CN108691429A - 装配式框架节点抗震加固装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式框架节点抗震加固装置，包括加固单体，所述加固单体包括扣在柱体上的第一U型钢板与扣在梁体上的第二U型钢板，所述第一U型钢板伸出有第一硬钢圆筒，所述第一硬钢圆筒的内腔设置有软钢圆筒，所述软钢圆筒内填充有阻尼材料，所述第二U型钢板伸出有第二硬钢圆筒，所述第二硬钢圆筒的末端插入第一硬钢圆筒的内腔并顶在软钢圆筒上；本发明还涉及一种装配式框架节点抗震加固装置的施工方法。本发明不仅结构设计简单、合理，而且施工方便、易于拆装，减震性能良好，具有广阔的应用前景。

Description

装配式框架节点抗震加固装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种装配式框架节点抗震加固装置及其施工方法。

背景技术

预制装配式混凝土框架结构，是指框架结构中的主要构件在工厂或施工现场预制，通过机械吊装和一定连接手段，把零散的预制构件连接成为一个整体而形成的结构。该结构具有产品质量好 、生产效率高 、环境影响小 、可持续发展等优势。预制混凝土结构由预制构件在现场拼装而成，预制装配式混凝土框架的整体性特别是节点的抗震性能是其薄弱环节，若节点的连接设计或施工存在问题，就容易造成预制结构节点破坏和整体倒塌，而且给震后修复带来困难。

当前装配式混凝土框架结构的抗震性能研究多集中于增强节点本身的抗震性能，使用结构减震控制技术的相关研究很少。地震作用下消能减震结构通过设置的消能器产生摩擦来耗散或吸收地震输人结构中的能量，以减小主体结构的地震反应。与非消能减震结构相比可减少地震反应 20% ～ 40%左右，从而增加装配式结构的抗震能力，保护主体结构的安全。

在装配式建筑结构中布置消能器以耗散地震输入结构的能量，是减轻地震反应和地震破坏的一种新技术和新方法。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种装配式框架节点抗震加固装置及其施工方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种装配式框架节点抗震加固装置，包括加固单体，所述加固单体包括扣在柱体上的第一U型钢板与扣在梁体上的第二U型钢板，所述第一U型钢板伸出有第一硬钢圆筒，所述第一硬钢圆筒的内腔设置有软钢圆筒，所述软钢圆筒内填充有阻尼材料，所述第二U型钢板伸出有第二硬钢圆筒，所述第二硬钢圆筒的末端插入第一硬钢圆筒的内腔并顶在软钢圆筒上。

进一步的，所述第二硬钢圆筒外套设有夹环，所述第一硬钢圆筒的末端顶在夹环上，所述夹环整体呈U形，所述夹环的两个伸出端经松紧螺栓连接在一起。

进一步的，所述第一U型钢板的右下端与第二U型钢板的左上端经铰链铰接在一起，所述第一U型钢板与第二U型钢板形成L形。

进一步的，四个所述加固单体相互连接形成十字形，四个所述加固单体分别设置在呈十字形布置的柱体与梁体的交叉节点的四个夹角处。

进一步的，所述第一U型钢板的前后两侧均伸出有第一连接翼板，所述第一连接翼板上开设有若干个第一螺栓孔，所述第二U型钢板的前后两侧均伸出有第二连接翼板，所述第二连接翼板上开设有若干个第二螺栓孔。

进一步的，任意两个相邻所述加固单体的第一U型钢板经第一螺栓、第一螺栓孔相互扣合并与柱体相连接，任意两个相邻所述加固单体第二U型钢板经第二螺栓、第二螺栓孔相互扣合并与梁体相连接。

