CN110080411A - 框架结构关键部位的一种抗震耗能的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了框架结构关键部位的一种抗震耗能的方法和装置，该方法包括：S1、将两个刻丝套管按照要求分别焊接于一个口字形钢围套支座的两侧上；S2、将口字形钢围套支座固定在柱根处；S3、将圆形耗能钢材一端拧上刻丝套管，从一端套上防屈曲约束套管，再通过高强度闭式花兰螺丝把另一根圆形耗能钢材拧紧连接，形成由多段圆形耗能钢材组成的一根耗能杆件；S4、根据设计要求的根数，重复步骤S1、步骤S2、步骤S3；S5、在节点的上下柱根处、梁顶和梁底处反对称布置耗能杆件。本发明特别地把建筑结构的耗能支撑形式，向小型化方向转移，与需要改造的旧建筑结构体系刚度更为匹配，保持结构整体变形协调性能良好。

Description

框架结构关键部位的一种抗震耗能的方法和装置
技术领域
本发明涉及建筑结构的改造与加固技术领域，尤其是涉及框架结构关键部位的一种抗震耗能的方法和装置。
背景技术
当前应用的建筑结构耗能支撑形式，其尺寸与规模均为大中型，极易造成相应局部区域刚度过强与突变，导致结构整体变形协调性能差，预留安全隐患。
本发明特别地把建筑结构的耗能支撑形式，向小型化方向转移，与需要改造的旧建筑结构体系刚度更为匹配，保持结构整体变形协调性能良好。同时，本发明也是现行建筑抗震规范中，关于建筑结构抗震性能化目标实现的具体措施、实现和拓展，特别对重要建筑物具有现实应用的必要性。最后，补充和丰富了耗能形式系列，引导市场厂家开发出耗能钢材的新产品。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供框架结构关键部位的一种抗震耗能的方法和装置。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了框架结构关键部位的一种抗震耗能方法，该方法包括：
S1、将两个刻丝套管按照要求分别焊接于一个口字形钢围套支座的两侧上；
S2、将口字形钢围套支座固定在柱根处；
S3、将圆形耗能钢材一端拧上刻丝套管，从一端套上防屈曲约束套管，再通过高强度闭式花兰螺丝把另一根圆形耗能钢材拧紧连接，形成由多段圆形耗能钢材组成的一根耗能杆件；
S4、根据设计要求的根数，重复步骤S1、步骤S2、步骤S3；
S5、在节点的上下柱根处、梁顶和梁底处反对称布置耗能杆件。
步骤S5中，在梁跨中段等距离布置几处梁中段支座，用以约束耗能杆件侧向移动，即卡住外套筒，仅耗能芯材可沿梁轴向运动。
框架结构关键部位的一种抗震耗能装置，其包括：耗能杆件，耗能杆件由多段圆形耗能钢材组成；
多段圆形耗能钢材中，相邻圆形耗能钢材之间通过高强度闭式花兰螺丝连接；
耗能杆件套设有防屈曲约束套管；
耗能杆件通过刻丝套管而安装于固定在上下柱根以及梁顶和梁底处的口字形钢围套支座上。
进一步，耗能杆件所安装的框架梁跨中段等间距布置有多处约束耗能杆件侧向移动的梁中段支座。
本发明具有如下有益效果：
(1)可以对梁端顶面负弯矩区进行加固。
(2)可以对梁端形成局部的拉压消能器，形成真正意义上的梁端塑性铰，保证塑性铰在小震、中震甚至大震下能分阶段进入屈服耗能状态。从而综合提高了梁的刚度、承载力、延性与耗能能力。
(3)在梁被加固的同时，围套既固定也加强了柱根部，自然地符合强柱弱梁的抗震原则。
(4)把建筑结构的耗能支撑形式向小型化方向转移，与需要改造的旧建筑结构体系刚度更为匹配，保持结构整体变形协调性能良好。
(5)补充和丰富了耗能形式系列，引导市场厂家开发出耗能钢材的新产品。
本发明是框架结构关键部位----梁两端的改造与加固的一种方法和相应装置。
附图说明
图1为梁柱立体图。
图2为设置耗能装置的框架梁柱立体图。
图3为圆形耗能钢材和防屈曲约束套管示意图。
图4为图3中A-A剖视图。
图5为口字形钢围套支座示意图。
图6为圆形刻丝套管示意图。
图7为高强度闭式花兰螺丝示意图。
图8为梁中段支座示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：图1为梁柱立体图，该图中示出了框架柱7、安装于框架柱的框架梁8，需要设置耗能装置的框架梁跨9位于两框架柱之间。
而图2则是安装完毕耗能装置的框架梁跨，下面详细描述具体的框架结构关键部位的一种抗震耗能方法，其包括如下步骤：
