CN109707037B - 一种装配式框架结构自复位耗能体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式框架结构自复位耗能体系及其施工方法，包括与基础相连的预制柱、预制钢筋混凝土横梁、预制钢筋混凝土梁柱子结构及干连接，还包括布置在层间预制框架之间的自复位耗能器；干连接包括柱‑柱之间摩擦型高强螺栓连接及梁‑梁人工塑性铰连接结点之间销轴连接；本发明还公开一种装配式框架结构自复位耗能体系的施工方法。本发明克服目前装配式结构体系的缺点，实现“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震目标，通过合理的设置自复位耗能器，增强结构体系的耗能能力及有效减小或避免结构的残余变形，对有效减缓高烈度区地震灾害具有非常重要的社会价值和经济意义，同时简化了施工过程，并保障了施工质量，实用性强，便于推广使用。

Description

一种装配式框架结构自复位耗能体系及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种装配式框架结构自复位耗能体系及其施工方法。

背景技术

装配式结构具有生产效率高、建设周期短、环境影响小、可持续发展及耗费人工少等优点，其在建筑结构领域得到广泛的运用。发展装配式结构体系是建筑工业化的必由之路，但现有的装配式结构在高烈度区使用存在节点可靠性差、结构整体性差、结构的残余变形大、结构的自身耗能能力及延性不足等缺点，往往难以满足反复荷载下的受力要求，在高烈度区的使用受到限制。当前虽然有大量学者提出梁柱连接节点，连接结点靠近梁柱节点核心区，在节点区加强钢筋密集，使得节点受力非常复杂及施工难度大，且不经济，在地震作用下尤为突出，很难实现“强柱弱梁”、“强节点弱构件”，震后修复困难，给人们造成大量经济损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种装配式框架结构自复位耗能体系及其施工方法，将人工塑性铰和自复位耗能器设计于装配式框架结构中，通过将梁-柱连接点设置为梁-梁人工塑性铰结点和柱-柱连接点，并在结构中合理的设置自复位耗能器，以改变原有装配式结构的受力的状态，构成一种能满足“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”抗震设计原则的新结构体系，以满足于高烈度区域的装配式结构抗震需求。该结构体系设计合理、施工方便、增强节点的可靠性、结构的整体性及改善结构的抗震性能等优点，地震后能有效减小或者避免结构的残余变形，修复比现浇结构方便、经济。

本发明采用以下技术方案：

一种装配式框架结构自复位耗能体系，包括预制钢筋混凝土框架和自复位耗能器，预制钢筋混凝土框架包括与基础相连的预制柱、预制钢筋混凝土横梁、第一预制梁柱子结构、第二预制梁柱子结构、第三预制梁柱子结构和干连接，干连接包括采用摩擦型高强螺栓连接的柱-柱连接结点以及采用销轴连接的梁-梁人工塑性铰连接结点；自复位耗能器采用V型支撑或单斜撑方式设置在预制钢筋混凝土框架上，自预制钢筋混凝土框架最底层设置一层或自最底层向上逐层设置构成装配式框架结构自复位耗能体系。

具体的，柱-柱连接结点位于层高1/2处，第二预制梁柱子结构的下端以及预制柱的上端分别设有外包矩形钢管，矩形钢管的截面尺寸小于所在的柱截面尺寸，矩形钢管上设置有加劲肋，矩形钢管的上、下两端分别与法兰盘焊接连接，法兰盘的外边缘尺寸与柱截面外边缘保持一致，法兰盘上设有第一螺栓孔。

进一步的，矩形钢管的边长和壁厚之比小于等于

法兰盘的厚度大于等于矩形钢管的厚度，法兰盘的外边缘尺寸与柱截面外边缘保持一致，矩形钢管上设置有加劲肋，加筋肋的厚度大于等于矩形钢管壁厚，加劲肋的高度大于等于法兰盘外伸长度，加劲肋分别与矩形钢管和法兰盘焊接，矩形钢管的上、下两端分别与法兰盘焊接，焊缝质量等级大于等于二级；第二预制梁柱子结构的下节柱纵筋和预制柱内的上节柱纵筋分别伸入法兰盘上的第一螺栓孔内并用第一螺帽拧紧，第二预制梁柱子结构下端的法兰盘和预制柱上端的法兰盘用摩擦型高强螺栓连接，向上逐层拼装直至完成整个框架结构柱-柱连接，摩擦型高强螺栓直径大于等于柱纵筋直径。

具体的，预制钢筋混凝土横梁与第一预制梁柱子结构的梁-梁连接结点位于梁的跨中，预制钢筋混凝土横梁的端部和第一预制梁柱子结构的端部分别设有锚筋和端板，端板上开有用于穿过锚筋的第二螺栓孔，梁上4根角筋及锚筋穿过第二螺栓孔并用第二螺帽拧紧连接，单耳板和双耳板分别与端板焊接，焊缝质量等级大于等于二级，梁-梁连接结点B通过销轴插入单耳板和双耳板上的销轴孔中实现连接，向上逐层拼装直至完成整个框架结构梁-梁连接。

