CN109057144B - 一种多功能可更换连梁结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能可更换连梁结构，包括可更换段以及可拆卸连接于可更换段两端的非更换段，所述可更换段由粘弹性阻尼器和金属阻尼器并联组成，其中，所述粘弹性阻尼器由钢板层以及相间分布在钢板层之间的橡胶层组成，所述金属阻尼器是由上翼缘、下翼缘以及焊接于上、下翼缘之间的腹板组成的“工”字钢件，所述粘弹性阻尼器在风振和小震变形下即可耗能，所述金属阻尼器在中震和大震作用下剪切屈服耗能，该可更换连梁兼具抗风与抗震的功能，耗能能力强，震后可快速更换。

Description

一种多功能可更换连梁结构
技术领域
本发明涉及可恢复功能结构技术领域，具体涉及一种多功能可更换连梁结构。
背景技术
在剪力墙结构和框架-剪力墙结构中，两端与剪力墙相连的梁称为连梁。在地震作用下，连梁是剪力墙结构中的主要耗能构件。目前连梁设计中存在着一些缺陷：（1）实际工程中连梁的跨高比较小，在地震作用下易发生剪切破坏，形成X型交叉裂缝。例如汶川地震和智利地震中，有大量连梁遭到严重破坏。地震后很难修复，即使可以修复但修复费用较大，施工工期较长，影响地震后建筑使用功能的快速恢复，并由此带来不可预测的间接经济损失。（2）附加粘弹性阻尼器的连梁在风振、小震作用改善效果明显，但大震作用下改善不明显。（3）附加复合阻尼器（粘弹性橡胶和U型钢板组成）的连梁，由于阻尼器刚度小，位移控制效果不好。（4）开菱形洞口的金属阻尼器，开孔处应力集中导致过早开裂。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种多功能可更换连梁结构，既满足舒适性要求，又满足在大震作用下耗能的要求。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种多功能可更换连梁结构，包括可更换段以及可拆卸连接于可更换段两端的非更换段，所述可更换段由粘弹性阻尼器和金属阻尼器并联组成，其中，所述粘弹性阻尼器由钢板层以及相间分布在钢板层之间的橡胶层组成，所述金属阻尼器是由上翼缘、下翼缘以及焊接于上、下翼缘之间的腹板组成的“工”字钢件，所述粘弹性阻尼器在风振和小震变形下即可耗能，所述金属阻尼器在中震和大震作用下剪切屈服耗能。
进一步地，所述腹板选用低屈服点钢，根据需要设置一块或多块平行设置。腹板选用低屈服钢，以提高可更换段的变形和耗能能力。
进一步地，所述腹板高厚比为7.5-15，通过降低腹板高厚比，防止腹板平面外失稳破坏，取代传统使用加劲肋的方法，腹板高度降低后，受剪承载力不能满足设计需要，通过设置多片腹板解决该问题。
进一步地，所述非更换段与可更换段通过嵌固在非更换段的预埋件进行连接。
进一步地，所述预埋件由工字钢梁以及焊接于工字钢梁端部的预埋件端板组成。
进一步地，所述工字钢梁之间还设有加劲肋，工字钢梁上设有栓钉。
进一步地，所述预埋件的端部焊接预埋件端板，所述可更换段的端部焊接可更换段端板，所述预埋件端板与可更换段端板上均开有螺孔，并通过螺栓连接在一起。
进一步地，所述粘弹性阻尼器可单独更换。
进一步地，所述粘弹性阻尼器设有一对，对称布置在上下两边，所述金属阻尼器布置在粘弹性阻尼器之间。
本发明利用粘弹性阻尼器在小变形下即可耗能的特点，让其在风振和小震作用下耗能，利用工字型钢梁刚度较大的特点，保证可更换连梁具有足够的强度和刚度，在中震和大震作用下工字型钢梁金属阻尼器屈服耗能，连梁的非更换段在地震作用下始终保持弹性状态，方便建筑震后立即恢复使用。
本发明的有益效果是：
1）本发明可更换连梁结构，兼具抗风、抗震功能，在小震、风振作用下粘弹性阻尼器耗能，金属阻尼器保持弹性，提供刚度，为墙肢提供约束作用；在中震、大震作用下，金属阻尼器腹板剪切屈服，耗能能力强，性能稳定，复合阻尼器即提供了刚度，又耗散地震能量，保护主体结构。
2）本发明可更换连梁结构可更换段屈服耗能，非更换段保持弹性，且更换段与非更换段通过螺栓连接，震后可更换段更换方便，有效地避免了传统结构中显著的震后修复和加固的费用，提高强震后建筑结构功能快速恢复的能力。
3）本发明构造简单，施工方便，采用传统的工字钢梁和剪切型粘弹性阻尼器，通过螺栓连接，构造简单，且以钢材和橡胶等普通材料制作而成，便于推广应用。
附图说明
图1示出了本发明整体结构示意图；
图2示出了图1所示的构件剖面图A-A；
图3示出了图1所示的粘弹性阻尼器的俯视图；
图4示出了图1所示的非更换段的预埋件的示意图；
