CN113235757B - 装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系及其施工方法 - Google Patents

装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供有一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系，包括：预制梁、预制柱和Y形偏心支撑耗能结构；所述预制梁包括：两相互连接的预制单梁，所述预制单梁的钢骨架为第一工字钢且所述第一工字钢外露于所述预制单梁的两端；所述预制单梁的上端面上分别设有预埋件；所述预制柱包括：纵向设置的支撑隔板和套设在所述支撑隔板外的方钢管；所述支撑隔板的横截面为十字型结构且所述支撑隔板的侧边沿与所述方钢管内壁固接；所述Y形偏心支撑耗能结构包括：两对称倾斜设置的耗能支撑杆和与两所述耗能支撑杆的顶端共同固接的耗能连梁；两所述耗能支撑杆上相对位于上方的一端分别向相互靠近的方向倾斜且二者上相对远离所述耗能连梁的一端分别设有第一连接件。

Description

装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系及其施工方法
技术领域
本公开具体公开一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系及其施工方法。
背景技术
目前，现有的建筑施工大多以现场施工为主，此种方式工业化程度较低，建筑产品质量不够稳定，对参与的劳动力需求过大，故实际的施工效率很低，施工过程中也容易造成较大的材料损耗和能源损耗，不能满足节能环保的可持续发展建设要求。
随着我国“建筑工业化、住宅产业化”进程的加快，新型装配式建筑的应用与研究成为当前建筑领域研究的主热点之一。装配式建造方式通过工厂预制构件，在施工现场进行构件的组装、连接、浇筑，最后形成最终建筑物。但是装配式建筑中的构件，如何实现更加稳定的连接、如何更好的抵抗地震等自然灾害，是关系建筑物安全性能的重要指标。
现有技术中，通常采用在装配式连接框架中增加支撑结构的方式，对地震等自然灾害的能量进行消耗，从而增加建筑物的安全性和稳定性，为此需要探究如何更好的对建筑物的破坏能量进行消耗，延长建筑物的寿命。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种相较于现有技术而言，能够有效吸收地震能量，易于震后修复的装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系及其施工方法。
第一方面，一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系，包括：预制梁、预制柱和Y形偏心支撑耗能结构；所述预制梁包括：两相互连接的预制单梁，所述预制单梁的钢骨架为第一工字钢且所述第一工字钢外露于所述预制单梁的两端；所述预制单梁的上端面上分别设有预埋件；两所述预制单梁上相互靠近的边缘之间分别设有连接端板且每块所述连接端板上设于两并行设置的第一连接片；所述第一连接片上设置第一螺栓孔；所述预制柱包括：纵向设置的支撑隔板和套设在所述支撑隔板外的方钢管；所述支撑隔板的横截面为十字型结构且所述支撑隔板的侧边沿与所述方钢管内壁固接；所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第一连接组件且所述第一连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢端部上下的第一连接钢板；两所述第一连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的上下翼板固接；所述Y形偏心支撑耗能结构包括：两对称倾斜设置的耗能支撑杆和与两所述耗能支撑杆的顶端共同固接的耗能连梁；两所述耗能支撑杆上相对位于上方的一端分别向相互靠近的方向倾斜且二者上相对远离所述耗能连梁的一端分别设有第一连接件；所述耗能连梁上顶部两侧对称设有夹板且两所述夹板上分别固接有第一连接板；所述第一连接板能够进入与其对应侧的两第一连接片之间且二者能够通过加强螺栓固定；所述第一连接件与其相应侧的预埋件相连接。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一连接板为黄铜板且其上设有与所述第一连接片上第一螺栓孔对应的第二螺栓孔。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第二连接组件且所述第二连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢腹板两侧的第二连接钢板；两所述第二连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的腹板两侧固接。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一连接钢板为低屈服钢。