进一步的，梁-梁人工塑性铰连接结点B位于梁的跨中，距柱中心线1/5L～1/4L及3/4L～4/5L的区域，区域内弯矩值分别小于该跨跨中弯矩值的0.2倍和梁端弯矩值的0.15倍，L为梁的跨度。

进一步的于，单耳板和双耳板包括两行两列和一行两列两种装配方式，屈服强度为215～245MPa，屈强比小于0.8，延伸率大于40％。

具体的，自复位耗能器的上端与第一节点连接，下部两端分别与第二节点连接。

进一步的，第一节点C包括结点端板、C结点节点板、C结点支撑板、C结点支撑端板、C结点加劲肋及第一螺栓杆，预制钢筋混凝土横梁通过预埋的第一螺栓杆与C结点端板连接，通过C结点螺帽紧固；C结点节点板与C结点端板焊接，C结点节点板与C结点支撑板上分别设有第三螺栓孔，并通过摩擦型高强螺栓连接，C结点节点板与C结点支撑板的承压面进行打磨处理，C结点加劲肋与C结点节点板焊接；C结点支撑端板与C结点支撑板及C结点加劲肋焊接，C结点支撑端板上预留第四螺栓孔；

第二节点包括D结点端板、D结点节点板、D结点支撑板、D结点加劲肋及第二螺栓杆，第二螺栓杆的一端预埋在第二预制梁柱子结构的梁端和柱端，另一端插入D结点端板上的预留孔并用D结点螺帽拧紧，D结点节点板与D结点端板焊接连接，D结点节点板上设置D结点加劲肋，D结点加劲肋与D结点节点板焊接，D结点支撑板分别与D结点节点板及D结点加劲肋焊接连接，焊缝等级大于等于二级，D结点支撑端板上预留第五螺栓孔，D结点加劲肋的厚度大于等于D结点节点板的厚度，D结点加劲肋的高度与D结点节点板的高度保持一致。

具体的，自复位耗能器的上、下端分别与第三预制梁柱子结构的第三节点和第二预制梁柱子结构的第二节点连结，第三节点结点端板、E结点节点板、E结点支撑端板、E结点加劲肋及第三螺栓杆，第三螺栓杆的一端预埋在第三预制梁柱子结构的梁端和柱端，另一端插入E结点端板上预留孔并用E结点螺帽拧紧，E结点节点板E-与E结点端板焊接连接，E结点节点板上设置E结点加劲肋，E结点加劲肋与E结点节点板焊接，E结点支撑端板分别与E结点节点板及E结点加劲肋焊接连接，E结点支撑板上预留第六螺栓孔，焊缝质量等级大于等于二级；E结点加劲肋板厚度大于等于节点板的厚度，E结点加劲肋高度与E结点节点板的高度保持一致，E结点加劲肋的高度与E结点节点板的高度保持一致。

一种装配式框架结构自复位耗能体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据建筑平面布置图，确定结构布置图以及梁、柱截面尺寸；

S2、根据内力分析结果，设计柱-柱连接位置、矩形钢管尺寸、法兰盘尺寸、加劲肋的尺寸及高强摩擦性螺栓的个数，设计梁-梁人工塑性铰连接结点区域、耳板的排布形式、耳板尺寸、端板尺寸、销轴的尺寸及锚筋的尺寸和数量，设计自复位耗能器、自复位耗能器在结构体系中的安装形式及位置，设计横梁、梁柱子结构截面设计，设计用于连接自复位耗能器的节点板尺寸、连接板尺寸、加劲肋尺寸、端板尺寸及螺栓个数；

S3、根据S2对横梁、梁柱子结构截面的设计以及连接结点的设计资料，在工厂中绑扎完横梁、梁柱子结构钢筋，然后支模，依照设计图纸在横梁、梁柱子结构的相应位置预埋螺栓杆，在梁柱子结构相应的柱端预埋已焊接完法兰盘的矩形钢管，将该柱中纵向钢筋插入法兰盘中预留螺栓孔中并用螺帽拧紧，确保了上、下结构中钢筋传力的连续性，在矩形钢管外侧焊接加劲肋，在横梁的梁端预埋锚筋，将锚筋插入已焊接完耳板的端板预留螺栓孔中并用螺帽拧紧，确保了连接结点左、右梁中钢筋传力的连续性，然后浇筑完混凝土，拆模与养护完，完成节点板、连接板、端板、加劲肋焊接，完成自复位耗能器的安装；

