CN204715576U - 一种抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，该自复位框架结构包括钢梁、混凝土柱及加劲锚固节点，加劲锚固节点连接钢梁与混凝土柱；所述的加劲锚固节点沿与钢梁平行的方向进行钢梁的加劲，所述的加劲锚固节点沿垂直于混凝土柱的方向穿过混凝土柱进行锚固；本实用新型通过结合方钢管混凝土柱、自复位框架与内填密肋金属耗能墙板三种结构形式实现，适用于各类高层、超高层建筑，其工作机理为内填金属耗能墙板提供抗侧与耗能能力，外框架在受力过程中处于弹性状态，震后只需更换耗能构件，即可达到“可修”的目的。

Description

一种抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构

技术领域

本实用新型属于建筑结构领域，涉及框架内填金属耗能墙板的结构，特别涉及一种抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构。

背景技术

目前，我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)采用“三水准”抗震设防目标对结构进行抗震设计，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。随着我国国民经济的持续快速发展，不少地区抗震水平已经基本上可以避免人员伤亡，已经实现“小震不坏、大震不倒”，但震后结构往往由于塑性变形过大，需进行加固或拆除，其成本或间接损失甚至高于建造成本，尚不能实现“中震可修”。因此，控制结构的残余塑性变形越来越受到业主和研究者们的重视，并已成为性能化抗震设计及评估的一个重要指标。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提出了一种抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，综合方钢管混凝土柱、H型钢梁与密肋金属墙板的优点，弥补各自的不足，充分发挥各自的结构特性，解决了建筑物不抗震且震后不能修复的问题。

为实现上述任务，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，该结构包括钢梁、混凝土柱及加劲锚固节点；

所述的加劲锚固节点沿与钢梁平行的方向进行钢梁的加劲，加劲锚固节点穿过混凝土柱锚固在混凝土柱的翼缘上。

具体的，所述的钢梁为H型钢梁，所述的混凝土柱为方钢管混凝土柱。

更具体的，所述的加劲锚固节点包括预应力拉索和节点端板，钢梁腹板上沿钢梁的高度方向固设加劲板，节点端板沿平行于加劲板的方向设置在混凝土柱的外侧，预应力拉索一端穿过加劲板进行钢梁的加劲，预应力拉索的另一端穿过混凝土柱与节点端板进行锚固。

另外，所述的混凝土柱内侧固设连接板，该连接板通过销钉固定于钢梁的腹板上。

且，所述的混凝土柱与钢梁的端部存在间隙。

进一步的，在钢梁与混凝土柱围起的空间内设置墙板，所述的墙板包括金属墙板和密肋网格板层，所述的密肋网格板层由纵横分布的加劲肋组成，且密肋网格板层在加劲肋纵横的交点处通过对拉螺栓固定在金属墙板上。

更进一步的，所述的墙板通过围设在墙板周围的鱼尾板与钢梁和混凝土柱固接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)传统自复位框架结构多采用H型钢柱，本实用新型将其替换为方钢管混凝土柱，采用方钢管混凝土柱提高了结构刚度与承载力，且本实用新型在钢梁和混凝土柱间设置加劲锚固节点，使梁柱结构自动回复原状，消除震后残余变形带来的影响；

(2)本实用新型的加劲锚固节点包括预应力拉索和节点端板，在钢梁两端腹板高度范围内沿与梁平行的方向设置预应力拉索，并锚固于柱外侧翼缘，节点端板的设置避免拉索对柱壁产生集中应力，缓解柱壁局部受压；

(3)另外，本实用新型在混凝土柱的内侧设置连接板，连接板通过可旋转的销钉固定在钢梁上，可旋转的销钉可传递钢梁与混凝土柱间的剪力；

(4)本实用新型采用金属墙板和密肋网格板层结合后的墙板作为耗能构件，其耗能性能优异，侧向承载力和刚度好；密肋加劲改善了墙板受力性能，减少了鼓曲噪声，提高了舒适性，约束了面外变形；墙板与周边框架采用螺栓连接，安装和更换方便；

(5)本实用新型除方钢管混凝土柱内混凝土需要现场浇筑，其余构件均可在工厂预制，现场仅有预应力构件的锚固与螺栓连接等工序，无焊接工作，施工简单快捷，精度高，可大大节省工期与劳动力成本，符合建筑行业未来的发展趋势。