S1、将两个刻丝套管3按照要求分别焊接于一个口字形钢围套支座2的两侧上，图5为口字形钢围套支座2，现场焊接成型，口字形钢围套支座2包括一个U形主体以及一个焊接于U形主体开口侧的封板。
S2、将口字形钢围套支座2固定在柱根处。
S3、将圆形耗能钢材1一端拧上刻丝套管3，从一端套上防屈曲约束套管4，再通过高强度闭式花兰螺丝5把另一根圆形耗能钢材1拧紧连接，形成由多段圆形耗能钢材1组成的一根耗能杆件，图3为圆形耗能钢材1，图4可以看出，圆形耗能钢材1外部套设有防屈曲约束套管4，在防屈曲约束套管4内填充有无粘结填充材料4′。
S4、根据设计要求的耗能杆件根数，重复步骤S1、步骤S2、步骤S3。
S5、在节点的上下柱根处、梁顶和梁底处反对称布置耗能杆件，最后施工完成效果即为图2所示。
值得一提的是，在梁跨中段等距离布置2处梁中段支座6，用以约束耗能杆件侧向移动，参见图8，梁中段支座6采用扁钢制成，在扁钢内部设置有让框架梁跨9穿过的第一开口6a，而在梁中段支座6的四个角点位置设置有供耗能杆件穿过的第二开口6b。
本发明专利与现有耗能支撑体系的应用特点进行对比，对比情况如下表1。
表1
实施例2：参见图2-8，框架结构关键部位的一种抗震耗能装置，其包括：耗能杆件，耗能杆件由多段圆形耗能钢材1组成。
多段圆形耗能钢材1中，相邻圆形耗能钢材1之间通过高强度闭式花兰螺丝5连接。
耗能杆件套设有防屈曲约束套管4。
耗能杆件通过刻丝套管3而安装于固定在上下柱根以及梁顶和梁底处的口字形钢围套支座2上。
参见图8，耗能杆件所安装的框架梁跨中段等间距布置有2处约束耗能杆件侧向移动的梁中段支座6，梁中段支座6采用扁钢制成，在扁钢内部设置有让框架梁跨9穿过的第一开口6a，而在梁中段支座6的四个角点位置设置有供耗能杆件穿过的第二开口6b。可以在第二开口6b设置卡件以卡紧外套筒。
下面描述该结构的施工方法，按照以下施工顺序进行实施：
(1)口字形钢围套支座预先做成“一”与“U”形两种钢板。
(2)将两个刻丝套管分别焊接在一个“U”形钢板的两侧上。
(3)现场将预做的“一”与“U”形钢板固定于柱根处，合焊成口字形钢围套支座。
(4)将圆形耗能钢材一端拧上刻丝套管，从另一端套上防屈曲约束套管，再通过高强度闭式花兰螺丝把另一根圆形耗能钢材拧紧连接并焊牢，于是形成由多段圆形耗能钢材组成的一根完整的耗能杆件了。
(5)根据设计要求的根数，重复以上做法。
(6)节点的上下柱根处、梁顶梁底处反对称布置重复(5)做法。
(7)在梁跨中段等距离布置几处梁中段支座，用以约束以上(5)(6)所形成的耗能杆件侧向移动(即卡住外套筒，仅耗能芯材可沿梁轴向运动)。
本发明专利特别地把建筑结构的耗能支撑形式，向小型化方向转移，与所需要改造的旧建筑结构体系刚度更为匹配，保持结构整体变形协调性良好。特别在一大批受保护的优秀历史建筑中(如中国历史文化名城和古镇中的建筑等)，本发明专利能够发挥积极作用。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.框架结构关键部位的一种抗震耗能方法，其特征在于，该方法包括：
S1、将两个刻丝套管按照要求分别焊接于一个口字形钢围套支座的两侧上；
S2、将所述口字形钢围套支座固定在柱根处；
S3、将圆形耗能钢材一端拧上所述刻丝套管，从一端套上防屈曲约束套管，再通过高强度闭式花兰螺丝把另一根圆形耗能钢材拧紧连接，形成由多段圆形耗能钢材组成的一根耗能杆件；
S4、根据设计要求的根数，重复步骤S1、步骤S2、步骤S3；
S5、在节点的上下柱根处、梁顶和梁底处反对称布置耗能杆件。
2.根据权利要求1所述的框架结构关键部位的一种抗震耗能方法，其特征在于，步骤S5中，在梁跨中段等距离布置几处梁中段支座，用以约束耗能杆件侧向移动。
3.框架结构关键部位的一种抗震耗能装置，其特征在于，其包括：耗能杆件，所述耗能杆件由多段圆形耗能钢材组成；
多段圆形耗能钢材中，相邻圆形耗能钢材之间通过高强度闭式花兰螺丝连接；
所述耗能杆件套设有防屈曲约束套管；
所述耗能杆件通过刻丝套管而安装于固定在上下柱根以及梁顶和梁底处的口字形钢围套支座上。
4.根据权利要求3所述的框架结构关键部位的一种抗震耗能装置，其特征在于，所述耗能杆件所安装的框架梁跨中段等间距布置有多处约束耗能杆件侧向移动的梁中段支座。
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