S4、耳板、端板、矩形钢管外侧、法兰盘、加劲肋在工厂中安装完毕后，对其表面做防锈处理；

S5、将各层预制好的构件运输至施工现场；

S6、现场吊装后，首先，将第一、第二、第三预制梁柱子结构上节柱下端的法兰盘分别和与基础相连接的下节柱上端的法兰盘用摩擦型高强螺栓连接，确保了结构安装的精度；然后，将在安装好端板和耳板的横梁吊装后与安装好端板和耳板的梁柱子结构的梁端保持在同一水平线上，将销轴插入耳板上预留孔中，确保了结构安装的精度，形成装配式钢筋混凝土结构梁-梁人工塑性铰连接结点；最后，将梁柱子结构和横梁中预埋的螺栓杆穿入节点板中预留孔中用螺帽拧紧，用螺栓将自复位耗能器与框架结构体系相连接；

S7、向上逐层拼装直至完成整个框架结构。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种装配式框架结构自复位耗能体系，梁-梁人工塑性铰连接结点及柱-柱连接结点避开受力最大区域，可以提高连接的可靠性，能适用范围广，在装配式框架结构中合理的利用自复位耗能器的自复位及耗能性能，能有效的减轻或者避免结构的残余变形，特别是在高烈度区，对有效减缓高烈度区地震灾害具有非常重要的社会价值和经济意义。

进一步的，梁柱节点区是预制，梁-梁人工塑性铰连接结点及柱-柱连接结点远离梁柱节点，柱-柱连接结点根据反弯点法可知，在水平地震作用下，层高1/2处的柱中，所受到的弯矩值相对较小，连接结点设置此处能满足柱-柱连接结点相对安全；梁-梁人工塑性铰连接结点通过削弱连接结点的刚度，使梁-梁人工塑性铰连接结点先于梁柱节点之前出现塑性铰，可实现“强柱弱梁”、“强节点弱构件”。

进一步的，为保证该结构体系的双重抗震系统，自复位耗能器和梁-梁人工塑性铰连接结点能够在地震中协调工作，自复位耗能器的最大刚度应为梁-梁铰结点刚度的70％，以保证自复位耗能器先于梁-梁人工塑性铰连接结点耗能，作为结构抗震体系的第一道防线，而梁-梁人工塑性铰连接结点作为结构抗震体系第二道防线是保证结构在超越地震的耗能性能和可靠度。

进一步的，装配式框架结构自复位耗能体系中采用自复位耗能器兼具耗能和复位性能，在震后能有效减小或者避免结构的残余变形，结构简单、安装方便、性能可靠、造价低廉以及破坏后易于修复、更换。

进一步的，装配式框架连接结点易设置在梁上受力相对较小处，在保证的连接结点在强度下实现连接结点屈服，梁-梁人工塑性铰连接结点连接结点B位于梁的跨中，距柱中心线1/5L～1/4L及3/4L～4/5L的区域，区域内弯矩值分别小于该跨跨中弯矩值的0.2倍和梁端弯矩值的0.15倍，L为梁的跨度。

进一步的，耳板包括两行两列和一行两列两种装配方式，以及屈服强度为215～245MPa，屈强比小于0.8，延伸率大于40％，耳板采用屈服强度低，延性大，在满足强度条件下，地震作用后可以使连接结点先于梁柱节点之前屈服出现塑性铰。

进一步的，在框结构体系中，自复位耗能器安装为V型支撑形式能加强结构体系的耗能能力及减小结构的残余变形，较单斜撑形式耗能能力强。

进一步的，上下、柱中纵向钢筋插入法兰盘中，确保了上、下结构中钢筋传力的连续性；连接结点左、右梁中纵向钢筋插入端板中，确保了左、右梁中钢筋传力的连续性；上下法兰盘摩擦型高强螺栓连接，确保了结构安装的精度。

本发明一种装配式框架结构自复位耗能体系的施工方法，该结构设计的装配式框架结构及自复位耗能体系合理，施工方便，具有生产效率高、建设周期短、环境影响小、可持续发展及耗费人工少等优点，结构体系的可靠性高，结构的安装精度高，而且地震后修复比现浇结构方便经济，更适用于未来建筑产业的发展。

综上所述，本发明使梁-梁人工塑性铰连接结点、柱-柱连接结点远离梁柱节点，同时在框架中合理设计梁-梁人工塑性铰连接结点及自复位耗能器，在地震作用后，可使梁-梁人工塑性铰连接结点先于梁柱节点之前出现塑性铰，实现“强柱弱梁”、“强节点弱构件”抗震设计目标，能有效减小或者避免结构的残余变形，以满足高烈度区工程抗震的要求，构建更加安全、经济、可靠的装配式框架结构新体系，对有效减缓高烈度区地震灾害具有非常重要的社会价值和经济意义。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实例1框架结构体系示意图；

