應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的雙階屈服耗能鋼連梁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑工程和結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代城市中擁有著眾多的高層、超高層結(jié)構(gòu)。高層、超高層結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代城市中為解決用地緊張，發(fā)揮現(xiàn)代城市功能，體現(xiàn)現(xiàn)代城市風(fēng)貌所采用的主要建筑形式之一。高層建筑所承受的水平地震作用和風(fēng)荷載較大，側(cè)向剛度成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)控制的主要因素，鋼筋混凝土剪力墻由于整體性能好，抗側(cè)向剛度大，承載力高，在水平荷載作用下側(cè)移小等特點(diǎn)，在高層建筑中得到普遍應(yīng)用。連梁是剪力墻結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的聯(lián)系兩片墻肢的耗能構(gòu)件。傳統(tǒng)的連梁一般采用鋼筋混凝土連梁，但由于建筑需求，鋼筋混凝土連梁設(shè)計(jì)的往往跨高比較小，容易引起鋼筋混凝土連梁的剪切破壞，影響連梁的延性以及耗能能力，過(guò)早的破壞使連梁不能按找預(yù)先的設(shè)計(jì)目標(biāo)發(fā)揮抗震第一道防線的作用。
[0003]近年來(lái)，美國(guó)、加拿大和新西蘭等國(guó)家采用鋼連梁代替鋼筋混凝土連梁，由鋼連梁和鋼筋混凝土墻肢組合成混合聯(lián)肢剪力墻。研宄發(fā)現(xiàn)，鋼連梁設(shè)計(jì)為剪切屈服的滯回曲線非常飽滿，延性和耗能能力顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼筋的混凝土連梁。一般的鋼連梁設(shè)計(jì)為罕遇地震下發(fā)揮耗能作用，但由于建筑設(shè)計(jì)的需求，要求多遇地震下就要提拱屈服耗能作用。
[0004]目前很多學(xué)者研發(fā)了很多可更換的耗能連梁，這些連梁的特點(diǎn)大多是將混凝土連梁中部替換為一段消能梁段。這樣的做法的不足之處在于只能夠滿足連梁在多遇地震下屈服發(fā)揮附加阻尼比的作用，耗能屈服后不能發(fā)揮連梁連接兩片墻肢的耦連作用，并且在罕遇地震下不能進(jìn)一步發(fā)揮耗能作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁，具有在多遇地震下既能發(fā)揮耗能提供附加阻尼比的功能，也能發(fā)揮作為連梁的耦連作用，并且在罕遇地震下能夠發(fā)揮更加大的耗能作用。除此之夕卜，該應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁，在震后修復(fù)時(shí)同樣是可以更換的，提升建筑強(qiáng)震后的迅速修復(fù)能力。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一、
[0008]一種應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的雙階屈服耗能鋼連梁，其特征在于，
[0009]包括發(fā)生第一階剪切屈服的剪切屈服板梁(2)，
[0010]和發(fā)生第二階彎曲屈服的彎曲屈服工字梁(1)，
[0011]和連接剪切屈服板梁(2)和彎曲屈服工字梁(I)的梁端端板(3)，所述剪切屈服板梁(2)套在所述彎曲屈服工字梁(I)內(nèi)部，兩者采用對(duì)接焊縫焊接在所述梁端端板(3)上；
[0012]和連接所述梁端端板(3)和節(jié)點(diǎn)處的梁段(7)的高強(qiáng)螺栓(6);
[0013]所述剪切屈服板梁⑵包含兩端的近似剛性的彈性區(qū)(22)和中部的塑性剪切屈服耗能區(qū)(21);
[0014]所述近似剛性的彈性區(qū)(22)采用高屈服點(diǎn)鋼材制作，用于提供第一階屈服剛度的功能；
[0015]所述塑性剪切屈服耗能區(qū)(21)的中部在高度方向進(jìn)行圓弧倒角削弱；
[0016]所述彎曲屈服工字梁⑴包含端部狗骨式處理的翼緣(11)和雙腹板(12)，
[0017]除此之外還包括夾在塑性剪切屈服耗能區(qū)(21)和雙腹板(12)間的兩塊填板⑷，以及防止雙腹板(12)面外失穩(wěn)的豎向加勁肋(5)。
[0018]二、
[0019]所述剪切屈服板梁(2)發(fā)生第一階塑性屈服耗能區(qū)(21)的剪切屈服。進(jìn)一步地，所述剪切屈服板梁(2)通過(guò)以下技術(shù)構(gòu)造實(shí)現(xiàn)第一階剪切屈服功能。
[0020]所述剪切屈服板梁(2)包含兩端的近似剛性的彈性區(qū)(22)和中部的塑性剪切屈服耗能區(qū)(21)。
