如果將普通中心支撐設(shè)計(jì)成不屈曲又會(huì)造成地震力過大且設(shè)計(jì)不夠經(jīng)濟(jì)。中心支撐框架體系雖然增加了結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，然而支撐屈曲后其性能退化，影響整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。特別是在地震作用下，中心支撐框架結(jié)構(gòu)體系會(huì)由于支撐重復(fù)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(diǎn)，在梁端或跨中形成耗能梁段的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)合理的偏心支撐框架在小震作用下處于彈性階段，能夠提供足夠的抗側(cè)剛度，其工作性能與中心支撐框架體系相似，滿足規(guī)范要求的層間位移及側(cè)移。在強(qiáng)震作用下，保證耗能梁段屈服先于支撐的屈曲來耗散地震能量。在偏心支撐結(jié)構(gòu)體系中，耗能梁段就象結(jié)構(gòu)“保險(xiǎn)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(jié)構(gòu)延性，自日本阪神地震與美國北嶺地震后，偏心支撐框架作為一種性能優(yōu)越的消能減震結(jié)構(gòu)形式，在日本、美國等多震的發(fā)達(dá)國家得到了廣泛的關(guān)注，在我國的研究也處于發(fā)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:(I)偏心支撐框架的耗能梁段與結(jié)構(gòu)樓板相連，在地震過程中耗能梁段進(jìn)入塑性耗能，而震后有一定的殘余變形，如公開專利CN103741795A所述將耗能梁段整體更換會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用，而且施工也較為復(fù)雜；
(2)在地震中耗能梁段主要是通過腹板剪切耗能，所以一般腹板的殘余變形較大，如將耗能梁段一起更換，則會(huì)有較大的浪費(fèi)，不符合節(jié)能環(huán)保的要求；(3)進(jìn)一步，如果僅僅更換腹板，通過焊接替換，考慮到焊接和現(xiàn)場施工作業(yè)的不利影響，很難進(jìn)一步保證更換后腹板的耗能效果。(4)現(xiàn)階段，大震過后會(huì)伴隨系列強(qiáng)余震，如何快速恢復(fù)結(jié)構(gòu)的抗震能力和使用功能，也是結(jié)構(gòu)和耗能構(gòu)件設(shè)計(jì)需要特別關(guān)注的問題，對(duì)于偏心支撐框架結(jié)構(gòu)，更換耗能梁段顯然會(huì)花費(fèi)較長的時(shí)間。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型為了解決偏心支撐框架結(jié)構(gòu)體系在震后耗能梁段整體更換困難，花費(fèi)時(shí)間較長，不能夠快速恢復(fù)結(jié)構(gòu)抗震性能和使用功能，提出了一種易修復(fù)偏心支撐框架體系O
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種易修復(fù)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(gè)，對(duì)稱安裝在框架柱之間的梁下面，兩個(gè)支撐與梁交點(diǎn)之間為框架非消能梁段，支撐與梁的交點(diǎn)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后的殘余腹板；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(shè)置在梁彈性部件上的加勁肋螺栓連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述消能部件中的消能板與連接板直接對(duì)接，或者消能板和連接板共同焊接在垂直于消能板的加勁板上形成間接連接。
[0009]作為優(yōu)選，所述梁彈性部件由高屈服鋼材制作(如Q345鋼等)，消能部件中的消能板由低屈服鋼材制作(如LY160鋼和Q235鋼等)。
[0010]作為優(yōu)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(yōu)選，所述消能部件中的消能板周圍焊接有翼緣板。
[0012]作為優(yōu)選，所述消能部件中的消能板內(nèi)部焊接有水平或豎向加勁肋。
[0013]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0014]1.偏心支撐框架的耗能梁段的梁彈性部件與結(jié)構(gòu)樓板相連，在地震過程中梁彈性部件保持在彈性范圍內(nèi)，震后無需更換，顯著降低了施工難度；
[0015]2.在地震后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，震后非常容易更換，可保證快速及時(shí)恢復(fù)結(jié)構(gòu)的抗震性能和使用功倉泛;
[0016]3.在地震過程中，消能部件的消能板基本全部進(jìn)入屈服，將這部分進(jìn)行更換，能夠?qū)崿F(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0017]4.震后更換的全部消能部件在工廠制作，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(dú)的消能器進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅僅局限于原來平腹板的形式，可以結(jié)合最新的研究成果，使用更為合理可靠的消能器產(chǎn)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(tǒng)偏心支撐框架體系形式；
[0020]圖2是本實(shí)用新型設(shè)置消能板前的平面圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型設(shè)置消能板后的平面圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1設(shè)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是本實(shí)用新型實(shí)施例1設(shè)置的消能板連接示意圖；
[0026]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例2設(shè)置的連接板與消能板對(duì)接連接的消能板示意圖；
[0027]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例3的帶有規(guī)則多邊形孔洞的消能板示意圖；
[0028]圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例4的帶有規(guī)則條狀孔洞的消能板示意圖；
[0029]圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例5的帶有翼緣板的消能板示意圖；
[0030]圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例6的帶有加勁肋的消能板示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0032]實(shí)施例1
[0033]如圖2-7所示，一種易修復(fù)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位于支撐3與梁交點(diǎn)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(guī)消能梁段移除部分腹板得到，消能部件4-2能夠置入相應(yīng)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由高屈服鋼材制作，消能部件4-2中的消能板4-2-2由低屈服鋼材制作；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于消能板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于消能板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(shí)施例2
[0035]如圖8所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于連接板4-2-1與消能板4-2-2直接連接。
[0036]實(shí)施例3
[0037]如圖9所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于消能板4-2-2開有規(guī)則的多邊形孔洞。
[0038]實(shí)施例4
[0039]如圖10所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于消能板4-2-2開有條形孔洞。
[0040]實(shí)施例5
[0041]如圖11所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于消能板4-2-2平行于消能梁段長度方向的兩邊焊有翼緣板6-1。
[0042]實(shí)施例6
[0043]如圖12所示:本實(shí)施例與實(shí)施例1其余部分相同，不同之處在于消能板4-2-2平行于消能梁段長度方向的兩邊焊有翼緣板及內(nèi)部焊接水平或豎向加勁肋6-2。
[0044]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種易修復(fù)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(gè)，對(duì)稱安裝在框架柱之間的梁下面，兩個(gè)支撐與梁交點(diǎn)之間為框架非消能梁段，支撐與梁的交點(diǎn)和柱之間為框架消能梁段；其特征在于: 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后的殘余腹板；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(shè)置在梁彈性部件上的加勁肋螺栓連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易修復(fù)偏心支撐框架體系，其特征在于:所述消能部件中的消能板與連接板直接對(duì)接，或者消能板和連接板共同焊接在垂直于消能板的加勁板上形成間接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易修復(fù)偏心支撐框架體系，其特征在于:所述梁彈性部件由高屈服鋼材制作，消能部件中的消能板由低屈服鋼材制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易修復(fù)偏心支撐框架體系，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求1所述的易修復(fù)偏心支撐框架體系，其特征在于:所述消能部件中的消能板周圍焊接有翼緣板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易修復(fù)偏心支撐框架體系，其特征在于:所述消能部件中的消能板內(nèi)部焊接有水平或豎向加勁肋。
【文檔編號(hào)】E04B1/19GK203977617SQ201420418873
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】孫遜, 王春林 申請人:東南大學(xué)