图2为本发明柱-柱连接A节点连接示意图；

图3为本发明A1-A1剖面图；

图4为本发明实例1中梁-梁连接(B)正立面图；

图5为本发明实例1中梁-梁连接(B)俯视图；

图6为本发明实例1中自复位耗能器与框架横梁V型连接上端节点C示意图；

图7为本发明实例1中自复位耗能器与框架子结构连接下端节点D示意图；

图8为本发明实例2中梁-梁连接(B)正立面图；

图9为本发明实例2中梁-梁连接(B)俯视图；

图10为本发明实例3框架结构体系示意图；

图11为本发明实例3中自复位耗能器与框架连接上端节点E示意图；

图12为本发明装配方案示意图，其中，(a)为第一种装配方案；(b)第二种装配方案；(c)第三种装配方案；(d)为第四种装配方案；

图13第一种装配方案的滞回曲线；

图14第二种装配方案的滞回曲线；

图15第三种装配方案的滞回曲线；

图16第四种装配方案的滞回曲线。

其中：1.预制钢筋混凝土横梁；2.第一预制梁柱子结构；3.第二预制梁柱子结构；3-1.下节柱纵筋；4.预制柱；4-1.上节柱纵筋；5.第三预制梁柱子结构；6.自复位耗能器；A.柱-柱连接结点；A-1.法兰盘；A-2.加劲肋；A-3.外包矩形钢管；A-4.第一螺帽；A-5.第一螺栓孔；B.梁-梁人工塑性铰连接结点；B3.销轴；B5-1.端板；B4-1.单耳板；B4-2.双耳板；B6.锚筋；B7.第二螺帽；B8.第二螺栓孔；B9.销轴孔；C.第一节点；C-1.第一螺栓杆；C-2.C结点端板；C-3.C结点螺帽；C-4.C结点节点板；C-5.C结点支撑板；C-6.第三螺栓孔；C-7.C结点支撑端板；C-8.C结点加劲肋；C-9.第四螺栓孔；D.第二节点；D-1.第二螺栓杆；D-2.D结点端板；D-3.D结点螺帽；D-4.D结点节点板；D-5.D结点支撑板；D-6.D结点加劲肋；D-7.第五螺栓孔；E.第三节点；E-1.第三螺栓杆；E-2.E结点端板；E-3.E结点螺帽；E-4.E结点节点板；E-5.E结点支撑板；E-6.E结点加劲肋；E-7.第六螺栓孔。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图10，本发明一种装配式框架结构自复位耗能体系，包括预制钢筋混凝土框架和自复位耗能器6，预制钢筋混凝土框架包括与基础相连的预制柱4、预制钢筋混凝土横梁1、第一预制梁柱子结构2、第二预制梁柱子结构3和干连接，干连接包括柱-柱连接结点A之间用摩擦型高强螺栓连接以及梁-梁人工塑性铰连接结点B之间用销轴连接。

预制钢筋混凝土框架中柱-柱连接结点A位于层高1/2处，第二预制梁柱子结构3的下端柱以及与基础相连的预制柱4上端分别设有外包矩形钢管A-3，外包矩形钢管A-3的边长和壁厚之比不应大于

法兰盘A-1的厚度不应小于矩形钢管A-3的厚度，外包矩形钢管A-3截面尺寸比所在的柱截面尺寸小，法兰盘A-1的外边缘尺寸与柱截面外边缘保持一致，法兰盘A-1上设有第一螺栓孔A-5。

矩形钢管A-3上、下两端分别与法兰盘A-1焊接并设置有加劲肋A-2，矩形钢管A-3与法兰盘A-1焊接的，焊缝质量等级不应低于2级；加劲肋A-2的厚度不应低于矩形钢管A-3壁厚，加劲肋A-2高度不应低于法兰盘的高度。

请参阅图2和图3，第二预制梁柱子结构3的下节柱纵筋3-1伸入法兰盘A-1上端的第一螺栓孔A-5内并用第一螺帽A-4拧紧，预制柱4内的上节柱纵筋4-1伸入法兰盘A-1上端第一螺栓孔A-5内并用螺帽A-4拧紧，第二预制梁柱子结构3下端的法兰盘A-1和预制柱4上端的法兰盘A-1用摩擦型高强螺栓连接，向上逐层拼装直至完成整个框架结构柱-柱连接，其中，摩擦型高强螺栓直径不小于柱纵筋直径。

优选的，外包矩形钢管A-3外侧、法兰盘A-1及第一螺栓A-4表面均做防锈处理。

请参阅图4和图5，预制钢筋混凝土横梁1与第一预制梁柱子结构2的梁-梁人工塑性铰连接结点B位于梁的跨中，距柱中心线1/5L～1/4L及3/4L～4/5L的区域，区域内弯矩值分别小于该跨跨中弯矩值的0.2倍和梁端弯矩值的0.15倍，L为梁的跨度，预制钢筋混凝土横梁1的端部和第一预制梁柱子结构2的端部分别设有锚筋B6和端板B5-1，端板B5-1设有用于穿过锚筋B6的第二螺栓孔B8，梁上4根角筋及锚筋B6外伸出端板部分刻丝后穿过第二螺栓孔B8并用第二螺帽B7拧紧连接，单耳板B4-1和双耳板B4-2分别与端板B5-1焊接，焊缝质量等级大于等于二级，梁-梁人工塑性铰连接结点B通过销轴B3插入单耳板B4-1和双耳板B4-2上的销轴孔B9中实现连接，向上逐层拼装直至完成整个框架结构梁-梁连接。

