CN110318568B - 一种自复位装配式桁架结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种自复位装配式桁架结构，该自复位装配式桁架结构包括：设置于基础之上的桁架柱；设置于两桁架柱之间的桁架梁；嵌设在桁架梁内的预应力筋；设置于桁架梁与桁架柱之间以连接桁架梁与桁架柱的连接结构；该连接结构包括：相互铰接在一起的第一板件和第二板件、设置于第一板件与第二板件之间以连接第一板件与第二板件的可更换耗能钢板；所述第一板件与套设在桁架柱上的方形钢管固定连接；所述第二板件与桁架梁的一端固定连接。该自复位装配式桁架结构易于震后的恢复，减少经济损失，且易于施工。

Description

一种自复位装配式桁架结构
技术领域
本发明涉及抗震结构技术领域，尤其涉及一种自复位装配式桁架结构。
背景技术
传统的抗震设计思想以保护生命为目标，在抗震设计中，通过进行延性设计避免结构发生脆性破坏甚至倒塌，从而为逃生提供可能。近年来，数次震害调查表明，传统的抗震设计能比较满意地达到这一目标。然而，为实现这一抗震目标，设计规范允许结构主要抗侧力构件发生塑性变形以耗散输入结构中的地震能量，但这会使结构构件产生损伤和残余变形，最终导致结构发生难以修复的破坏进而失去使用功能，同时将遭受巨大的经济损失。因此，依据传统抗震理念设计的结构更侧重于在地震发生时保护生命，而忽略了结构在震后的可恢复性及原有使用功能的丧失。
例如，中国专利CN107842242A公开了一种钢结构抗震框架结构，该钢结构抗震框架结构包括基础底板、钢柱；相邻的钢柱通过钢梁连接；钢梁包括工字钢形的梁体，梁体包括上翼板、下翼板及腹板；腹板的两侧支撑有弹性支撑件；弹性支撑件为由弹性钢筋弯曲形成的波形结构；梁体的两端可滑动的连接有滑动连接头，弹性支撑件的两端分别连接于对应的滑动连接头上；钢柱的侧面上设置有支撑牛腿结构，梁体的两端支撑于对应钢柱上的支撑牛腿结构之上。该钢结构抗震框架结构并没有考虑到结构在震后的可恢复性。
此外，目前很多抗震结构施工上存在一定的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种自复位装配式桁架结构，该自复位装配式桁架结构易于震后的恢复，减少经济损失，且易于施工。
该自复位装配式桁架结构包括：
设置于基础之上的桁架柱；
设置于两桁架柱之间的桁架梁；
嵌设在桁架梁内的预应力筋；
设置于桁架梁与桁架柱之间以连接桁架梁与桁架柱的连接结构；该连接结构包括：相互铰接在一起的第一板件和第二板件、设置于第一板件与第二板件之间以连接第一板件与第二板件的可更换耗能钢板；所述第一板件与套设在桁架柱上的方形钢管固定连接；所述第二板件与桁架梁的一端固定连接。
进一步地，所述桁架梁两端分别固定有第三板件；第三板件与第二板件固定连接。
进一步地，所述第二板件上设有铰接座；所述第一板件上设置有与所述铰接座铰接在一起的连接部。
进一步地，所述第一板件与第二板件之间设置有位于铰接座下方的第一可更换耗能钢板，以及位于铰接座上方的第二可更换耗能钢板。
进一步地，所述可更换耗能钢板上设置有若干横向的长条形的槽孔。
进一步地，所述槽孔由中间向两端逐渐收窄。
进一步地，所述桁架柱包括有位于中间的第一桁架柱、位于第一桁架柱两侧的第二桁架柱和第三桁架柱；
所述桁架梁包括有位于桁架柱中间位置的第一桁架梁，以及位于桁架柱顶部位置的第二桁架梁。
进一步地，所述桁架柱在第一桁架梁对应的高度位置上套设有第一方形钢管，在第二桁架梁对应的高度位置上套设有第二方形钢管；
其中，第一方形钢管在内部的中间位置嵌有水平隔板。
进一步地，所述预应力筋从第二桁架柱经过第一桁架柱延伸至第三桁架柱。
该自复位装配式桁架结构具有桁架柱、桁架梁、嵌设在桁架梁内的预应力筋；设置于桁架梁与桁架柱之间以连接桁架梁与桁架柱的连接结构；该连接结构具有可更换耗能钢板；将耗能集中在可更换耗能钢板，并利用预应力筋降低残余变形，以保证结构在经历一定强度的地震作用时和震后承担重力荷载的横梁不会出现损伤，便于地震后的修复。此外，该自复位装配式桁架结构在施工上较为方便。
附图说明
图1是本发明的自复位装配式桁架结构的结构示意图。
图2是图1在A处的放大图。
图3是本发明中连接结构的结构示意图。
图4是本发明中第一方形钢管的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
在框架结构中，梁是结构主要的受力构件，同时承担重力荷载和抵抗地震作用力的双重功能。由于传统框架结构中的梁在承担重力荷载与抵抗地震作用功能之间属于串联关系，在地震作用下，梁出现塑性铰，耗散能量会导致梁刚度和承载力退化且产生较大的残余变形，使其不能满足正常使用功能要求。此外，目前很多抗震结构施工上存在一定的难度。
本发明示出的自复位装配式桁架结构可解决上述问题，下面结合附图对该自复位装配式桁架结构作具体说明。