进一步的，所述第一U型钢板与第一连接翼板之间、第二U型钢板与第二连接翼板之间均具有加腋。

进一步的，所述第一U型钢板与第一硬钢圆筒焊接固定在一起，所述第二U型钢板与第二硬钢圆筒焊接固定在一起。

进一步的，所述第一硬钢圆筒整体呈弧形，所述第一硬钢圆筒的弧度为60度；所述第二硬钢圆筒整体呈弧形，所述第二硬钢圆筒的弧度为60度。

一种装配式框架节点抗震加固装置的施工方法，包括上述任意一项所述的装配式框架节点抗震加固装置，包含以下步骤：

（1）预制第一U型钢板与第二U型钢板；

（2）将第一U型钢板安装在柱体上，将第二U型钢板安装在梁体上，在第一硬钢圆筒的内腔装入软钢圆筒，在软钢圆筒的内腔填充阻尼材料，所述第二硬钢圆筒的末端插入第一硬钢圆筒的内腔并顶在软钢圆筒上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明不仅结构设计简单、合理，而且施工方便、易于拆装，减震性能良好，具有广阔的应用前景。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的使用状态示意图。

图2为本发明实施例的使用状态示意图。

图3为本发明实施例加固单体的构造示意图。

图4为本发明实施例加固单体的内部构造示意图。

图5为本发明实施例图4A-A方向的剖视示意图。

图6为本发明实施例第一U型钢板的构造示意图。

图7为本发明实施例第二U型钢板的构造示意图。

图中：1-加固单体，101-第一U型钢板，102-第二U型钢板，103-第一硬钢圆筒，104-软钢圆筒，105-阻尼材料，106-第二硬钢圆筒，107-夹环，108-松紧螺栓，109-铰链，110-第一连接翼板，111-第一螺栓孔，112-第二连接翼板，113-第二螺栓孔，114-第一螺栓，115-第二螺栓，116-加腋，a-柱体，b-梁体。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~7所示，一种装配式框架节点抗震加固装置，包括加固单体1，所述加固单体1包括扣在柱体上的第一U型钢板101与扣在梁体上的第二U型钢板102，所述第一U型钢板101伸出有第一硬钢圆筒103，所述第一硬钢圆筒103的内腔设置有软钢圆筒104，所述软钢圆筒104内填充有阻尼材料105，所述第二U型钢板102伸出有第二硬钢圆筒106，所述第二硬钢圆筒106的末端插入第一硬钢圆筒103的内腔并顶在软钢圆筒104上；节点变形时可以通过第一硬钢圆筒103、第二硬钢圆筒106滑动挤压阻尼材料105来耗散能量；本发明可用于新建的装配式建筑结构，也可用于装配式建筑物的加固与改良，具有较好的市场前景。

在本发明实施例中，所述第一硬钢圆筒103与第二硬钢圆筒106均由硬钢制成，所述硬钢是含碳量较高，硬度较大，但较脆的钢，例如Q235普通碳素结构钢；所述软钢圆筒104由软钢制成，所述软钢是低碳钢中之一类，含碳量较低，硬度稍小的钢，软钢含碳量0.13%～0.20%，显微组织为铁素体加少量珠光体，特点是硬度低（HB为100～130），强度低（σb为372～470MPa），塑性高（δ为24%～36%），加工成形性及焊接性好。

在本发明实施例中，所述阻尼材料105选用阻尼油或橡胶，橡胶制成橡胶垫置于所述软钢圆筒104的内腔，起到消能作用。

在本发明实施例中，所述第二硬钢圆筒106外套设有夹环107，所述第一硬钢圆筒103的末端顶在夹环107上，所述夹环107整体呈U形，所述夹环107的两个伸出端经松紧螺栓108连接在一起；所述夹环107的两个伸出端上均开设有与松紧螺栓108相配合的螺纹孔，所述松紧螺栓108的外表面设置有外螺纹，所述螺纹孔的内表面设置有内螺纹；旋转所述松紧螺栓108，从而控制所述夹环107的拴紧程度，可以控制所述夹环107的内表面与第二硬钢圆筒106的外表面之间的滑动摩擦力；随着所述松紧螺栓108拧紧，所述第二硬钢圆筒106受到夹环107挤压力增加，所述夹环107的内表面与第二硬钢圆筒106的外表面之间的滑动摩擦力增加，所述第一硬钢圆筒103推动夹环107一起相对第二硬钢圆筒106发生滑动的难度增加，从而实现所述第一硬钢圆筒103与第二硬钢圆筒106之间的滑动配合的控制。