连接结点B中耳板包括两行两列和一行两列两种装配方式。

优选的，单耳板B4-1和双耳板B4-2、端板B5-1及第二螺帽B7表面均做防锈处理。

单耳板B4-1和双耳板B4-2采用屈服强度为215～245MPa，屈强比小于0.8，延伸率大于40％。

框架结构体系还包括布置在层间预制框架之间的自复位耗能器6，自复位耗能器6沿框架结构最底层设置一层或自最底层向上逐层设置。

自复位耗能器6包括V型支撑和单斜撑两种安装形式，自复位耗能器6采用V型支撑，上端与第一节点C连接，下端分别与第二节点D连接，如图1所示；自复位耗能器6采用单斜撑型，其上、下端分别与第三预制梁柱子结构5和第二预制梁柱子结构3连结，如图10所示。

请参阅图6，当自复位耗能器6安装采用V型支撑时，自复位耗能器与框架横梁V型连接上端的第一节点C包括C结点端板C-2、C结点节点板C-4、C结点支撑板C-5、C结点支撑端板C-7、C结点加劲肋C-8及第一螺栓杆C-1等，第一节点C连接需在预制钢筋混凝土横梁1上预埋第一螺栓杆C-1，C结点端板C-2与第一螺栓杆C-1连接，通过C结点螺帽C-3紧固。

C结点节点板C-4与C结点端板C-2焊接，焊缝质量等级大于等于二级，C结点节点板C-4与C结点支撑板C-5上分别设有第三螺栓孔C-6，并通过摩擦型高强螺栓连接，C结点节点板C-4与C结点支撑板C-5的承压面进行打磨处理；C结点支撑端板C-7与C结点支撑板C-5及C结点加劲肋C-8焊接，焊缝质量等级大于等于二级，加劲肋C-8的厚度大于等于C结点支撑板C-5的厚度，加劲肋C-8的高度大于等于C结点支撑板C-5的高度，C结点支撑端板C-7上预留第四螺栓孔C-9。

请参阅图7，自复位耗能器6的下端与第二预制梁柱子结构3相连接的第二节点D包括D结点端板D-2、D结点节点板D-4、D结点支撑板D-5、D结点加劲肋D-6及第二螺栓杆D-1等，第二节点D连接需在第二预制梁柱子结构3上的梁端、柱端上分别预埋第二螺栓杆D-1，第二螺栓杆D-1插入D结点端板D-2上预留孔并用D结点螺帽D-3拧紧，D结点节点板D-4与D结点端板D-2焊接，焊缝质量等级大于等于二级，D结点节点板D-4上设置D结点加劲肋D-6，D结点支撑板D-5分别与D结点节点板D-4及D结点加劲肋D-6焊接，加劲肋D-6的厚度大于等于D结点节点板D-4的厚度，加劲肋D-6的高度大于等于D结点节点板的高度，D结点支撑端板D-5上预留第五螺栓孔D-7。

请参阅图8和图9，优选的，连接结点处耳板布置为一行两列，耳板B4-2为双耳板，耳板B4-1为单耳板，沿着梁宽度方向布置；从受力机理上区别是连接结点只承受剪力和轴力，而前述的连接结点可以承受弯矩、剪力和轴力。

请参阅图10，自复位耗能器6安装在框架中为单斜撑型的上、下端分别与第三预制梁柱子结构5的第三节点E、第二预制梁柱子结构3的第二节点D相连接，

请参阅图11，第三节点E包括E结点端板E-2、E结点节点板E-4、E结点支撑端板E-5、E结点加劲肋E-6及第三螺栓杆E-1等，第三节点E连接需在第三预制梁柱子结构5的梁端、柱端上分别预埋第三螺栓杆E-1，第三螺栓杆E-1插入E结点端板E-2上预留孔并用E结点螺帽E-3拧紧，E结点节点板E-4与E结点端板E-2焊接，焊缝的质量等级大于等于二级，E结点节点板E-4上设置E结点加劲肋E-6，E结点支撑端板E-5分别与E结点节点板E-4及E结点加劲肋E-6焊接，焊缝的质量等级大于等于二级，加劲肋E-6的厚度大于等于E结点节点板E-4的厚度，加劲肋E-6的高度大于等于E结点节点板的高度，E结点支撑板E-5上预留第六螺栓孔E-7，E结点支撑板E-5四周有E结点加劲肋E-6；第三节点E与自复位耗能器6安装在框架中V型支撑的下端与第二预制梁柱子结构3相连接结第二节点D的形式相同，在此不再赘述。

