CN112900629A - 适用于钢-混凝土组合结构抗连续倒塌的杆式液压联动机构 - Google Patents

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Abstract

一种适用于钢‑混凝土组合结构抗连续倒塌的杆式液压联动机构，其中杆式液压联动机构包括拉杆、内阻式液压阻尼器、销轴、销座，所述销座分别安装于钢管‑混凝土柱和钢梁上翼缘位置，拉杆和液压阻尼器的一端通过销轴分别与钢管混凝土柱和钢梁上的销座相连，二者的另外一端通过销轴相连。本申请专利主要应用于钢‑混凝土组合结构的凸角柱位置，意在为凸角柱的抗连续倒塌提供一种备用传力路径，防止凸角柱在意外事件(如撞击、爆炸等)作用下失效后导致结构出现连续性倒塌。本申请结构简单，施工安装便利，可靠性高，不影响结构的正常使用，适合应用于钢‑混凝土组合结构中。

Description

适用于钢-混凝土组合结构抗连续倒塌的杆式液压联动机构
技术领域
本申请属于钢-混凝土组合结构领域，涉及一种抗连续倒塌机构。
背景技术
钢-混凝土组合结构凭借其在刚度和承载力方面的优势，在建筑结构中被大量应用，特别是大跨度、重载结构和高耸建筑。但由于现行建筑设计规范并未考虑结构遭受意外事件(如爆炸、撞击等)的作用，因此大量的既有和新建组合结构建筑不能满足抗连续倒塌的要求。
其中，组合结构中的钢管混凝土凸角柱在意外事件作用下失效后，其相连的钢梁无法提供额外有效的抗倒塌传力途径，特别容易导致结构出现连续性倒塌，而目前现有的抗倒塌技术尚缺少针对凸角柱的实用有效措施。
发明内容
本申请意在为钢-混凝土组合结构中的凸角柱提供一种实用可靠的抗连续倒塌措施。
本申请为解决上述实际工程问题所采用的技术方案是：
一种适用于钢-混凝土组合结构抗连续倒塌联动机构，应用于钢管-混凝土柱-钢梁场景，包括凸角柱(8)、钢管混凝土边柱(1)、钢梁(10)、和混凝土楼板(7)，其特征在于：该杆式液压联动机构包括拉杆、内阻式液压阻尼器、若干销轴、若干销座，其中：
拉杆(4)和液压阻尼器(5)通过节点串接，阻尼器与拉杆轴向中心线平齐布置，其一端与柱子由节点连接，其另一端与钢梁(10)由节点连接，拉杆和阻尼器均预埋于混凝土楼板(7)内。
进一步，每个连接节点采用销座、销轴机构实现。进一步，三个节点布置在钢梁(10)上以及钢梁(10)与凸角柱(8)或钢管混凝土边柱(1)相交处，三个节点成一线，节点中的销座埋于混凝土楼板(7)内，销座并用销轴(12)连接。进一步，拉杆(4)和液压阻尼器(5)之间串接用的节点，其销座所在的钢梁位置横向焊接两道加劲肋(9)，销座焊接强度应不低于拉杆横截面设计极限抗拉承载能力。
所述阻尼器(5)设计成内阻式液压阻尼器：包括活塞杆5-1、密封挡板5-2、油缸5-3、可压缩硅树脂液体5-4、活塞头5-5：活塞杆5-1一端连接于阻尼器头部销座，其另一个端连接于油缸5-3内的活塞头5-5，油缸5-3内灌有可压缩硅树脂液体5-4以使得活塞杆5-1推拉活塞头5-5时在做功，密封挡板5-2用于对油缸5-3在开口处进行密封，油缸5-3另一端固定于阻尼器尾部销座5-7。
本申请具有以下效果：
本申请将拉杆和内阻式液压阻尼器(简称“阻尼器”)串联起来受力，所有部件均预埋于混凝土楼板内，不影响结构的正常使用。在结构服役期内，阻尼器可随结构楼板同步上下振动，具有一定的消能减震效果。在极端事件作用下，凸角柱失效后，该杆式联动机构可为剩余结构提供备用的传力路径，从而最大限度避免剩余结构出现连续性倒塌。本申请结构传力机制明确，构造简单、可靠，不影响结构的正常使用。
附图说明
图1实施例杆式液压联动机构应用部位
图2实施例应用部位构造侧视图
图3实施例应用部位构造俯视图
图4实施例内阻式液压阻尼器构造图
数字标记：
钢管混凝土边柱(1)、凸角柱(8)、混凝土楼板(7)、钢梁(10)；
内隔板(2)；
阻尼器(5)、活塞杆5-1、密封挡板5-2、油缸5-3、可压缩硅树脂液体5-4、活塞头5-5；
拉杆(4)、加劲肋(9)
销轴(12)；
柱侧销座(11)、拉杆(4)的头部销座(4-1)、阻尼器头部销座(5-6)、阻尼器尾部销座(5-7)。
具体实施方式
一种适用于钢-混凝土组合结构抗连续倒塌联动机构，其主要用于连接与凸角柱(8)相连的钢梁(10)和钢管混凝土边柱(1)上。在设计计算阶段，拉杆(4)横截面设计极限抗拉承载能力不应超过钢管混凝土边柱(1)产生1/250层高位移所需的荷载值。内阻式液压阻尼器设计极限抗拉承载能力应小于拉杆(4)横截面的设计极限承载能力。
实施例
一种适用于钢-混凝土组合结构抗连续倒塌联动机构，应用于钢管混凝土柱-钢梁场景，包括凸角柱(8)、钢管混凝土边柱(1)、钢梁(10)、和混凝土楼板(7)，其特征在于：该杆式液压联动机构包括拉杆、内阻式液压阻尼器、若干销轴、若干销座，其中：
拉杆(4)和液压阻尼器(5)通过节点串接，阻尼器与拉杆轴向中心线平齐布置，其一端与柱子由节点连接，其另一端与钢梁(10)由节点连接，阻尼器全长埋于混凝土楼板(7)内。
进一步，每个连接节点采用销座、销轴机构实现。进一步，三个节点布置在钢梁(10)上以及钢梁(10)与凸角柱(8)或钢管混凝土边柱(1)相交处，三个节点成一线，节点中的销座埋于混凝土楼板(7)内，销座并用销轴(12)连接。进一步，拉杆(4)和液压阻尼器(5)之间串接用的节点，其销座所在的钢梁位置横向焊接两道加劲肋(9)，销座焊接强度应不低于拉杆横截面设计极限抗拉承载能力。
进一步，拉杆(4)可以是钢制实心圆杆，也可以是钢绞线、纤维增强复合材料筋(简称FRP筋)，其连接方式与拉杆相同。
作为实施例，拉杆横截面设计极限抗拉承载能力不应超过钢管混凝土柱产生1/250层高位移所需的荷载值。
作为实施例，所述钢梁(10)与凸角柱(8)或钢管混凝土边柱(1)相交处的节点：钢梁(10)上的销座采用全熔透焊接安装于钢管混凝土柱(1)与混凝土楼板(7)交界位置，销座焊接强度应不低于拉杆(4)横截面设计极限抗拉承载能力，销轴所在的钢管混凝土柱(1)部位内部焊接两道内隔板(2)。
作为实施例，所述阻尼器(5)设计成内阻式液压阻尼器：包括活塞杆5-1、密封挡板5-2、油缸5-3、可压缩硅树脂液体5-4、活塞头5-5：活塞杆5-1一端连接于阻尼器头部销座，其另一个端连接于油缸5-3内的活塞头5-5，油缸5-3内灌有可压缩硅树脂液体5-4以使得活塞杆5-1推拉活塞头5-5时在做功，密封挡板5-2用于对油缸5-3在开口处进行密封，油缸5-3另一端固定于阻尼器尾部销座5-7。内阻式液压阻尼器5体积小，方便埋入混凝土楼板内，不影响结构的正常使用。当结构中的凸角柱(8)因意外极端事件作用突然破坏失效后，在重力作用下，将对剩余结构产生瞬时冲击力，为了降低瞬时冲击力对结构造成的不利影响，本申请采用液压阻尼器，它是一种速度敏感型装置，可在短时间内扼制冲击力，从而起到保护剩余结构的作用。
作为实施例，在施工安装阶段，安装过程为：
首先，将柱侧销座(11)采用全熔透焊接安装于钢管混凝土边柱(1)与混凝土楼板(7)交界处，柱侧销座(11)所在的钢管混凝土边柱(1)内部焊接两道内隔板(2)。阻尼器尾部销座(5-7)采用全熔透焊接安装于钢梁(10)上表面位置，阻尼器尾部销座(5-7)轴向中心线与钢梁(10)腹板平齐，阻尼器尾部销座(5-7)所在的钢梁(10)腹板焊接两道加劲肋(9)。
其次，拉杆(4)的头部销座(4-1)与钢管混凝土边柱(1)上的柱侧销座(11)采用销轴(12)铰接。拉杆(4)的尾部销轴(12)与内阻式液压阻尼器头部销座(5-6)采用销轴(12)铰接。
最后，阻尼器尾部销座(5-7)采用销轴(12)与钢梁(10)上的阻尼器尾部销座(5-7)铰接。所有部件均在一条斜向轴线上平齐，所有部件全部预埋于混凝土楼板(7)内。

