CN108643347A - 型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种型钢混凝土框架‑钢筋混凝土墙板混合结构体系，其包括型钢混凝土框架；根据设定的层高间隔横向架设在相邻型钢混凝土框架上的钢梁；水平铺设在钢梁上的压型钢板‑混凝土组合楼板；以及设置在由型钢混凝土框架、钢梁以及压型钢板‑混凝土组合楼板合围形成的楼体框架中的钢筋混凝土墙板；其中，钢筋混凝土墙板的顶端和两侧均与楼体框架之间留有间隙，间隙中灌注有阻尼混凝土，且钢筋混凝土墙板的顶端与钢梁之间设有屈曲阻尼器。从而有目的地引导结构的屈服机制和破坏模式，保证型钢混凝土框架足够的承载力和延性。同时有利于震后对高阻尼混凝土、屈曲阻尼器和钢筋混凝土墙板等耗能装置修复更换。

Description

型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系
技术领域
本发明涉及抗震结构体系领域以及可恢复功能结构体系领域，特别是涉及一种型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系。
背景技术
随着抗震技术的进步和社会经济的不断发展，地震工程界对于结构的抗震设防目标进一步提高，除了传统的防倒塌抗震设防目标之外，还要求结构在震后实现快速恢复其功能性。因此，可恢复功能结构成为了目前地震工程领域的研究热点，也是未来结构抗震的重要发展方向。很多建筑物在地震作用下虽然没有发生整体坍塌等严重破坏，但由于主要受力构件混凝土压碎、纵筋屈曲等局部损伤过大，残余变形较大，震后很难修复而必须拆除。对于重要的生命线工程，如果在设计时仅保证抗地震倒塌性能而不考虑震后可恢复性，结构在震后有可能很难修复或因修复时间很长而严重影响救灾和震后的应急和正常使用。因此，结构震后可恢复性越来越得到了国内外研究人员的重视，结构抗震设计也亟待从抗倒塌设计向可恢复功能设计转变。为此，研制开发一种能够在强震后快速恢复其正常使用功能的可恢复功能结构体系就显得既迫切而且特别有意义。大量研究表明新型结构体系开发是实现结构良好震后可恢复性的最有效和最直接的途径。通过合理设置主要构件和次要构件，设置耗能能力强的耗能连接部件，依次发挥结构系统中各层次的抗震能力，有目的地控制结构的屈服机制和损伤破坏过程，使结构形成有效的多道抗震防线。因此，研制开发一种能够适合可恢复功能结构的型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系就显得尤为重要。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出一种能够在强震后快速恢复其正常使用功能的型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系。
为解决上述技术问题，本发明提供一种型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其包括
纵向设置的型钢混凝土框架；
根据设定的层高间隔横向架设在相邻型钢混凝土框架上的钢梁；
水平铺设在钢梁上的压型钢板-混凝土组合楼板；以及
设置在由型钢混凝土框架、钢梁以及压型钢板-混凝土组合楼板合围形成的楼体框架中的钢筋混凝土墙板；
其中，所述钢筋混凝土墙板的顶端和两侧均与楼体框架之间留有间隙，所述间隙中灌注有阻尼混凝土，且所述钢筋混凝土墙板的顶端与钢梁之间设有屈曲阻尼器。
优选的，所述钢筋混凝土墙板的底端预留套筒，所述套筒与压型钢板-混凝土组合楼板内预埋伸出的钢筋采用套筒灌浆的方式连接。
优选的，所述套筒灌注有阻尼填充材料。
优选的，所述型钢混凝土框架与钢梁端部预埋的钢骨通过螺栓连接。
优选的，所述屈曲阻尼器的形状为矩形或T形。
优选的，所述钢筋混凝土墙板的顶端与钢梁之间设置屈曲阻尼器的数量随层高的递增而减少。
优选的，所述钢筋混凝土墙板与楼体框架之间间隙中的混凝土材料是以水泥为胶凝材料，以天然砂、石为骨料，并添加有矿物掺合料和外加剂。
本发明所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系中，钢混凝土框架为主要构件，钢筋混凝土墙板为次要构件，所述钢筋混凝土墙板通过其顶端和两侧均与楼体框架之间填充的高阻尼混凝土，和与钢梁之间设置的屈曲阻尼器，使之被设计为具有结构受力、地震能量耗散和填充围护三重功能的构件，二者通过屈曲阻尼器和高阻尼材料组成的耗能机构连接，有目的地引导结构的屈服机制和破坏模式，保证型钢混凝土框架足够的承载力和延性。同时有利于震后对高阻尼混凝土、屈曲阻尼器和钢筋混凝土墙板等耗能装置修复更换，可广泛应用于高烈度地震区的重要建筑结构中。
附图说明
图1是本发明所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系的结构示意图；
图2是本发明所述矩形屈曲阻尼器的结构示意图；
图3是本发明所述T形屈曲阻尼器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，如图1所示，其包括型钢混凝土框架1、钢梁2、压型钢板-混凝土组合楼板3以及钢筋混凝土墙板4。