E结点节点板E-4、E结点支撑板E-5、E结点端板E-2、E结点加劲肋E-6及第三螺栓杆E-1均做防锈处理。

本发明装配式框架结构自复位耗能体系，使梁-梁连接结点、柱-柱连接结点远离梁柱节点，同时通过合理的设置自复位耗能器，加强构件之间的连接，以满足高烈度区工程抗震的要求，构建更加安全、经济、可靠的装配式框架结构新体系，对有效减缓高烈度区地震灾害具有非常重要的社会价值和经济意义。

本发明一种装配式框架结构自复位耗能体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、结构设计

根据建筑平面布置图，确定结构布置图以及梁、柱截面尺寸。

S2、内力分析及连接结点设计

根据内力分析结果，设计柱-柱连接位置、矩形钢管尺寸、法兰盘尺寸、加劲肋的尺寸及高强摩擦性螺栓的个数，设计梁-梁人工塑性铰连接结点区域、耳板的排布形式、耳板尺寸、端板尺寸、销轴的尺寸及锚筋的尺寸和数量，设计自复位耗能器、自复位耗能器在结构体系中的安装形式及位置，设计横梁、梁柱子结构截面设计，设计用于连接自复位耗能器的节点板尺寸、连接板尺寸、加劲肋尺寸、端板尺寸及螺栓个数；

S3、构件预制

根据第二步对横梁、梁柱子结构截面的设计以及连接结点的设计资料，在工厂中绑扎完横梁、梁柱子结构钢筋，然后支模，依照设计图纸在横梁、梁柱子结构的相应位置预埋螺栓杆，在梁柱子结构相应的柱端预埋已焊接完法兰盘的矩形钢管，将该柱中纵向钢筋插入法兰盘中预留螺栓孔中并用螺帽拧紧，确保了上、下结构中钢筋传力的连续性，在矩形钢管外侧焊接加劲肋，在横梁的梁端预埋锚筋，将锚筋插入已焊接完耳板的端板预留螺栓孔中并用螺帽拧紧，确保了连接结点左、右梁端钢筋传力的连续性，然后浇筑完混凝土，拆模与养护完，完成节点板、连接板、端板、加劲肋焊接，完成自复位耗能器的安装；

S4、防锈处理

待耳板、端板、矩形钢管外侧、法兰盘、加劲肋在工厂中安装完毕后，然后对其表面做防锈处理。

S5、构件运输

将各层预制好的构件运输至施工现场。

S6、现场装配

现场吊装后，首先，将第一、第二、第三预制梁柱子结构上节柱下端的法兰盘分别和与基础相连接的下节柱上端的法兰盘用摩擦型高强螺栓连接，确保了结构安装的精度；然后，将在安装好端板和耳板的横梁吊装后与安装好端板和耳板的梁柱子结构的梁端保持在同一水平线上，将销轴插入耳板上预留孔中，确保了结构安装的精度，形成装配式钢筋混凝土结构梁-梁人工塑性铰连接结点；最后，将梁柱子结构和横梁中预埋的螺栓杆穿入结点板中预留孔中用螺帽拧紧，用螺栓将自复位耗能器与框架结构体系相连接；

S7、向上逐层拼装直至完成整个框架结构。

请参阅图12，a为双耳板V型支撑，b为双耳板单斜撑；c为单耳板V型支撑，d为单耳板单斜撑，双耳板V型支撑的滞回曲线如图13所示，滞回曲线呈现很饱满的梭形，结构体系耗能能力强。

双耳板单斜撑的滞回曲线如图14所示，滞回曲线呈现饱满的梭形，结构体系耗能能力强。

单耳板V型支撑的滞回曲线如图15所示，滞回曲线呈现很饱满的梭形，结构体系耗能能力强。

单耳板单斜撑的滞回曲线如图16所示，滞回曲线呈现饱满的梭形，结构体系耗能能力强。

综上所述，本发明设计一种装配式框架结构自复位耗能体系，将人工塑性铰和自复位耗能器设计于装配式框架结构中，一方面使梁-梁人工塑性铰连接结点、柱-柱连接结点远离梁柱节点，提高连接结点的可靠性及结构的整体性，通过削弱梁-梁人工塑性铰连接结点的刚度，使连接结点先于梁柱节点之前出现塑性铰，可实现“强柱弱梁”、“强节点弱构件”；另一方面通过合理的设置自复位耗能器，加强构件之间的连接，在震后能有效减小或者避免结构的残余变形，以满足高烈度区工程抗震的要求，构建更加安全、经济、可靠的装配式框架结构新体系，对有效减缓高烈度区地震灾害具有非常重要的社会价值和经济意义。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种装配式框架结构自复位耗能体系，其特征在于，包括预制钢筋混凝土框架和自复位耗能器(6)，预制钢筋混凝土框架包括与基础相连的预制柱(4)、预制钢筋混凝土横梁(1)、第一预制梁柱子结构(2)、第二预制梁柱子结构(3)、第三预制梁柱子结构(5)和干连接，

