CN111980437A - 加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置及施工方法，包括设置在建筑结构底层的阻尼钢框架结构，所述阻尼钢框架结构包括门式钢框架和阻尼器，所述门式钢框架包括间隔设置的两个立柱，两个立柱上端经横梁相连接，立柱下端与建筑结构的基础相连接，阻尼器安装在门式钢框架的梁柱节点处，阻尼器设置三个且依次铰接形成三角形机构，三角形机构的三个铰接点分别经销轴与立柱、横梁、梁柱节点复合铰接，立柱上下端分别通过钢抱箍与建筑结构的支柱相连接，本装置采用阻尼钢框架结构加固，结构简单，设计合理，安装施工方便，对底层薄弱建筑结构具有良好的加固控制效果，能够有效提升结构的抗震性能。

Description

加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置及施工方法
技术领域
本发明涉及一种加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置及施工方法，属于建筑结构抗震加固技术领域。
背景技术
我国一些建筑由于商业用途或者公共用途等原因，一般采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构，这样的结构形式在其底层拥有较大的使用空间，而结构上部一般用于办公或者住宅等，需要较多的隔断而设置较多的墙体，形成了上刚下柔的形式，这样的建筑往往在地震作用下容易发生底层薄弱层破坏，进而导致整体建筑发生损坏，造成较大的安全问题和经济损失，因此对底层薄弱的建筑结构进行加固显得尤为重要。由于建筑物的底层需要较大的使用空间，而采用增大截面法、增设支撑会大量挤占使用空间而不易施行；另外，碳纤维布加固和预应力筋加固的方法也只能增加结构的延性而无法提高的抗侧刚度，不适宜用于底层薄弱建筑的加固。
发明内容
本发明提出一种加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置及施工方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，包括设置在建筑结构底层的阻尼钢框架结构，所述阻尼钢框架结构包括门式钢框架和阻尼器，所述门式钢框架包括间隔设置的两个立柱，两个立柱上端经横梁相连接，立柱下端与建筑结构的基础相连接，阻尼器安装在门式钢框架的梁柱节点处，阻尼器设置三个且依次铰接形成三角形机构，三角形机构的三个铰接点分别经销轴与立柱、横梁、梁柱节点复合铰接，立柱上下端分别通过钢抱箍与建筑结构的支柱相连接。
进一步的，所述立柱下端设置有端板，端板上开设有通孔，螺栓穿过端板上的与通孔建筑结构的基础进行固定连接。
进一步的，所述立柱、横梁、梁柱节点上均固定安装有用于安装销轴的连接键。
进一步的，所述阻尼器的两端均设有连接销头。
进一步的，所述钢抱箍包括边柱抱箍、角柱抱箍，处于建筑结构底层边部的支柱经边柱抱箍与相配合的立柱连接，处于建筑结构底层角部的支柱经角柱抱箍与相配合的立柱连接。
进一步的，所述角柱抱箍包括两块Z型钢板和一块W型钢板，所述边柱抱箍包括四块W型钢板，W型钢板、Z型钢板端部设置有翼缘板，翼缘板上开设有螺栓孔，角柱抱箍的Z型钢板的翼缘板与相邻的Z型钢板、W型钢板上的翼缘板经螺栓连接，边柱抱箍的W型钢板上的翼缘板与相邻的W型钢板上的翼缘板经螺栓连接。
一种装加固底层薄弱建筑结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤S1：将第一个阻尼器的两端连接销头分别与第二个阻尼器和第三个阻尼器的连接销头放置一起，第二个阻尼器余下的连接销头与第三个阻尼器的余下的连接销头放置一起，连接销头上预留有利于销轴穿过实现连接的孔洞；
步骤S2：在门式钢框架上部内侧的梁柱节点、横梁和立柱分别安装连接键，将三处连接键分别与三角形机构三个角的销轴进行连接，完成阻尼器的安装；
步骤S3：利用螺栓将门式钢框架的立柱底端的端板固定在建筑结构的基础上的指定位置；