第二方面，一种对第一方面所述装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系的施工方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1：制作如第一方面所述的预制柱和预制梁；步骤S2：使得方钢管与其对应两侧的第一工字钢相连接，实现现场拼接预制柱和预制梁；步骤S3：在所述预制柱和所述预制梁所形成的框架内安装Y形偏心支撑耗能结构。
根据本申请实施例提供的技术方案，步骤S1中，所述预制单梁制作时，其钢骨架为第一工字钢；在第一工字钢的腹板上设置抗剪栓钉，将梁纵筋通过抗剪栓钉焊接于第一工字钢上；对梁纵筋和箍筋进行绑扎；同时，在两预制单梁之间相互靠近的边缘之间分别设有连接端板且每块所述连接端板上设于两并行设置的第一连接片；在两预制单梁上相互远离的第一工字钢端部的翼板和腹板上分别开设螺栓孔；浇筑预制梁的混凝土，所述预制梁两端的上端面分别设有预埋件；养护后得到预制梁；所述预制柱制作时，其骨架为纵向设置且横截面为十字型结构的支撑隔板和套设在所述支撑隔板外且内壁与所述支撑隔板边沿固接的方钢管；所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第一连接组件且所述第一连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢端部上下的第一连接钢板；两所述第一连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的上下翼板固接；所述第一连接钢板设有便于柱纵筋贯穿的通孔且柱纵筋与所述方钢管的侧壁焊接固定；柱纵筋贯穿通孔并进行柱纵筋和箍筋的绑扎；绑扎完成后进行浇筑，使混凝土通过浇筑孔在柱内密实，养护后得到预制柱。
根据本申请实施例提供的技术方案，步骤S2中，所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第二连接组件且所述第二连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢腹板两侧的第二连接钢板；两所述第二连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的腹板两侧固接。
根据本申请实施例提供的技术方案，步骤S3中：使得Y形偏心支撑耗能结构上的第一连接板能够进入与其对应侧的两第一连接片之间且二者能够通过加强螺栓固定；所述第一连接件与其相应侧的预埋件相连接。
本申请中第一方面公开有一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系的具体结构。在该框架体系的结构中，将预制梁设计为两相互连接的预制单梁且两预制单梁之间通过Y型支撑耗能结构上的耗能连梁以及螺栓方式相连接，当地震发生时，两相邻的预制单梁之间会发生相对位移，且二者之间的连接能够变形产生摩擦耗能，耗散地震能量，提高结构强度。当地震发生后，两预制单梁中的铰接耗能部件易于更换，便于震后修复。在该框架体系的结构中，将预制梁与预制柱之间通过第一工字钢和方钢管相连接，当地震发生时，预制柱和预制梁之间会发生相对位移，且二者之间的摩擦连接能够变形产生耗能，耗散地震能量，提高结构强度。当地震发生时，两相邻的预制梁之间会发生相对位移，支撑发生拉伸和压缩，使得Y形耗能支撑变形产生耗能，耗散地震能量，提高结构强度。当地震发生后，Y形耗能支撑中的耗能支撑部件易于更换，便于震后修复。
本申请中第二方面公开有一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系的施工方法，用于具体的实现上述装配式支撑框架体系。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1所示的是装配式支撑框架体系的结构示意图。
图2所示的是预制梁的连接结构示意图。
图3所示的是预制梁和预制柱之间的连接结构示意图。
图4所示的是预制梁和预制柱之间的连接结构示意图。
图5所示的是图4中B-B向的连接结构示意图。