[0021]所述塑性屈服耗能區(qū)(21)高度與近似剛性的彈性區(qū)(22)高度相同，并且采用對(duì)接焊縫連接。
[0022]所述塑性屈服耗能區(qū)(21)的厚度一般小于或者等于近似剛性的彈性區(qū)(22)的厚度。
[0023]所述塑性屈服耗能區(qū)(21)采用的鋼材比近似剛性的彈性區(qū)(22)采用的鋼材屈服點(diǎn)低，并且使用低屈服點(diǎn)鋼制作。
[0024]所述塑性屈服耗能區(qū)(21)的形狀類似一個(gè)倒放的“工”字形，通過(guò)中部做圓弧倒角削弱來(lái)提供不同的承載力，同時(shí)使塑性剪切變形集中于削弱部位發(fā)生。
[0025]三、
[0026]所述彎曲屈服工字梁(I)發(fā)生第二階梁端彎曲屈服。進(jìn)一步地，所述彎曲屈服工字梁(I)通過(guò)以下技術(shù)構(gòu)造實(shí)現(xiàn)第二階梁端彎曲屈服功能。
[0027]所述彎曲屈服工字梁⑴包含端部狗骨式處理的翼緣(11)和雙腹板(12)。
[0028]所述端部狗骨式處理的翼緣(11)采用狗骨式處理保護(hù)與梁端端板(3)連接處的對(duì)接焊縫。
[0029]所述彎曲屈服工字梁(I)采用高屈服點(diǎn)的鋼材制作，通過(guò)設(shè)計(jì)使之發(fā)生梁端彎曲屈服。
[0030]四、
[0031]進(jìn)一步地，所述應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)可更換的功能。
[0032]所述剪切屈服板梁(2)和所述彎曲屈服工字梁(I)，通過(guò)對(duì)接焊縫焊接在所述梁端端板(3)上后和梁段(7)焊接所述梁端端板(3)后，再通過(guò)高強(qiáng)螺栓(6)連接，以此達(dá)到可更換的功能。
[0033]所述節(jié)點(diǎn)處的梁段(7)可以直接內(nèi)埋于墻肢內(nèi)部，也可以與型鋼立柱連接后，再將立柱埋于墻肢內(nèi)部。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下優(yōu)點(diǎn):
[0035]I)施工制作簡(jiǎn)單。本發(fā)明以鋼材為原料，剪切屈服板梁(2)與彎曲屈服工字梁(I)可以分別在工廠加工。塑性屈服耗能區(qū)(I)與近似剛性的彈性區(qū)(22)通過(guò)對(duì)接焊縫連接，可以現(xiàn)場(chǎng)或者工廠制作安裝。塑性屈服耗能區(qū)(I)與近似剛性的彈性區(qū)(22)為鋼板的形式，只需要簡(jiǎn)單的切割即可以制作完成，加工方便。
[0036]2)多遇地震下既能發(fā)揮耗能作用也能發(fā)揮結(jié)構(gòu)作用。本發(fā)明可保證連梁在多遇地震往復(fù)荷載下塑性屈服耗能區(qū)(21)發(fā)生剪切屈服，并且使變形集中于塑性屈服耗能區(qū)
(21)，增強(qiáng)耗能能力。在多遇地震下，彎曲屈服工字梁(I)保持彈性維持連梁作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耦連作用。
[0037]3)罕遇地震作用耗能能力強(qiáng)。在罕遇地震作用下，兩階屈服同時(shí)發(fā)生，塑性屈服耗能區(qū)(21)的剪切屈服和彎曲屈服工字梁(I)的彎曲屈服共同發(fā)生能量耗散能力比只具有單一耗能構(gòu)件的要大很多。
[0038]4)本發(fā)明在強(qiáng)震作用后可以更換，實(shí)現(xiàn)連梁功能的快速修復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)震后功能的快速恢復(fù)能力。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為本發(fā)明應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的雙階屈服耗能鋼連梁的立面及左視示意圖。
[0040]圖2為圖1的俯視圖。
[0041]圖3為聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)用本發(fā)明的示意圖。
[0042]圖4為本發(fā)明荷載位移曲線中明顯的雙階屈服點(diǎn)示意。
[0043]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0044]I彎曲屈服工字梁
[0045]11狗骨式處理的翼緣
[0046]12雙腹板
[0047]2剪切屈服板梁
[0048]21塑性剪切屈服耗能區(qū)
[0049]22近似剛性的彈性區(qū)
[0050]3梁端端板
[0051]4填板
[0052]5加勁肋板
[0053]6高強(qiáng)螺栓
[0054]7節(jié)點(diǎn)處外伸梁段
【具體實(shí)施方式】
[0055]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0056]請(qǐng)參閱圖1至圖2。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能