预制钢筋混凝土横梁(1)与第一预制梁柱子结构(2)的梁-梁连接结点(B)位于梁的跨中，预制钢筋混凝土横梁(1)的端部和第一预制梁柱子结构(2)的端部分别设有锚筋(B6)和端板(B5-1)，端板(B5-1)上开有用于穿过锚筋(B6)的第二螺栓孔(B8)，梁上4根角筋及锚筋(B6)穿过第二螺栓孔(B8)并用第二螺帽(B7)拧紧连接，单耳板(B4-1)和双耳板(B4-2)分别与端板(B5-1)焊接，焊缝质量等级大于等于二级，梁-梁连接结点B通过销轴(B3)插入单耳板(B4-1)和双耳板(B4-2)上的销轴孔(B9)中实现连接，向上逐层拼装直至完成整个框架结构梁-梁连接；

干连接包括采用摩擦型高强螺栓连接的柱-柱连接结点(A)以及采用销轴连接的梁-梁人工塑性铰连接结点(B)，柱-柱连接结点(A)位于层高1/2处，第二预制梁柱子结构(3)的下端以及预制柱(4)的上端分别设有外包矩形钢管(A-3)，矩形钢管(A-3)的截面尺寸小于所在的柱截面尺寸，矩形钢管(A-3)上设置有加劲肋(A-2)，矩形钢管(A-3)的上、下两端分别与法兰盘(A-1)焊接连接，法兰盘(A-1)上设有第一螺栓孔(A-5)，矩形钢管(A-3)的边长和壁厚之比小于等于

法兰盘(A-1)的厚度大于等于矩形钢管(A-3)的厚度，法兰盘(A-1)的外边缘尺寸与柱截面外边缘保持一致，矩形钢管(A-3)上设置有加劲肋(A-2)，加筋肋(A-2)的厚度大于等于矩形钢管(A-3)壁厚，加劲肋(A-2)的高度大于等于法兰盘外伸长度，加劲肋(A-2)分别与矩形钢管(A-3)和法兰盘(A-1)焊接，矩形钢管(A-3)的上、下两端分别与法兰盘(A-1)焊接，焊缝质量等级大于等于二级；

第二预制梁柱子结构(3)的下节柱纵筋(3-1)和预制柱(4)内的上节柱纵筋(4-1)分别伸入法兰盘(A-1)上的第一螺栓孔(A-5)内并用第一螺帽(A-4)拧紧，第二预制梁柱子结构(3)下端的法兰盘(A-1)和预制柱(4)上端的法兰盘(A-1)用摩擦型高强螺栓连接，向上逐层拼装直至完成整个框架结构柱-柱连接，摩擦型高强螺栓直径大于等于柱纵筋直径；

自复位耗能器(6)采用V型支撑或单斜撑方式设置在预制钢筋混凝土框架上，自预制钢筋混凝土框架最底层设置一层或自最底层向上逐层设置构成装配式框架结构自复位耗能体系；

V型支撑具体为：自复位耗能器(6)的上端与第一预制梁柱子结构(2)的第一节点(C)和第二预制梁柱子结构(3)的第二节点(D)连接，下部两端分别与第二预制梁柱子结构(3)的第二节点(D)连接，第一节点(C)包括C结点端板(C-2)、C结点节点板(C-4)、C结点支撑板(C-5)、C结点支撑端板(C-7)、C结点加劲肋(C-8)及第一螺栓杆(C-1)，预制钢筋混凝土横梁(1)通过预埋的第一螺栓杆(C-1)与C结点端板(C-2)连接，通过C结点螺帽(C-3)紧固；C结点节点板(C-4)与C结点端板(C-2)焊接，C结点节点板(C-4)与C结点支撑板(C-5)上分别设有第三螺栓孔(C-6)，并通过摩擦型高强螺栓连接，C结点节点板(C-4)与C结点支撑板(C-5)的承压面进行打磨处理；C结点加劲肋(C-8)与C结点节点板(C-4)焊接，C结点支撑端板(C-7)与C结点支撑板(C-5)及C结点加劲肋(C-8)焊接，C结点支撑端板(C-7)上预留第四螺栓孔(C-9)；第二节点(D)包括D结点端板(D-2)、D结点节点板(D-4)、D结点支撑板(D-5)、D结点加劲肋(D-6)及第二螺栓杆(D-1)，第二螺栓杆(D-1)的一端预埋在第二预制梁柱子结构(3)的梁端和柱端，另一端插入D结点端板(D-2)上的预留孔并用D结点螺帽(D-3)拧紧，D结点节点板(D-4)与D结点端板(D-2)焊接连接，D结点节点板(D-4)上设置D结点加劲肋(D-6)，D结点加劲肋(D-6)与D结点节点板(D-4)焊接，D结点支撑板(D-5)分别与D结点节点板(D-4)及D结点加劲肋(D-6)焊接连接，焊缝等级大于等于二级，D结点支撑端板(D-5)上预留第五螺栓孔(D-7)，D结点加劲肋(D-6)的厚度大于等于D结点节点板(D-4)的厚度，D结点加劲肋(D-6)的高度与D结点节点板(D-4)的高度保持一致；