图6所示的是预制梁的连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一：
请参考图1所示的装配式支撑框架体系的结构示意图。
请参考图2所示的预制梁的连接结构示意图。
请参考图3所示的预制梁和预制柱之间的连接结构示意图。
请参考图1，一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系，包括：预制梁 10、预制柱20和Y形偏心支撑耗能结构30。
所述预制梁10包括：两相互连接的预制单梁11，所述预制单梁11 的钢骨架为第一工字钢12且所述第一工字钢12外露于所述预制单梁11 的两端；所述预制单梁11的上端面上分别设有预埋件13；两所述预制单梁11上相互靠近的边缘之间分别设有连接端板14且每块所述连接端板 14上设于两并行设置的第一连接片15；所述第一连接片15上设置第一螺栓孔。
示的是预制梁的结构示意图。如图所示，具体地，每根预制单梁上设置有一个预埋件，两相邻的预制单梁上的预埋件位于二者上相互远离的一端，该端对应的第一工字钢进入预制梁内的一端的翼板上焊接有预埋件且所述预埋件的自由端暴露在所述预制梁外并与Y型耗能支撑的支撑杆底部铰接。
将预制梁设计为两相互连接的预制单梁且两预制单梁之间通过Y型支撑耗能结构上的耗能连梁以及螺栓方式相连接，当地震发生时，两相邻的预制单梁之间会发生相对位移，且二者之间的连接能够变形产生摩擦耗能，耗散地震能量，提高结构强度。当地震发生后，两预制单梁中的铰接耗能部件易于更换，便于震后修复。
图2中，预制梁自上至下并行设置，两相邻的预制梁之间设置有Y 形偏心支撑耗能结构30，其包括：
两对称倾斜设置的耗能支撑杆31和与两所述耗能支撑杆31的顶端共同固接的耗能连梁32；两所述耗能支撑杆31上相对位于上方的一端分别向相互靠近的方向倾斜且二者上相对远离所述耗能连梁32的一端分别设有第一连接件33；所述耗能连梁32上顶部两侧对称设有夹板且两所述夹板上分别固接有第一连接板34；所述第一连接板34能够进入与其对应侧的两第一连接片15之间且二者能够通过加强螺栓固定；所述第一连接件33与其相应侧的预埋件13相连接。
当地震发生时，两相邻的预制梁之间会发生相对位移，支撑发生拉伸和压缩，使得Y形耗能支撑变形产生耗能，耗散地震能量，提高结构强度。当地震发生后，Y形耗能支撑中的耗能支撑部件易于更换，便于震后修复。
所述预制柱20包括：纵向设置的支撑隔板21和套设在所述支撑隔板21外的方钢管22；所述支撑隔板21的横截面为十字型结构且所述支撑隔板21的侧边沿与所述方钢管22内壁固接；所述方钢管22上相对靠近第一工字钢12端部的两侧分别对称地设有第一连接组件且所述第一连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢12端部上下的第一连接钢板23；两所述第一连接钢板23分别与相应侧的第一工字钢12的上下翼板固接；
图3所示的是预制梁和预制柱之间的连接结构示意图。
图3中，预制柱的钢骨架为方钢管且所述方钢管内设有沿其轴向延伸的十字型的支撑隔板。在制作预制柱的过程中，所述柱纵筋与方钢管的侧壁固接，具体固接方式可以为焊接。为便于与预制梁上的第一工字钢的一端相连接，所述方钢管上相对靠近第一工字钢12端部的两侧分别对称地设有第一连接组件且所述第一连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢端部上下的第一连接钢板23；两所述第一连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的上下翼板固接。图3中，标号21指向的是十字隔板。
具体地，所述第一连接钢板上设有第二螺栓孔且所述第一工字钢的上翼板端部和下翼板端部上设有第三螺栓孔，所述第一工字钢的上翼板端部上第三螺栓孔与相对位于上方的第一连接钢板上的第二螺栓孔相对应且二者之间通过高强度螺栓固接，相应的，所述第一工字钢的下翼板端部上第三螺栓孔与相对位于下方的第一连接钢板上的第二螺栓孔相对应且二者之间通过高强度螺栓固接。基于此设计，能够实现预制梁和预制柱之间的连接，构成装配式框架体系的整体结构。
为便于第二工字钢与柱纵筋相连接，所述第一连接钢板上设有供柱纵筋贯穿的通孔。
可选地，在一优选的实施方式中，所述第一连接板为黄铜板且其上设有与所述第一连接片上第一螺栓孔对应的第二螺栓孔。
请参考图4和图5，在一优选的实施方式中，所述方钢管22上相对靠近第一工字钢12端部的两侧分别对称地设有第二连接组件且所述第二连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢12腹板两侧的第二连接钢板24；两所述第二连接钢板24分别与相应侧的第一工字钢12的腹板两侧固接。