步骤S4：将处于建筑结构底层边部的支柱经边柱抱箍与相配合的立柱连接，将处于建筑结构底层角部的支柱经角柱抱箍与相配合的立柱连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：采用阻尼钢框架结构加固，结构简单，设计合理，安装施工方便，对底层薄弱建筑结构具有良好的加固控制效果，能够有效提升结构的抗震性能。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为若干阻尼钢框架加固底层薄弱建筑结构总体示意图；
图2为单个阻尼钢框架加固底层框架局部示意图；
图3为阻尼钢框架的构造示意图；
图4为三角形机构的构造示意图；
图5为边柱抱箍的构造示意图；
图6为角柱抱箍的构造示意图。
图中：1-建筑结构；101-建筑结构的基础；102-支柱；2-阻尼钢框架结构；21-门式钢框架；22-阻尼器，201-立柱；202-横梁；203-梁柱节点；204-端板； 206-连接销头；3-钢抱箍；31-边柱抱箍；32-角柱抱箍；301-Z型钢板；302-W型钢板；303-翼缘板；4-螺栓；5-销轴；6-连接键，7-第一个阻尼器；8-第二个阻尼器；9-第三个阻尼器；10-三角形机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1-6所示，一种加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，包括设置在建筑结构1底层的阻尼钢框架结构2，所述阻尼钢框架结构包括门式钢框架21和阻尼器22，所述门式钢框架包括间隔设置的两个立柱201，两个立柱上端经横梁202相连接，立柱下端与建筑结构的基础101相连接，阻尼器安装在门式钢框架的梁柱节点203处，阻尼器设置三个且依次铰接形成三角形机构10，三角形机构的三个铰接点分别经销轴5与立柱、横梁、梁柱节点复合铰接，实现对门式钢框架上梁柱节点变形的控制，立柱上下端分别通过钢抱箍3与建筑结构的支柱102相连接，钢抱箍的尺寸与立柱201和支柱的尺寸相适应，可通过拼装连接将阻尼钢框架结构的立柱与建筑结构的支柱扣紧，实现固定。
在本实施例中，所述立柱下端设置有端板204，端板上开设有通孔，螺栓穿过端板上的与通孔建筑结构的基础进行固定连接，实现阻尼钢框架结构与建筑结构的基础的固联。
在本实施例中，所述立柱、横梁、梁柱节点上均固定安装有用于安装销轴的连接键。
在本实施例中，所述阻尼器的两端均设有连接销头206。
在本实施例中，所述钢抱箍包括边柱抱箍31、角柱抱箍32，处于建筑结构底层边部的支柱经边柱抱箍与相配合的立柱连接，处于建筑结构底层角部的支柱经角柱抱箍与相配合的立柱连接。
在本实施例中，所述角柱抱箍包括两块Z型钢板301和一块W型钢板302，所述边柱抱箍包括四块W型钢板，W型钢板、Z型钢板端部设置有翼缘板303，翼缘板上开设有螺栓孔5，可通过螺栓对其进行拼接固定，实现阻尼钢框架的立柱与建筑结构的支柱的相互固联，角柱抱箍的Z型钢板的翼缘板与相邻的Z型钢板、W型钢板上的翼缘板经螺栓4连接，边柱抱箍的W型钢板上的翼缘板与相邻的W型钢板上的翼缘板经螺栓连接。
一种加固底层薄弱建筑结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤S1：将第一个阻尼器7的两端连接销头分别与第二个阻尼器8和第三个阻尼器9的连接销头放置一起，第二个阻尼器余下的连接销头与第三个阻尼器的余下的连接销头放置一起，连接销头上预留有利于销轴穿过实现连接的孔洞；
步骤S2：在门式钢框架上部内侧的梁柱节点、横梁和立柱分别安装连接键，将三处连接键分别与三角形机构三个角的销轴进行连接，完成阻尼器的安装；
步骤S3：利用螺栓将门式钢框架的立柱底端的端板固定在建筑结构的基础上的指定位置；
步骤S4：将处于建筑结构底层边部的支柱经边柱抱箍与相配合的立柱连接，将处于建筑结构底层角部的支柱经角柱抱箍与相配合的立柱连接。
