CN113982299A - 一种震损连梁全部切除的加固装置及施工方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种震损连梁全部切除的加固装置及施工方法，所述加固装置包括两端分别能够安装在震损连梁两个切除端口的非耗能段，能够镶嵌设置所述非耗能段上的耗能段；所述方法包括：将震损连梁全部切除；然后在震损连梁位置安装加固装置；本发明方法设计合理，能够对震损连梁进行有效地更换式的修复，且修复后的连梁具备较高的耗能能力；本发明所提出的加固装置整体结构设计合理，其应对一定的地震时具备较佳较佳的自动恢复能力；而应对较大的震能时损坏后，在后期对震损耗能段更换时较为便捷。

Description

一种震损连梁全部切除的加固装置及施工方法
技术领域
本发明涉及震损建筑修复技术领域，具体涉及一种震损连梁全部切除的加固装置及施工方法。
背景技术
目前，钢筋混凝土建筑大部分采用剪力墙结构体系、框架—剪力墙；而在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢，在墙肢平面内相连的梁被称为连梁。
近年来，震后功能可快速恢复已经成为建筑领域的研究热门。而在钢筋混凝土建筑中目前使用最为广泛的依旧是RC联肢墙，在地震的往复作用下，RC连梁首先屈服，耗散地震所带来的负荷。由于在实际的应用中，高层建筑中整根连梁其两端埋入RC墙肢内部，且由于其自身质量较大，在震后很难进行直接修复。而对其进行更换时也会耗时耗力。
而随着现代社会的高度法阵的经济以及可持续法阵的需求，如何在保证安全的基础上实现对建筑结构功能震后的快速修复已经迫在眉睫。因此，现亟需一种针对钢筋混凝土建筑中连梁震后修复的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种震损连梁全部切除的加固装置及施工方法。
本发明的技术方案为：一种震损连梁全部切除的加固装置，包括两端分别能够安装在震损连梁两个切除端口的非耗能段，能够镶嵌设置所述非耗能段上的耗能段。
作为本发明的一个方面，所述非耗能段为工字型钢梁；
所述耗能段包括耗能块，以及能够安装在所述耗能块两端用于连接工字型钢梁的第一连接件；
所述耗能块包括耗能块本体，两个安装在耗能块本体内部的耗能组件，安装在耗能块本体内部且位于两个所述耗能组件之间的消能球，安装在耗能块本体内部且位于两个所述耗能组件下端的消能垫，以及活动安装在耗能块本体上端的传能块；
所述耗能组件包括安装块，分别活动安装在安装块上端面、下端面、左端面、右端面的上滑块、下滑块、左滑块、右滑块；所述上滑块、下滑块之间还设置有弹簧件；所述左滑块、右滑块同结构，且左滑块、右滑块关于安装块中心相对设置，左滑块、右滑块与上滑块、下滑块接触端面均为斜面；
所述消能球的左、右端分别与其中一个耗能组件的左滑块一端、另一个耗能组件的右滑块一端连接；第一连接件与其中一个耗能组件的左滑块另一端、另一个耗能组件的右滑块另一端连接；
所述消能垫与下滑块连接；所述传能块与上滑块连接；利用本加固装置使得耗能段具备一定的自恢复能力，在应对较小的震能时其能够凭借自身修复能力实现抗震效果。
进一步地，所述耗能块还包括消能组件；所述卸能组件有两个，两个消能组件安装在耗能块本体内部且分别位于消能球上、下端；
所述消能组件包括一端能够与消能球接触的接触传能块，与所述接触传能块另一端连接的阻尼器；消能组件的设置能够进一步的增强耗能段的抗震性，并且能够进一步的增强自恢复能力。
进一步地，所述第一连接件包括结构为工字型的连接块，开设在所述连接块的工字型卡槽；所述非耗能段与第一连接件连接端能够插入工字型卡槽内；利用卡槽对非耗能段进行有效地连接，在实际的使用中连接用时较短，更加便捷。
更进一步地，所述连接块纵端面上设置有第一固定槽口，所述第一固定槽口贯穿工字型卡槽；所述非耗能段与第一连接件连接端设置有与第一固定槽口对应的第一连接槽；能够利用固定槽口与连接槽通过高强螺栓连接的方式对非耗能段与耗能段进行连接，更便于后期的更换。
更进一步地，所述连接块纵端面上设置有第二固定槽口，所述第二固定槽口贯穿工字型卡槽；非耗能段与第一连接件连接端设置有与第二固定槽口对应的第二连接槽；能够利用固定槽口与连接槽通过高强螺栓连接的方式对非耗能段与耗能段进行连接，更便于后期的更换。
进一步地，所述非耗能段与切除端口通过第二连接件连接；所述第二连接件包括能够镶嵌设置在墙肢内部的镶嵌块，以及设置在镶嵌快侧面上用于连接非耗能段的连接座；在对震损连梁进行切除时，对连梁连接墙肢区域进行清理，利用镶嵌块与墙肢内部的钢筋焊接后将镶嵌块镶嵌至墙肢内部，然后进一步利用加强螺栓进行加固；在将非耗能段与连接座连接。
进一步地，所述加固装置用于对震损连梁进行更换；所述震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H≤5。