其中，所述型钢混凝土框架1纵向设置，所述钢梁2以设定的层高间隔横向架设在相邻型钢混凝土框架1上，如图1所示，钢梁2两端预留有预埋钢骨，所述型钢混凝土框架1与钢梁2端部预埋钢骨通过螺栓连接，所述钢骨提供了节点的抗剪承载力，也解决了施工阶段构件的安装就位问题。
所述压型钢板-混凝土组合楼板3水平铺设在钢梁2上，具体的，所述钢筋混凝土墙板4的底端预留套筒，所述套筒与压型钢板-混凝土组合楼板3内预埋伸出的钢筋采用套筒灌浆的方式连接，使得水平剪力能较好地从钢混凝土框架传递到钢筋混凝土墙板4其中。所述套筒灌注有阻尼填充材料，所述阻尼填充材料优选为高阻尼填充材料，从而减轻构件碰撞时的损伤，也能够保证耗能元件屈服后节点的转动变形能力。
所述型钢混凝土框架1、钢梁2以及压型钢板-混凝土组合楼板3合围形成的楼体框架，所述钢筋混凝土墙板4设置在所述楼体框架中。所述钢筋混凝土墙板4的顶端和两侧均与楼体框架之间留有间隙，所述间隙中灌注有阻尼混凝土5，所述钢筋混凝土墙板4与楼体框架之间间隙中的混凝土材料5是以水泥为胶凝材料，以天然砂、石为骨料，并添加有矿物掺合料和外加剂，适量改善混凝土拌合物或硬化混凝土的性能，形成苯丙乳液混凝土、聚苯烯纤维混凝土、碳纤维混凝土等多种高阻尼混凝土。
同时，所述钢筋混凝土墙板4的顶端与钢梁2之间设有可更换耗能部件，以抵抗所有荷载，有目的地控制结构的屈服机制和损伤破坏过程，使结构形成有效的多道抗震防线，控制主要构件的损伤。具体的，所述可更换耗能部件为低屈服点钢制作的剪切型屈曲阻尼器6，所述剪切型屈曲阻尼器6的外形为图2和图3所示的矩形或T形两种，通过采用有限元数值模拟方法，比较了各种形状阻尼器在低周反复荷载作用下的承载力、延性和耗能能力，结果表明矩形或T形的阻尼器延性好，耗能能力强，且在地震发生后更换方便。所述屈曲阻尼器6与钢筋混凝土墙板4以及钢梁2的连接方式可以是直板螺栓连接、直板焊接连接或者弯曲板焊接中的一种，且所述钢筋混凝土墙板4的顶端与钢梁2之间设置屈曲阻尼器6的数量随层高的递增而减少。
本发明所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系中，钢混凝土框架为主要构件，钢筋混凝土墙板4为次要构件，所述钢筋混凝土墙板4通过其顶端和两侧均与楼体框架之间填充的高阻尼混凝土，和与钢梁2之间设置的屈曲阻尼器6，使之被设计为具有结构受力、地震能量耗散和填充围护三重功能的构件，二者通过屈曲阻尼器6和高阻尼材料组成的耗能机构连接，有目的地引导结构的屈服机制和破坏模式，保证型钢混凝土框架1足够的承载力和延性，同时有利于震后对高阻尼混凝土、屈曲阻尼器6和钢筋混凝土墙板4等耗能装置修复更换，可广泛应用于高烈度地震区的重要建筑结构中。
采用本发明所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，能够保证建筑物在地震作用下，其主体构件钢混凝土框架、钢梁2、压型钢板-混凝土组合楼板3将力都传到给钢筋混凝土墙板4的顶端和两侧均与楼体框架之间设置的高阻尼混凝土，以及通过屈曲阻尼器6传递到钢筋混凝土墙板4中，从而保证主体构件不会发生损坏，只需要将高阻尼混凝土、屈曲阻尼器6和钢筋混凝土墙板4重新更换即可，从而以较小经济代价实现结构在地震作用下的损伤可控。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其特征在于，包括
纵向设置的型钢混凝土框架；
根据设定的层高间隔横向架设在相邻型钢混凝土框架上的钢梁；
水平铺设在钢梁上的压型钢板-混凝土组合楼板；以及
设置在由型钢混凝土框架、钢梁以及压型钢板-混凝土组合楼板合围形成的楼体框架中的钢筋混凝土墙板；
其中，所述钢筋混凝土墙板的顶端和两侧均与楼体框架之间留有间隙，所述间隙中灌注有阻尼混凝土，且所述钢筋混凝土墙板的顶端与钢梁之间设有屈曲阻尼器。
2.根据权利要求1所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其特征在于，所述钢筋混凝土墙板的底端预留套筒，所述套筒与压型钢板-混凝土组合楼板内预埋伸出的钢筋采用套筒灌浆的方式连接。
3.根据权利要求1所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其特征在于，所述套筒灌注有阻尼填充材料。
4.根据权利要求1所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其特征在于，所述型钢混凝土框架与钢梁端部预埋的钢骨通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其特征在于，所述屈曲阻尼器的形状为矩形或T形。
6.根据权利要求1所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其特征在于，所述钢筋混凝土墙板的顶端与钢梁之间设置屈曲阻尼器的数量随层高的递增而减少。
7.根据权利要求1所述型钢混凝土框架-钢筋混凝土墙板混合结构体系，其特征在于，所述钢筋混凝土墙板与楼体框架之间间隙中的混凝土材料是以水泥为胶凝材料，以天然砂、石为骨料，并添加有矿物掺合料和外加剂。
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