本设计采用无损装配式的加固，不仅施工简单快捷，能够缩短施工周期，同时不会对建筑结构造成损伤；本设计在阻尼钢框架由于设置了阻尼器，利用其特点，可使得阻尼钢框架结构在地震作用下产生相适应的抗侧刚度，以满足建筑结构在不同地震烈度下的加固需求；本设计利用阻尼器所受作用力越大，提供的阻尼力越大的特点，可以使阻尼钢框架结构在不同地震作用下提供相应的刚度需求，进而提高建筑结构的抗震性能。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸的固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在实施例中，T型部可以增加整体结构的接触面，使通过摩擦产生的阻力增大，提高结构的稳定性；凹型钢槽、钢板组件通过栓钉锚固在盖梁单元、墩梁中，使结构的稳定性大大增加；预应力筋张拉锚固方式，较于传统的现浇施工，极大程度上缩短了所需的工作时间，在大、中长线桥梁工程上有效的缩短了工期，提高效率；剪切键通过万向铰、连接钢板、凹型钢槽三者之间的摩擦，在墩梁和盖梁间形成剪力传递，进而形成组合工作形式，有效提高拼接面的抗剪能力。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”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专利，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专利的限制。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，其特征在于：包括设置在建筑结构底层的阻尼钢框架结构，所述阻尼钢框架结构包括门式钢框架和阻尼器，所述门式钢框架包括间隔设置的两个立柱，两个立柱上端经横梁相连接，立柱下端与建筑结构的基础相连接，阻尼器安装在门式钢框架的梁柱节点处，阻尼器设置三个且依次铰接形成三角形机构，三角形机构的三个铰接点分别经销轴与立柱、横梁、梁柱节点复合铰接，立柱上下端分别通过钢抱箍与建筑结构的支柱相连接。
2.根据权利要求1所述的加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，其特征在于：所述立柱下端设置有端板，端板上开设有通孔，螺栓穿过端板上的与通孔建筑结构的基础进行固定连接。
3.根据权利要求1所述的加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，其特征在于：所述立柱、横梁、梁柱节点上均固定安装有用于安装销轴的连接键。
4.根据权利要求1所述的加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，其特征在于：所述阻尼器的两端均设有连接销头。
5.根据权利要求1所述的加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，其特征在于：所述钢抱箍包括边柱抱箍、角柱抱箍，处于建筑结构底层边部的支柱经边柱抱箍与相配合的立柱连接，处于建筑结构底层角部的支柱经角柱抱箍与相配合的立柱连接。
6.根据权利要求5所述的加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，其特征在于：所述角柱抱箍包括两块Z型钢板和一块W型钢板，所述边柱抱箍包括四块W型钢板，W型钢板、Z型钢板端部设置有翼缘板，翼缘板上开设有螺栓孔，角柱抱箍的Z型钢板的翼缘板与相邻的Z型钢板、W型钢板上的翼缘板经螺栓连接，边柱抱箍的W型钢板上的翼缘板与相邻的W型钢板上的翼缘板经螺栓连接。
7.一种加固底层薄弱建筑结构的施工方法，采用如权利要求6所述的加固底层薄弱建筑结构的阻尼钢框架装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将第一个阻尼器的两端连接销头分别与第二个阻尼器和第三个阻尼器的连接销头放置一起，第二个阻尼器余下的连接销头与第三个阻尼器的余下的连接销头放置一起，连接销头上预留有利于销轴穿过实现连接的孔洞；
步骤S2：在门式钢框架上部内侧的梁柱节点、横梁和立柱分别安装连接键，将三处连接键分别与三角形机构三个角的销轴进行连接，完成阻尼器的安装；
步骤S3：利用螺栓将门式钢框架的立柱底端的端板固定在建筑结构的基础上的指定位置；
步骤S4：将处于建筑结构底层边部的支柱经边柱抱箍与相配合的立柱连接，将处于建筑结构底层角部的支柱经角柱抱箍与相配合的立柱连接。
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