本发明还提供了一种震损连梁全部切除加固方法，包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
将任意一个切割后的非耗能段安装在一个安装槽口上，再安装耗能段，然后将另一个切割后的非耗能段安装在耗能段、另一个安装槽口之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明方法设计合理，能够对震损连梁进行有效地更换式的修复，且修复后的连梁具备较高的耗能能力；
2、本发明所提出的加固装置整体结构设计合理，其应对一定的地震时具备较佳较佳的自动恢复能力；而应对较大的震能时损坏后，在后期对震损耗能段更换时较为便捷；
3、本发明整体能够应对较大的塑性转角，因此具备较好的抗震性能，适合大量推广。
附图说明
图1是本发明方法的流程图；
图2是本发明实施例2加固装置的爆炸图；
图3是本发明实施例2耗能段的外部结构示意图；
图4是本发明实施例2耗能段的内部结构示意图；
图5是本发明实施例3耗能段的外部结构示意图；
图6是本发明实施例4加固装置的爆炸图；
图7时本发明实施例1耗能段的内部结构示意图；
其中，1-耗能块、11-耗能块本体、12-耗能组件、120-安装块、121-上滑块、122-下滑块、123-左滑块、124-右滑块、125-弹簧件、13-消能球、14-消能垫、15-传能块、16-消能组件、161-接触传能块、162-阻尼器、2-第一连接件、21-连接块、22-工字型卡槽、23-第一固定槽口、24-第二固定槽口、3-第二连接件、31-镶嵌块、32-连接座。
具体实施方式
实施例1：一种震损连梁全部切除的加固装置，包括两端分别能够安装在震损连梁两个切除端口的非耗能段，能够镶嵌设置所述非耗能段上的耗能段；
所述非耗能段为工字型钢梁；如图2、7所示，非耗能段为工字型钢梁；耗能段包括耗能块1，以及能够安装在耗能块1两端用于连接工字型钢梁的第一连接件2；
如图7所示，耗能块1包括耗能块本体11，两个安装在耗能块本体11内部的耗能组件12，安装在耗能块本体11内部且位于两个耗能组件12之间的消能球13，安装在耗能块本体11内部且位于两个耗能组件12下端的消能垫14，以及活动安装在耗能块本体11上端的传能块15；
耗能组件12包括安装块120，分别活动安装在安装块120上端面、下端面、左端面、右端面的上滑块121、下滑块122、左滑块123、右滑块124；上滑块121、下滑块122之间还设置有弹簧件125；左滑块123、右滑块124同结构，且左滑块123、右滑块124关于安装块120中心相对设置，左滑块123、右滑块124与上滑块121、下滑块122接触端面均为斜面；
消能球13的左、右端分别与其中一个耗能组件12的左滑块123一端、另一个耗能组件12的右滑块124一端连接；第一连接件2与其中一个耗能组件12的左滑块123另一端、另一个耗能组件12的右滑块124另一端连接；
消能垫14与下滑块122连接；传能块15与上滑块121连接。
该加固装置的施工方法包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；中，震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝2.5；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)将任意一个切割后的非耗能段安装在一个安装槽口上，再通过第一连接件2将耗能段焊接在已经安装在安装槽口上的非耗能段，然后将另一个切割后的非耗能段安装在耗能段、另一个安装槽口之间。
实施例2：与实施例1不同的是：钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝1.5。
实施例3：与实施例1不同的是：如图3、4所示，第一连接件2包括结构为工字型的连接块21，开设在连接块21的工字型卡槽22，设在连接块21纵端面上且贯穿工字型卡槽22的第二固定槽口23，以及设在连接块21横端面上且贯穿工字型卡槽22的第二固定槽口24；
非耗能段与第一连接件2连接端能够插入工字型卡槽22内，且非耗能段与第一连接件2连接端设置有与第二固定槽口23对应的第一连接槽、与第二固定槽口24对应的第二连接槽。
该加固装置的施工方法包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；中，震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝4.5；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)将任意一个切割后的非耗能段安装在一个安装槽口上，将耗能段一端第一连接件2上的工字型卡槽22对准安装在安装槽口上的工字型钢梁上，利用加强螺栓依次通过第一固定槽口23与第一连接槽、第二固定槽口24与第二连接槽进行固定；然后将另一个切割后的非耗能段安装在耗能段、另一个安装槽口之间。