Claims (2)

1.一种适用于钢-混凝土组合结构抗连续倒塌联动机构，应用于钢管混凝土柱-钢梁场景，包括凸角柱(8)、钢管混凝土边柱(1)、钢梁(10)和混凝土楼板(7)，其特征在于：该杆式液压联动机构包括拉杆、内阻式液压阻尼器、若干销轴、若干销座，其中：
拉杆(4)和液压阻尼器(5)通过节点串接，阻尼器与拉杆轴向中心线平齐布置，其一端与柱子由节点连接，其另一端与钢梁(10)由节点连接，拉杆和阻尼器整体预埋于混凝土楼板(7)内；
每个连接节点采用销座、销轴机构实现；
三个节点布置在钢梁(10)上以及钢梁(10)与凸角柱(8)或钢管混凝土边柱(1)相交处，三个节点成一线，节点中的销座埋于混凝土楼板(7)内，销座并用销轴(12)连接；
拉杆(4)和液压阻尼器(5)之间串接用的节点，其销座所在的钢梁位置横向焊接两道加劲肋(9)，销座焊接强度应不低于拉杆横截面设计极限抗拉承载能力。
2.如权利要求1所述用于钢-混凝土组合结构抗连续倒塌联动机构其特征在于：所述阻尼器(5)设计成内阻式液压阻尼器：包括活塞杆5-1、密封挡板5-2、油缸5-3、可压缩硅树脂液体5-4、活塞头5-5：活塞杆5-1一端连接于阻尼器头部销座，其另一个端连接于油缸5-3内的活塞头5-5，油缸5-3内灌有可压缩硅树脂液体5-4以使得活塞杆5-1推拉活塞头5-5时在做功，密封挡板5-2用于对油缸5-3在开口处进行密封，油缸5-3另一端固定于阻尼器尾部销座5-7。
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