具体地，所述第二连接钢板上设有第四螺栓孔且所述第一工字钢的腹板上设有第五螺栓孔，二者之间能够通过高强度螺栓固接。
在一优选的方式中,两所述预制单梁11的第一工字钢12上相对靠近一端的上翼板上分别设有第二连接板且两所述第二连接板的自由端分别延伸至其对应侧的耗能连梁侧壁并与之焊接固定。
请参考图6所示，图6中，两所述预制单梁11的第一工字钢12上相对靠近一端的上翼板上分别通过螺栓连接有第二连接板40。所述第二连接板的自由端分别沿着与其对应连接的第一工字钢的长度方向向远离第一工字钢的方向延伸，也即，二者的自由端向相互靠近的方向延伸。
基于上述任一实施例所述，两所述第一工字钢之间设有耗能连梁，两第二连接板的自由端分别抵触耗能连梁上与二者正对应的侧壁，并将两所述第二连接板与耗能连梁上的侧壁焊接固定，实现了第二工字钢与耗能连梁的“第二级连接”。
在正常状态下，第二工字钢与耗能连梁的“第二级连接”能够增强梁预制单梁和耗能连梁之间的承载强度。
当震动发生时，两预制单梁之间产生相对错动，第二工字钢与耗能连梁的“第二级连接”能够在耗能连梁与第二工字钢之间的铰接破损前，起到缓冲效果，有利于耗能。
应当知道的是，图6中为能够在两个第一工字钢的上翼板上设有第二连接板，所述第一连接片的高度应小于第一工字钢腹板的高度，相应的，第一连接板的高度应与第一连接片的高度相适应，以使得第二连接板能够抵触耗能连梁上与其对应的侧壁。
实施例二：
一种对实施例一所述装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系的施工方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：制作如实施例一所述的预制柱和预制梁。
在一优选的实施方式中，步骤S1中，所述预制单梁制作时，其钢骨架为第一工字钢；在第一工字钢的腹板上设置抗剪栓钉，将梁纵筋通过抗剪栓钉焊接于第一工字钢上；对梁纵筋和箍筋进行绑扎；同时，在两预制单梁之间相互靠近的边缘之间分别设有连接端板且每块所述连接端板上设于两并行设置的第一连接片；在两预制单梁上相互远离的第一工字钢端部的翼板和腹板上分别开设螺栓孔；浇筑预制梁的混凝土，所述预制梁两端的上端面分别设有预埋件；养护后得到预制梁。
所述预制柱制作时，其骨架为纵向设置且横截面为十字型结构的支撑隔板和套设在所述支撑隔板外且内壁与所述支撑隔板边沿固接的方钢管；所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第一连接组件且所述第一连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢端部上下的第一连接钢板；两所述第一连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的上下翼板固接；所述第一连接钢板设有便于柱纵筋贯穿的通孔且柱纵筋与所述方钢管的侧壁焊接固定；柱纵筋贯穿通孔并进行柱纵筋和箍筋的绑扎；绑扎完成后进行浇筑，使混凝土通过浇筑孔在柱内密实，养护后得到预制柱。
步骤S2：使得方钢管与其对应两侧的第一工字钢相连接，实现现场拼接预制柱和预制梁；
在一优选的实施方式中，步骤S2中，所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第二连接组件且所述第二连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢腹板两侧的第二连接钢板；两所述第二连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的腹板两侧固接。
步骤S3：在所述预制柱和所述预制梁所形成的框架内安装Y形偏心支撑耗能结构。
在一优选的实施方式中，步骤S3中：使得Y形偏心支撑耗能结构上的第一连接板能够进入与其对应侧的两第一连接片之间且二者能够通过加强螺栓固定；所述第一连接件与其相应侧的预埋件相连接。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系，其特征在于：
包括：预制梁、预制柱和Y形偏心支撑耗能结构；
所述预制梁包括：两相互连接的预制单梁，所述预制单梁的钢骨架为第一工字钢且所述第一工字钢外露于所述预制单梁的两端；所述预制单梁的上端面上分别设有预埋件；两所述预制单梁上相互靠近的边缘之间分别设有连接端板且每块所述连接端板上设于两并行设置的第一连接片；所述第一连接片上设置第一螺栓孔；