实施例4：与实施例3不同的是：该加固装置的施工方法包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；中，震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝3；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)将耗能段安装在两个切割后的非耗能段之间，形成修复后连梁整体：将两个切割后的非耗能段依次插入耗能段两端第一连接件2上的工字型卡槽22内，然后利用加强螺栓依次通过第一固定槽口23与第一连接槽、第二固定槽口24与第二连接槽进行固定；然后将修复后连梁整体安装在两个安装槽口之间。
实施例5：与实施例3不同的是：如图5所示，耗能块1还包括消能组件16；卸能组件16有两个，两个消能组件16安装在耗能块本体11内部且分别位于消能球13上、下端；
消能组件16包括一端能够与消能球13接触的接触传能块161，与接触传能块161另一端连接的阻尼器162。
该加固装置的施工方法包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；中，震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝3.5；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)将任意一个切割后的非耗能段安装在一个安装槽口上，将耗能段一端第一连接件2上的工字型卡槽22对准安装在安装槽口上的工字型钢梁上，利用加强螺栓依次通过第一固定槽口23与第一连接槽、第二固定槽口24与第二连接槽进行固定；然后将另一个切割后的非耗能段安装在耗能段、另一个安装槽口之间。
实施例6：与实施例5不同的是：该加固装置的施工方法包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；中，震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝2.6；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)将耗能段安装在两个切割后的非耗能段之间，形成修复后连梁整体：将两个切割后的非耗能段依次插入耗能段两端第一连接件2上的工字型卡槽22内，然后利用加强螺栓依次通过第一固定槽口23与第一连接槽、第二固定槽口24与第二连接槽进行固定；然后将修复后连梁整体安装在两个安装槽口之间。
实施例7：与实施例5不同的是：如图6所示，非耗能段与切除端口通过第二连接件3连接；第二连接件3包括能够镶嵌设置在墙肢内部的镶嵌块31，以及设置在镶嵌快31侧面上用于连接非耗能段的连接座32。
该加固装置的施工方法包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；中，震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝2.5；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)利用镶嵌块31将第二连接件3安装在两个安装槽口之间；将将任意一个切割后的非耗能段安装在一个连接座32上，将耗能段一端第一连接件2上的工字型卡槽22对准安装在安装槽口上的工字型钢梁上，利用加强螺栓依次通过第一固定槽口23与第一连接槽、第二固定槽口24与第二连接槽进行固定；然后将另一个切割后的非耗能段安装在耗能段、另一个连接座32之间。
实施例8：与实施例6不同的是：该加固装置的施工方法包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；中，震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H＝3.2；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)将耗能段安装在两个切割后的非耗能段之间，形成修复后连梁整体：将两个切割后的非耗能段依次插入耗能段两端第一连接件2上的工字型卡槽22内，然后利用加强螺栓依次通过第一固定槽口23与第一连接槽、第二固定槽口24与第二连接槽进行固定；然后将第二连接件3安装在两个切割后的非耗能段外侧端上，再利用镶嵌块31将第二连接件3安装在两个安装槽口之间。
实验例：对实施例1、3、5、7所提出的加固装置进行性能验证实验，并设置对照组；其中，对照组非耗能段、耗能段均采用Q345钢材；耗能段上设置有翼缘与腹板，其中，翼缘采用Q345钢材，腹板采用LY225低屈服钢材；非耗能段、耗能段之间采用端板-抗剪键连接。