单斜撑方式具体为：自复位耗能器(6)的上端和下端分别与第三预制梁柱子结构(5)的第三节点(E)、第二预制梁柱子结构(3)的第二节点(D)相连接；第三节点(E)包括E结点端板(E-2)、E结点节点板(E-4)、E结点支撑端板(E-5)、E结点加劲肋(E-6)及第三螺栓杆(E-1)，第三螺栓杆(E-1)的一端预埋在第三预制梁柱子结构(5)的梁端和柱端，另一端插入E结点端板(E-2)上预留孔并用E结点螺帽(E-3)拧紧，E结点节点板(E-4)与E结点端板(E-2)焊接连接，E结点节点板(E-4)上设置E结点加劲肋(E-6)，E结点加劲肋(E-6)与E结点节点板(E-4)焊接，E结点支撑端板(E-5)分别与E结点节点板(E-4)及E结点加劲肋(E-6)焊接连接，E结点支撑板(E-5)上预留第六螺栓孔(E-7)，焊缝质量等级大于等于二级；E结点加劲肋(E-6)板厚度大于等于节点板(E-4)的厚度，E结点加劲肋(E-6)高度与E结点节点板(E-4)的高度保持一致，E结点加劲肋(E-6)的高度与E结点节点板(E-4)的高度保持一致。

2.根据权利要求1所述的装配式框架结构自复位耗能体系，其特征在于，梁-梁人工塑性铰连接结点B位于梁的跨中，距柱中心线1/5L～1/4L及3/4L～4/5L的区域，区域内弯矩值分别小于该跨跨中弯矩值的0.2倍和梁端弯矩值的0.15倍，L为梁的跨度。

3.根据权利要求1所述的装配式框架结构自复位耗能体系，其特征在于，单耳板(B4-1)和双耳板(B4-2)包括两行两列和一行两列两种装配方式，屈服强度为215～245MPa，屈强比小于0.8，延伸率大于40％。

4.根据权利要求1所述的装配式框架结构自复位耗能体系，其特征在于，自复位耗能器(6)的上端与第一节点(C)连接，下部两端分别与第二节点(D)连接。

5.一种根据权利要求1所述装配式框架结构自复位耗能体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据建筑平面布置图，确定结构布置图以及梁、柱截面尺寸；

S2、根据内力分析结果，设计柱-柱连接位置、矩形钢管尺寸、法兰盘尺寸、加劲肋的尺寸及高强摩擦性螺栓的个数，设计梁-梁人工塑性铰连接结点区域、耳板的排布形式、耳板尺寸、端板尺寸、销轴的尺寸及锚筋的尺寸和数量，设计自复位耗能器、自复位耗能器在结构体系中的安装形式及位置，设计横梁、梁柱子结构截面设计，设计用于连接自复位耗能器的节点板尺寸、连接板尺寸、加劲肋尺寸、端板尺寸及螺栓个数；

S3、根据S2对横梁、梁柱子结构截面的设计以及连接结点的设计资料，在工厂中绑扎完横梁、梁柱子结构钢筋，然后支模，依照设计图纸在横梁、梁柱子结构的相应位置预埋螺栓杆，在梁柱子结构相应的柱端预埋已焊接完法兰盘的矩形钢管，将该柱中纵向钢筋插入法兰盘中预留螺栓孔中并用螺帽拧紧，确保了上、下结构中钢筋传力的连续性，在矩形钢管外侧焊接加劲肋，在横梁的梁端预埋锚筋，将锚筋插入已焊接完耳板的端板预留螺栓孔中并用螺帽拧紧，确保了连接结点左、右梁中钢筋传力的连续性，然后浇筑完混凝土，拆模与养护完，完成节点板、连接板、端板、加劲肋焊接，完成自复位耗能器的安装；

S4、耳板、端板、矩形钢管外侧、法兰盘、加劲肋在工厂中安装完毕后，对其表面做防锈处理；

S5、将各层预制好的构件运输至施工现场；

S6、现场吊装后，首先，将第一、第二、第三预制梁柱子结构上节柱下端的法兰盘分别和与基础相连接的下节柱上端的法兰盘用摩擦型高强螺栓连接，确保了结构安装的精度；然后，将在安装好端板和耳板的横梁吊装后与安装好端板和耳板的梁柱子结构的梁端保持在同一水平线上，将销轴插入耳板上预留孔中，确保了结构安装的精度，形成装配式钢筋混凝土结构梁-梁人工塑性铰连接结点；最后，将梁柱子结构和横梁中预埋的螺栓杆穿入结点板中预留孔中用螺帽拧紧，用螺栓将自复位耗能器与框架结构体系相连接；

S7、向上逐层拼装直至完成整个框架结构。

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