所述预制柱包括：纵向设置的支撑隔板和套设在所述支撑隔板外的方钢管；所述支撑隔板的横截面为十字型结构且所述支撑隔板的侧边沿与所述方钢管内壁固接；所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第一连接组件且所述第一连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢端部上下的第一连接钢板；两所述第一连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的上下翼板固接；
所述Y形偏心支撑耗能结构包括：两对称倾斜设置的耗能支撑杆和与两所述耗能支撑杆的顶端共同固接的耗能连梁；两所述耗能支撑杆上相对位于上方的一端分别向相互靠近的方向倾斜且二者上相对远离所述耗能连梁的一端分别设有第一连接件；所述耗能连梁上顶部两侧对称设有夹板且两所述夹板上分别固接有第一连接板；所述第一连接板能够进入与其对应侧的两第一连接片之间且二者能够通过加强螺栓固定；所述第一连接件与其相应侧的预埋件相连接；当地震发生时，两相邻的预制梁之间会发生相对位移，支撑发生拉伸和压缩，使得Y形耗能支撑变形产生耗能，耗散地震能量，提高结构强度。当地震发生后，Y形耗能支撑中的耗能支撑部件易于更换，便于震后修复；
两所述预制单梁的第一工字钢上相对靠近一端的上翼板上分别设有第二连接板且两所述第二连接板的自由端分别延伸至其对应侧的耗能连梁侧壁并与之焊接固定；
所述装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系的施工方法，
所述方法包括如下步骤：
步骤S1：所述预制单梁制作时，其钢骨架为第一工字钢；在第一工字钢的腹板上设置抗剪栓钉，将梁纵筋通过抗剪栓钉焊接于第一工字钢上；对梁纵筋和箍筋进行绑扎；同时，在两预制单梁之间相互靠近的边缘之间分别设有连接端板且每块所述连接端板上设于两并行设置的第一连接片；在两预制单梁上相互远离的第一工字钢端部的翼板和腹板上分别开设螺栓孔；浇筑预制梁的混凝土，所述预制梁两端的上端面分别设有预埋件；养护后得到预制梁；
所述预制柱制作时，其骨架为纵向设置且横截面为十字型结构的支撑隔板和套设在所述支撑隔板外且内壁与所述支撑隔板边沿固接的方钢管；所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第一连接组件且所述第一连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢端部上下的第一连接钢板；两所述第一连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的上下翼板固接；所述第一连接钢板设有便于柱纵筋贯穿的通孔且柱纵筋与所述方钢管的侧壁焊接固定；柱纵筋贯穿通孔并进行柱纵筋和箍筋的绑扎；绑扎完成后进行浇筑，使混凝土通过浇筑孔在柱内密实，养护后得到预制柱；
步骤S2：使得方钢管与其对应两侧的第一工字钢相连接，实现现场拼接预制柱和预制梁；
步骤S2中，所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第二连接组件且所述第二连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢腹板两侧的第二连接钢板；两所述第二连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的腹板两侧固接；
步骤S3：在所述预制柱和所述预制梁所形成的框架内安装Y形偏心支撑耗能结构；
步骤S3中：使得Y形偏心支撑耗能结构上的第一连接板能够进入与其对应侧的两第一连接片之间且二者能够通过加强螺栓固定；所述第一连接件与其相应侧的预埋件相连接。
2.根据权利要求1所述的一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系，其特征在于：
所述第一连接板为黄铜板且其上设有与所述第一连接片上第一螺栓孔对应的第二螺栓孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系，其特征在于：
所述方钢管上相对靠近第一工字钢端部的两侧分别对称地设有第二连接组件且所述第二连接组件包括：对称分布在所述第一工字钢腹板两侧的第二连接钢板；两所述第二连接钢板分别与相应侧的第一工字钢的腹板两侧固接。
4.根据权利要求1或2所述的一种装配式偏心支撑摩擦耗能框架体系，其特征在于：
所述第一连接钢板为低屈服钢。
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