在本发明实施例中，所述第一U型钢板101的右下端与第二U型钢板102的左上端经铰链109铰接在一起，所述第一U型钢板101与第二U型钢板102形成L形；所述铰链109包含设置在第一U型钢板101的右下端与第二U型钢板102的左上端上的安装孔以及连接两个安装孔的转动销轴。

在本发明实施例中，四个所述加固单体1相互连接形成十字形，四个所述加固单体1分别设置在呈十字形布置的柱体与梁体的交叉节点的四个夹角处。

在本发明实施例中，所述第一U型钢板101的前后两侧均伸出有第一连接翼板110，所述第一连接翼板110上开设有若干个第一螺栓孔111，所述第二U型钢板102的前后两侧均伸出有第二连接翼板112，所述第二连接翼板112上开设有若干个第二螺栓孔113；所述第一连接翼板110、第一螺栓孔111、第二连接翼板112、第二螺栓孔113避免了传统加固方式需要在柱体或梁体上打螺栓孔而破坏梁柱整体性。

在本发明实施例中，任意两个相邻所述加固单体1的第一U型钢板101经第一螺栓114、第一螺栓孔111相互扣合并与柱体相连接，任意两个相邻所述加固单体1第二U型钢板102经第二螺栓115、第二螺栓孔113相互扣合并与梁体相连接。

在本发明实施例中，所述第一U型钢板101与第一连接翼板110之间、第二U型钢板102与第二连接翼板112之间均具有加腋116；所述加腋116防止第一螺栓114与第二螺栓115受剪破坏；所述第一螺栓114与第二螺栓115均采用高强螺栓。

在本发明实施例中，所述第一U型钢板101与第一硬钢圆筒103焊接固定在一起，所述第二U型钢板102与第二硬钢圆筒106焊接固定在一起。

在本发明实施例中，所述第一硬钢圆筒103整体呈弧形，所述第一硬钢圆筒103的弧度为60度；所述第二硬钢圆筒106整体呈弧形，所述第二硬钢圆筒106的弧度为60度。

在本发明实施例中，所述第一U型钢板101的开口大小与柱体的横截面相适应，所述第二U型钢板102的开口大小与梁体的横截面相适应。

在本发明实施例中，所述第一硬钢圆筒103的厚度为10mm，所述第二硬钢圆筒106与软钢圆筒104的内径相等、厚度也相等，所述第二硬钢圆筒106与软钢圆筒104的厚度均为10mm，所述软钢圆筒104的弧度为30度，所述第一硬钢圆筒103的内径比第二硬钢圆筒106的外径大1mm，以保证所述第一硬钢圆筒103与第二硬钢圆筒106之间的稳定滑动。

在本发明实施例中，一种装配式框架节点抗震加固装置的施工方法，包括上述任意一项所述的装配式框架节点抗震加固装置，包含以下步骤：

（1）预制第一U型钢板101与第二U型钢板102；

（2）将第一U型钢板101安装在柱体上，将第二U型钢板102安装在梁体上，在第一硬钢圆筒103的内腔装入软钢圆筒104，在软钢圆筒104的内腔填充阻尼材料105，所述第二硬钢圆筒106的末端插入第一硬钢圆筒103的内腔并顶在软钢圆筒104上。

在本发明实施例中，将四个所述加固单体1分别置于呈十字形布置的柱体与梁体的交叉节点的四个夹角处，四个所述加固单体1分别为第一加固单体、第二加固单体、第三加固单体以及第四加固单体，所述第一加固单体的第一U型钢板101与第二加固单体的第一U型钢板101经第一螺栓114、第一螺栓孔111相互扣合在一起并扣住柱体的上部，所述第三加固单体的第一U型钢板101与第四加固单体的第一U型钢板101经第一螺栓114、第一螺栓孔111相互扣合在一起并扣住柱体的下部，所述第一加固单体的第二U型钢板102与第四加固单体的第二U型钢板102经第二螺栓115、第二螺栓孔113相互扣合在一起并扣住梁体的左部，所述第二加固单体的第二U型钢板102与第三加固单体的第二U型钢板102经第二螺栓115、第二螺栓孔113相互扣合在一起并扣住梁体的右部。