附图说明

图1为本实用新型自复位框架结构的结构示意图；

图2为本实用新型自复位框架结构的加固拉索结构示意图；

图3为图2沿A-A面剖视图；

图4为图2的左视图；

图5为本实用新型密肋金属墙板的结构示意图；

图6为图5的B-B面的剖视图；

图中各符号表示为：1-混凝土柱、101-连接板、102-销钉、2-钢梁、201-加劲板、3-墙板、301-金属墙板、302-密肋网格板层、303-对拉螺栓、304-鱼尾板、4-加劲锚固节点、401-预应力拉索、402-节点端板；

以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型进行具体说明。

具体实施方式

本实用新型通过钢梁、混凝土柱和加劲锚固节点形成了自复位框架结构的整体结构，加劲锚固节点可以使钢梁和混凝土柱结构自动回复原状，消除残余变形带来的影响，钢梁和混凝土柱结构具有很好的延性，结构层间残余变形小，在设防地震作用下能承受往复塑性循环而不发生破坏，经济性好，该体系能够成为解决震后“可修”的切实可行的方法。

本实用新型采用方钢管混凝土柱提高了结构刚度与承载力，使其更加适用于高层与超高层建筑；预应力拉索会对柱壁产生较大局部压力，尤其当采用金属墙板作为耗能构件时，为使结构复位，拉索要抵抗金属墙板的拉力场，这会显著增大柱壁压力，而方钢管混凝土柱具有优异的局部承压能力；当采用金属墙板作为耗能构件后，柱子还要抵抗金属墙板拉力场产生的弯矩，方钢管混凝土柱具有更好的抗弯刚度与承载力；H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用于各类建筑中，在框架结构中常作为梁柱出现，本发明所述内容，框架梁可根据需求更换为不同种类的型钢截面。

本实用新型的加劲锚固节点包括预应力拉索和节点端板，在钢梁两端腹板高度范围内沿与梁平行的方向设置预应力拉索，并锚固于柱外侧翼缘，节点端板的设置避免拉索对柱壁产生集中应力，缓解柱壁局部受压；

本实用新型在混凝土柱的内侧设置连接板，连接板通过可旋转的销钉固定在钢梁上，可旋转的销钉可传递钢梁与混凝土柱间的剪力；

混凝土柱与钢梁的端部存在间隙，间隙作用是为自复位节点梁端的转动提供空间。

本实用新型的墙板包括金属墙板和密肋网格板层，其工作原理为通过在薄板两侧设置面外刚度足够大的密肋格板，将薄板墙划分为诸多中厚板，改善结构的受力性能，针对不同尺寸的墙板，网格的尺寸数据也应相应的发生变化。密肋网格板层的设置有效地避免了墙板发生整体面外屈曲，促使墙板仅在各小区格中发生面外屈曲，显著减小了墙板的面外变形，降低了薄板结构的呼吸效应噪声，同时提高了结构的初始弹性刚度和承载能力，避免了墙板撕裂裂缝的集中，使各个区格中的钢板性能均得到充分的发挥。

鱼尾板连接金属墙板与周围的混凝土柱和钢梁，鱼尾板可通过螺栓的连接方式与周围的钢梁和混凝土柱进行固接，这样的连接方式方便进行墙板整体的修复替换，实现可修的目的。

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例一：

结合图1、2、3、4、5和6，本实施例的防震可修自复位框架结构包括自复位框架和密肋金属耗能墙板，其中：

自复位框架包括混凝土柱1、钢梁2、墙板3和加劲锚固节点4，混凝土柱1为方钢管混凝土柱，钢梁2为H型钢梁，加劲锚固节点4连接混凝土柱1和钢梁2，墙板3设置在混凝土柱1与钢梁2围起的空间内，且墙板3通过围设在墙板3周围的鱼尾板304与钢梁2和混凝土柱1间通过螺栓固定连接；

加劲锚固节点4包括预应力拉索401和节点端板402，在钢梁2的侧壁上沿钢梁2的高度方向设置加劲板201，预应力拉索401一端穿过混凝土柱1与节点端板402，通过锚具将节点端板402与预应力拉索401锚固在混凝土柱1的外侧柱壁上，预应力拉索401的另一端穿过钢梁2的加劲板201并通过锚具锚固加劲，本实施例的一个加劲锚固节点4上设置有四个预应力拉索401；