图中：粘弹性阻尼器1、金属阻尼器2、非更换段3、可更换段端板4、螺栓一5、预埋件6、外钢板7、螺栓二8、连接板一9、上翼缘10、下翼缘11、腹板12、内钢板13、橡胶层14、连接板二15、工字钢梁16、预埋件端板17、栓钉18、加劲肋19。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1和2所示，本发明带复合阻尼器的新型可更换连梁结构，包括粘弹性阻尼器1、金属阻尼器2、非更换段3和预埋件6。金属阻尼器2由上翼缘10、下翼缘11和多块平行腹板12组成，腹板选用低屈服点钢，翼缘10和11与腹板焊接在一起，在中震和大震作用下剪切屈服耗能。粘弹性阻尼器由橡胶层14和内钢板13和外钢板7组成，在风振和小震作用下即可耗能。金属阻尼器2和粘弹性阻尼器1并联，与端板4焊接。非更换段3的抗弯强度、抗剪强度大于复合阻尼器，保证在大震作用下非更换段不屈服，非更换段3内设置预埋件6。可更换段的端板4与非更换段3中预埋件的端板17通过高强螺栓一5连接在一起，震后方便更换。
如图1和3所示，连接板一9和连接板二15与可更换段端板4焊接，粘弹性阻尼器1的内钢板13和外钢板7分别与连接板一9和连接板二15通过高强螺栓二8连接在一起，在震后如果粘弹性阻尼器破坏可只更换粘弹性阻尼器。
如图4所示，预埋件6，包括工字钢梁16、预埋件端板17、加劲肋19和栓钉18。预埋件端板17和可更换段端板4通过螺栓一5相连，栓钉18用来增强预埋件6与非更换段3的连接性能。加劲肋19设于工字型钢中间区域以加强其刚度，防止腹板屈曲。
施工时，可更换段和预埋件6首先在工厂预制加工好，并在可更换段端部焊接好带有螺孔的可更换段端板4，在具体装配时，一种方法是可以先通过可更换段端板4、预埋件端板17、螺栓一5把可更换段与预埋件6连接在一起，组装成一个整体后，吊装放入非屈服段的钢筋笼，最后支模板浇筑混凝土，浇筑完成后的可更换连梁如图1所示。另一种方法是可以先把预埋件6吊装放入非更换段的钢筋笼，待混凝土达到一定强度后，吊装可更换段，通过可更换段端板4、预埋件端板17、螺栓一5把可更换段与预埋件连接在一起，组装成一个整体，这种施工方法对施工精度要求较高。
本发明是根据特定实施例进行描述的，但是熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些应用做出修改和变化，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的修改都应该在权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多功能可更换连梁结构，包括可更换段以及可拆卸连接于可更换段两端的非更换段(3)，其特征在于，所述可更换段由粘弹性阻尼器(1)和金属阻尼器(2)并联组成，其中，所述粘弹性阻尼器(1)由钢板层以及相间分布在钢板层之间的橡胶层组成，所述金属阻尼器(2)是由上翼缘(10)、下翼缘(11)以及焊接于上、下翼缘之间的腹板(12)组成的“工”字钢件，所述粘弹性阻尼器(1)在风振和小震变形下即可耗能，所述金属阻尼器(2)在中震和大震作用下剪切屈服耗能，所述腹板(12)高厚比为7.5-15；
所述粘弹性阻尼器(1)设有一对，对称布置在上下两边，所述金属阻尼器(2)布置在粘弹性阻尼器(1)之间；
利用粘弹性阻尼器在小变形下即可耗能的特点，其在风振和小震作用下耗能；利用工字型钢梁刚度较大的特点，保证可更换连梁具有足够的强度和刚度，在中震和大震作用下工字型钢梁金属阻尼器屈服耗能，连梁的非更换段在地震作用下始终保持弹性状态，方便建筑震后立即恢复使用。
2.根据权利要求1所述的一种多功能可更换连梁结构，其特征在于，所述腹板(12)选用低屈服点钢，根据需要设置一块或多块平行设置。
3.根据权利要求1所述的一种多功能可更换连梁结构，其特征在于，所述非更换段(3)与可更换段通过嵌固在非更换段(3)的预埋件(6)进行连接。
4.根据权利要求3所述的一种多功能可更换连梁结构，其特征在于，所述预埋件(6)的端部焊接预埋件端板(17)，所述可更换段的端部焊接可更换段端板(4)，所述预埋件端板(17)与可更换段端板(4)上均开有螺孔，并通过螺栓(5)连接在一起。
5.根据权利要求4所述的一种多功能可更换连梁结构，其特征在于，所述粘弹性阻尼器(1)可单独更换。
6.根据权利要求3所述的一种多功能可更换连梁结构，其特征在于，所述预埋件(6)由工字钢梁(16)以及焊接于工字钢梁(16)端部的预埋件端板(17)组成。
7.根据权利要求6所述的一种多功能可更换连梁结构，其特征在于，所述工字钢梁(16)之间还设有加劲肋(19)，工字钢梁(16)上设有栓钉(18)。
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