本发明通过所述夹环107控制第一硬钢圆筒103与第二硬钢圆筒106之间的滑动配合，节点变形时，节点位置至少有一个所述加固单体1发生挤压变形，从而可以通过第一硬钢圆筒103与第二硬钢圆筒106之间的滑动挤压阻尼材料105来耗散能量，从而实现减震；2）本发明通过所述第一U型钢板101、第二U型钢板102套于梁柱节点处，施工安装方便，任意两个相邻所述加固单体1的第一U型钢板101经第一螺栓114、第一螺栓孔111相互扣合并与柱体相连接，任意两个相邻所述加固单体1第二U型钢板102经第二螺栓115、第二螺栓孔113相互扣合并与梁体相连接，相互固定，易于拆卸替换，避免了传统加固方式需要在柱或梁上打螺栓孔而破坏梁柱整体性。

上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：包括加固单体，所述加固单体包括扣在柱体上的第一U型钢板与扣在梁体上的第二U型钢板，所述第一U型钢板伸出有第一硬钢圆筒，所述第一硬钢圆筒的内腔设置有软钢圆筒，所述软钢圆筒内填充有阻尼材料，所述第二U型钢板伸出有第二硬钢圆筒，所述第二硬钢圆筒的末端插入第一硬钢圆筒的内腔并顶在软钢圆筒上。

2.根据权利要求1所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：所述第二硬钢圆筒外套设有夹环，所述第一硬钢圆筒的末端顶在夹环上，所述夹环整体呈U形，所述夹环的两个伸出端经松紧螺栓连接在一起。

3.根据权利要求1所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：所述第一U型钢板的右下端与第二U型钢板的左上端经铰链铰接在一起，所述第一U型钢板与第二U型钢板形成L形。

4.根据权利要求1所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：四个所述加固单体相互连接形成十字形，四个所述加固单体分别设置在呈十字形布置的柱体与梁体的交叉节点的四个夹角处。

5.根据权利要求4所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：所述第一U型钢板的前后两侧均伸出有第一连接翼板，所述第一连接翼板上开设有若干个第一螺栓孔，所述第二U型钢板的前后两侧均伸出有第二连接翼板，所述第二连接翼板上开设有若干个第二螺栓孔。

6.根据权利要求5所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：任意两个相邻所述加固单体的第一U型钢板经第一螺栓、第一螺栓孔相互扣合并与柱体相连接，任意两个相邻所述加固单体第二U型钢板经第二螺栓、第二螺栓孔相互扣合并与梁体相连接。

7.根据权利要求1所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：所述第一U型钢板与第一连接翼板之间、第二U型钢板与第二连接翼板之间均具有加腋。

8.根据权利要求1所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：所述第一U型钢板与第一硬钢圆筒焊接固定在一起，所述第二U型钢板与第二硬钢圆筒焊接固定在一起。

9.根据权利要求1所述的装配式框架节点抗震加固装置，其特征在于：所述第一硬钢圆筒整体呈弧形，所述第一硬钢圆筒的弧度为60度；所述第二硬钢圆筒整体呈弧形，所述第二硬钢圆筒的弧度为60度。

10.一种装配式框架节点抗震加固装置的施工方法，其特征在于，包括如权利要求1~9任意一项所述的装配式框架节点抗震加固装置，包含以下步骤：

（1）预制第一U型钢板与第二U型钢板；

（2）将第一U型钢板安装在柱体上，将第二U型钢板安装在梁体上，在第一硬钢圆筒的内腔装入软钢圆筒，在软钢圆筒的内腔填充阻尼材料，所述第二硬钢圆筒的末端插入第一硬钢圆筒的内腔并顶在软钢圆筒上。