混凝土柱1内壁上焊接有连接板101，连接板101与钢梁2的腹板采用销钉102连接，且钢梁2与混凝土柱1的柱壁存在一定间隙，整个结构采用柱脚与下部基础连接；

本实施例的墙板3为密肋金属墙板，墙板3包括金属墙板301和密肋网格板层302复合而成，其中金属墙板301采用密布高强螺栓的连接方式通过鱼尾板304与混凝土柱1的内壁及钢梁2的翼缘连接，鱼尾板304焊接在混凝土柱1的内壁及钢梁2的翼缘，密肋网格板层302由纵横分布的加劲肋构成，通过高强度对拉螺栓303与垫板固定在金属墙板301上。

本实用新型的防震可修自复位框架结构的制作方法为：

本实用新型的自复位框架结构由外框架与内填耗能金属墙板组成，其中外框架由混凝土柱1与钢梁2组成，在钢梁2两端腹板高度范围内沿与钢梁2平行的方向设置加劲锚固节点4，加劲锚固节点4锚固于混凝土柱1外侧翼缘，在混凝土柱1内侧设置连接板101与钢梁2腹板通过销钉102连接；锚固端设有节点端板402，避免预应力拉索401对混凝土柱1壁产生集中应力，缓解柱壁局部受压。

本实用新型除混凝土柱1内混凝土需要现场浇筑外，其余构件均可在工厂预制，现场仅有预应力拉索的锚固连接等工序，无焊接工作，施工简单快捷，精度高，可大大节省工期与劳动力成本，符合建筑行业未来的发展趋势；

本实用新型的金属墙板301可采用Q235钢、低屈服点钢或铝板制作，密肋网格板层302的具体做法是在薄金属墙板301两侧通过高强度对拉螺栓303和垫板固定密肋网格板层302，密肋网格板层302由多道等间距钢板条正交插接组成，能够提高金属墙板301的面外约束刚度，但无侧向刚度；相当于减小了金属墙板301的高厚比，限制墙板面外变形，但不参与侧向受力。

本实用新型的自复位框架结构适用于各类尺寸的具有抗震需求的建筑结构，墙板可根据建筑需求具有不同尺寸，对于该自复位体系，拟采用性能设计的方式来确定结构的自复位能力及墙板的耗能能力，故该墙板可以针对不同地震等级设计，在烈度达到设计烈度时发生破坏需要进行修补，修补的方式为确认框架没有发生破坏后，拆卸原来的墙板并替换一块新的墙板，墙板与框架的螺栓连接让这种修补方式变得可行。

Claims (6)

1.一种抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，其特征在于，该结构包括钢梁(2)、混凝土柱(1)及加劲锚固节点(4)；

所述的加劲锚固节点(4)沿与钢梁(2)平行的方向进行钢梁(2)的加劲，加劲锚固节点(4)穿过混凝土柱(1)锚固在混凝土柱(1)的翼缘上；

所述的钢梁(2)为H型钢梁，所述的混凝土柱(1)为方钢管混凝土柱。

2.如权利要求1所述的抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，其特征在于，所述的加劲锚固节点(4)包括预应力拉索(401)和节点端板(402)，钢梁(2)腹板上沿钢梁(2)的高度方向固设加劲板(201)，节点端板(402)沿平行于加劲板(201)的方向设置在混凝土柱(1)的外侧，预应力拉索(401)一端穿过加劲板(201)进行钢梁(2)的加劲，预应力拉索(401)的另一端穿过混凝土柱(1)与节点端板(402)进行锚固。

3.如权利要求1或2所述的抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，其特征在于，所述的混凝土柱(1)内侧固设连接板(101)，该连接板(101)通过销钉(102)固定于钢梁(2)的腹板上。

4.如权利要求3所述的抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，其特征在于，所述的混凝土柱(1)与钢梁(2)的端部存在间隙。

5.如权利要求1或2所述的抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，其特征在于，在钢梁(2)与混凝土柱(1)围起的空间内设置墙板(3)，所述的墙板(3)包括金属墙板(301)和密肋网格板层(302)，所述的密肋网格板层(302)由纵横分布的加劲肋组成，且密肋网格板层(302)在加劲肋 纵横的交点处通过对拉螺栓(303)固定在金属墙板(301)上。

6.如权利要求5所述的抗震可修自复位框架-密肋金属墙板结构，其特征在于，所述的墙板(3)通过围设在墙板(3)周围的鱼尾板(304)与钢梁(2)和混凝土柱(1)固接。