参考图1至图4，该自复位装配式桁架结构包括：设置于基础10之上的桁架柱20；设置于两桁架柱20之间的桁架梁30；嵌设在桁架梁30内的预应力筋40；设置于桁架梁30与桁架柱20之间以连接桁架梁30与桁架柱20的连接结构50；该连接结构50包括：相互铰接在一起的第一板件51和第二板件52、设置于第一板件51与第二板件52之间以连接第一板件51与第二板件52的可更换耗能钢板53；所述第一板件51与套设在桁架柱20上的方形钢管60固定连接；所述第二板件52与桁架梁30的一端固定连接。
可更换耗能钢板53为低屈服的软钢板为可更换的耗能件；将耗能集中在可更换耗能钢板53，并利用预应力筋40降低残余变形，以保证结构在经历一定强度的地震作用时和震后承担重力荷载的桁架梁30不会出现损伤，便于地震后的修复。
预应力筋40通常由单根或成束的钢丝、钢绞线或钢筋组成。其主要是对梁体施加横向压力，保证梁体在扭转力的任用下，混凝土不出现横向剪切拉应力。预应力筋40可降低残余变形，实现结构的自复位机制。
进一步地，桁架梁30、桁架柱20均采用桁架构件，预应力筋40安装简洁，施工方便。另外，所有结构均可在工厂制作完成，然后通过方钢管对各构件进行连接，到工地现场进行组装，可实现装配化施工工艺。
在一些实施方式中，所述桁架梁30两端分别固定有第三板件30a；第三板件30a与第二板件52固定连接。
在一些实施方式中，所述第二板件52上设有铰接座54；所述第一板件51上设置有与所述铰接座54铰接在一起的连接部55。
具体地，铰接座54和连接部55可通过一铰轴连接在一起。
在一些实施方式中，所述第一板件51与第二板件52之间设置有位于铰接座54下方的第一可更换耗能钢板53，以及位于铰接座54上方的第二可更换耗能钢板53。
当连接结构50受到外力作用，第一可更换耗能钢板53和第二可更换耗能钢板53可阻止第一板件51与第二板件52绕铰接点发生相对转动，保持结构稳定。第一可更换耗能钢板和第二可更换耗能钢板可在第一板件51与第二板件52的相对转动过程中发生变形，使总体结构保持稳定。
在一些实施方式中，所述可更换耗能钢板53上设置有若干横向的长条形的槽孔53a。
进一步地，可更换耗能钢板53为带孔的低屈服软钢板。
在一些实施方式中，所述槽孔53a由中间向两端逐渐收窄。
在一些实施方式中，所述桁架柱20包括有位于中间的第一桁架柱21、位于第一桁架柱21两侧的第二桁架柱22和第三桁架柱23；所述桁架梁30包括有位于桁架柱20中间位置的第一桁架梁31，以及位于桁架柱20顶部位置的第二桁架梁32。
在一些实施方式中，所述桁架柱20在第一桁架梁31对应的高度位置上套设有第一方形钢管61，在第二桁架梁32对应的高度位置上套设有第二方形钢管62；其中，第一方形钢管61在内部的中间位置嵌有水平隔板611。第一方形钢管61与连接结构50固定在一起，容易受外力发生变形；水平隔板611可增强第一方形钢管61抵抗变形的能力，增加结构的稳定性。
在一些实施方式中，所述预应力筋40从第二桁架柱22经过第一桁架柱21延伸至第三桁架柱23。预应力筋40同时贯穿第二桁架柱22、第一桁架柱21、第三桁架柱23，将整个结构横向连接在一起，进一步增加结构的稳定性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种自复位装配式桁架结构，其特征在于，该自复位装配式桁架结构包括：
设置于基础之上的桁架柱；
设置于两桁架柱之间的桁架梁；
嵌设在桁架梁内的预应力筋；
设置于桁架梁与桁架柱之间以连接桁架梁与桁架柱的连接结构；该连接结构包括：相互铰接在一起的第一板件和第二板件、设置于第一板件与第二板件之间以连接第一板件与第二板件的可更换耗能钢板；所述第一板件与套设在桁架柱上的方形钢管固定连接；所述第二板件与桁架梁的一端固定连接；
所述第二板件上设有铰接座；所述第一板件上设置有与所述铰接座铰接在一起的连接部；所述第一板件与第二板件之间设置有位于铰接座下方的第一可更换耗能钢板，以及位于铰接座上方的第二可更换耗能钢板；
所述桁架柱包括有位于中间的第一桁架柱、位于第一桁架柱两侧的第二桁架柱和第三桁架柱；所述桁架梁包括有位于桁架柱中间位置的第一桁架梁，以及位于桁架柱顶部位置的第二桁架梁；
所述桁架柱在第一桁架梁对应的高度位置上套设有第一方形钢管，在第二桁架梁对应的高度位置上套设有第二方形钢管；其中，第一方形钢管在内部的中间位置嵌有水平隔板。
2.根据权利要求1所述的自复位装配式桁架结构，其特征在于，所述桁架梁两端分别固定有第三板件；第三板件与第二板件固定连接。
3.根据权利要求1所述的自复位装配式桁架结构，其特征在于，所述可更换耗能钢板上设置有若干横向的长条形的槽孔。
4.根据权利要求3所述的自复位装配式桁架结构，其特征在于，所述槽孔由中间向两端逐渐收窄。
5.根据权利要求1所述的自复位装配式桁架结构，其特征在于，所述预应力筋从第二桁架柱经过第一桁架柱延伸至第三桁架柱。
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