具体步骤为：将实施例1、3、5、7所提出的加固装置分别加载连梁转角至连梁出现第一次破坏，然后对耗能段进行拆除并更换，更换时保持连梁具备残余转角；对更换完连梁进行重新负载，加载至0.020rad后停止加载，待其恢复后，进一步地进行加载直至连梁出现第二次破坏现象；其中，连梁转角以0.002rad/min的增量递增；具体实验数据如表1：
表1：对实施例1、3、5、7以及对照组进行实验所得数据表
Figure BDA0002941550780000111
结论：本发明加固装置所构成的连梁结构，其极限转角大大提升；且在震损后对耗能段进行更换时用时较短。

Claims (9)

1.一种震损连梁全部切除的加固装置，其特征在于，包括两端分别能够安装在震损连梁两个切除端口的非耗能段，能够镶嵌设置所述非耗能段上的耗能段；
所述非耗能段为工字型钢梁；
所述耗能段包括耗能块(1)，以及能够安装在所述耗能块(1)两端用于连接工字型钢梁的第一连接件(2)；
所述耗能块(1)包括耗能块本体(11)，两个安装在耗能块本体(11)内部的耗能组件(12)，安装在耗能块本体(11)内部且位于两个所述耗能组件(12)之间的消能球(13)，安装在耗能块本体(11)内部且位于两个所述耗能组件(12)下端的消能垫(14)，以及活动安装在耗能块本体(11)上端的传能块(15)；
所述耗能组件(12)包括安装块(120)，分别活动安装在安装块(120)上端面、下端面、左端面、右端面的上滑块(121)、下滑块(122)、左滑块(123)、右滑块(124)；所述上滑块(121)、下滑块(122)之间还设置有弹簧件(125)；所述左滑块(123)、右滑块(124)同结构，且左滑块(123)、右滑块(124)关于安装块(120)中心相对设置，左滑块(123)、右滑块(124)与上滑块(121)、下滑块(122)接触端面均为斜面；
所述消能球(13)的左、右端分别与其中一个耗能组件(12)的左滑块(123)一端、另一个耗能组件(12)的右滑块(124)一端连接；第一连接件(2)与其中一个耗能组件(12)的左滑块(123)另一端、另一个耗能组件(12)的右滑块(124)另一端连接；
所述消能垫(14)与下滑块(122)连接；所述传能块(15)与上滑块(121)连接。
2.如权利要求1所述的加固装置，其特征在于，所述耗能块(1)还包括消能组件(16)；所述卸能组件(16)有两个，两个消能组件(16)安装在耗能块本体(11)内部且分别位于消能球(13)上、下端。
3.如权利要求2所述的加固装置，其特征在于，所述消能组件(16)包括一端能够与消能球(13)接触的接触传能块(161)，与所述接触传能块(161)另一端连接的阻尼器(162)。
4.如权利要求1所述的加固装置，其特征在于，所述第一连接件(2)包括结构为工字型的连接块(21)，开设在所述连接块(21)的工字型卡槽(22)；所述非耗能段与第一连接件(2)连接端能够插入工字型卡槽(22)内。
5.如权利要求4所述的加固装置，其特征在于，所述连接块(21)纵端面上设置有第一固定槽口(23)，所述第一固定槽口(23)贯穿工字型卡槽(22)；所述耗能段与第一连接件(2)连接端设置有与第一固定槽口(23)对应的第一连接槽。
6.如权利要求1所述的加固装置，其特征在于，所述连接块(21)纵端面上设置有第二固定槽口(24)，所述第二固定槽口(24)贯穿工字型卡槽(22)；非耗能段与第一连接件(2)连接端设置有与第二固定槽口(24)对应的第二连接槽。
7.如权利要求1所述的加固装置，其特征在于，所述非耗能段与切除端口通过第二连接件(3)连接；所述第二连接件(3)包括能够镶嵌设置在墙肢内部的镶嵌块(31)，以及设置在镶嵌快(31)侧面上用于连接非耗能段的连接座(32)。
8.如权利要求1所述的加固装置，其特征在于，所述加固装置用于对震损连梁进行更换；所述震损连梁具体为钢筋混凝土连梁震后的受损段，且钢筋混凝土连梁的长宽比为：L/H≤5。
9.如权利要求1～8任意一项所述加固装置的施工方法，其特征在于，包括：
步骤一：震损连梁的切除
1)沿着墙肢与连梁连接处对震损连梁进行全部切除；
2)在切除震损连梁的墙肢处的端面上凿出安装槽口；
3)对切除处进行清理：对安装槽口进行打磨直至露出墙肢的钢筋段；
步骤二：加固装置的安装
1)在非耗能段上切割出耗能段的安装位置：按照震损连梁的长度选取同等长度的工字型钢梁；然后在选取的工字型钢梁上切割出耗能段的安装位置，得到两段切割后的非耗能段；其中，切割出耗能段的安装位置时需要在工字型钢梁两端预留等同安装槽口深度的距离；
2)将任意一个切割后的非耗能段安装在一个安装槽口上，再安装耗能段，然后将另一个切割后的非耗能段安装在耗能段、另一个安装槽口之间。
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