CN206941801U - 一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，焊有端板梁与钢管柱竖向拼接在同一节点处，上柱的封底板焊有预留螺栓孔内芯嵌入下柱后在节点处与外柱及端板通过同一贯通高强螺栓连接；下层梁柱节点螺栓拼接后，将槽钢斜撑竖直段嵌入焊有预留对齐高强螺栓孔的柱耳处，采用大直径高强摩擦型螺栓连接，偏心斜支撑上部水平段与两侧梁拼装对位后采用高强螺栓连接；耗能梁两端腹板处预留有高强螺栓孔与两侧梁对位后，两边各用两块预留螺栓孔拼接板螺栓连接。本实用新型采用全螺栓装配，施工速度快，质量可靠，引入的偏心支撑改善了结构变形性能，可替换耗能梁实现预期地震作用下的可恢复性能。

Description

一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系

技术领域

本实用新型涉及建筑钢结构、土木建筑技术、机械装配领域，具体是一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系。

背景技术

近年来，国家出台了一系列鼓励装配式建筑发展的政策文件，发展装配式建筑是建筑业改革的重点之一。传统的钢框架结构体系，结构的侧向刚度较小，在风与地震荷载作用下层间位移较大，难以满足舒适度要求，同时较大的变形容易引起非结构构件的破坏。装配式钢结构偏心支撑框架体系，在钢框架的基础上增加了横向和纵向偏心支撑，提高了结构的侧向刚度，满足了在风与地震荷载作用下的变形要求。

长期以来，地震灾害造成了重大的人员伤亡，建筑物的功能保持或快速恢复对灾后救援与重建、社会安定极其重要。结构的塑性耗能意味着结构中某些部位的破坏，较大的结构残余位移意味着修复十分困难，只能拆除重建。普通钢框架结构在地震作用下，塑性发展集中在梁端，梁柱节点连接破坏严重，危害较大。目前损伤集中的研究和应用实例较多，但现有的耗能组件在构造形式、耗能效率和变形能力方面存在很大的提升空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其新型装配式梁柱节点连接，包括第一钢梁、第二钢梁、第三钢梁、第四钢梁、第一钢管柱和第二钢管柱，所述第一钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第一端板,第二钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第二端板，第三钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第三端板，第四钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第四端板，梁端端板和钢管柱接合处通过贯通高强螺栓连接；所述第一钢管柱和第二钢管柱竖向拼接在同一节点处，第一内芯嵌入第二钢管柱后在节点处与第二钢管柱及第一端板、第二端板、第三端板和第四端板通过同一贯通高强螺栓连接；所述第一钢框架柱顶焊接带有预留螺栓孔第二内芯的第一封顶板，嵌入于第一钢框架柱顶的第二内芯在节点处与钢框架柱及端板通过同一贯通高强螺栓连接；所述第二钢框架柱底焊接带有预留螺栓孔第三内芯的第一封底端板，嵌入于第二钢框架柱底的第三内芯在节点处与第二钢框架柱及端板通过同一贯通高强螺栓连接，第二封底端板在预留的锚栓孔处与地梁或地面锚栓。

作为本实用新型进一步的方案：端板采用外伸式且在梁上下翼缘两侧均延伸，端板高度匹配螺栓布置的最小间距，端板的有效宽度稍大于梁翼缘宽度，端板厚度不小于16毫米，端板连接的螺栓成对称布置，翼缘内外的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近，端板外伸部分的一排螺栓孔布置在外伸部分的中线位置，螺栓采用贯通式大直径高强摩擦型螺栓，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓，横纵两侧贯通高强螺栓上下错位。

作为本实用新型进一步的方案：节点域处对应梁翼缘位置设置三角形端板第一加劲肋、第二加劲肋、第三加劲肋和第四加劲肋，且厚度与梁腹板厚度相同或比梁腹板厚度大2毫米，梁上下翼缘两侧各放置一排螺栓。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一钢管柱和第二钢管柱竖向拼接处上层第一钢管柱的第三封底板厚度与第一钢管柱厚度相同，第三封底板下焊接的预留螺栓孔第一内芯高度延伸至与节点处第一端板、第二端板、第三端板和第四端板下边缘平齐，第一内芯厚度与第一钢管柱厚度相同且能嵌入下柱，第一内芯底面亦焊有等厚度封底板。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一钢框架柱顶焊接带有预留螺栓孔第二内芯的第二封顶板，第二封顶板厚度与第一钢框架柱厚度相同，第二内芯厚度与第一钢框架柱厚度相同且能嵌入第一钢框架柱内，第二内芯高度延伸至与节点处端板下边缘平齐，第二内芯底面亦焊有等厚度的第一封顶板。

作为本实用新型进一步的方案：所述第二钢框架柱底焊接带有预留螺栓孔第三内芯的柱底端板，柱底端板采用厚板，第三内芯厚度与第二钢框架柱厚度相同刚好能嵌入第二钢框架柱内，第三内芯高度延伸第二钢框架柱宽长，第三内芯底面焊有等厚度第一封底板。

一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其装配式槽钢偏心斜支撑，包括第一槽钢偏心斜撑、第二槽钢偏心斜撑、焊有柱耳第二钢管柱、第三钢管柱、第一钢梁、第五钢梁和第六钢梁，偏心支撑集中布置在钢框架结构横向和纵向的中间跨，设置有第一槽钢偏心斜撑、第二槽钢偏心斜撑的中间跨统一采用三段梁第一钢梁、第五钢梁和第六钢梁，中间段第五钢梁为可替换装配式耗能梁，耗能梁段长取1～1.3Mp/Vp，装配式第一槽钢偏心斜撑和第二槽钢偏心斜撑采用与梁腹板等厚度的槽钢预制加工而成，第一槽钢偏心斜撑下端为第一竖直段和第二竖直段，上端为第一水平段，第二槽钢偏心斜撑下端为第三竖直段和第四竖直段，上端为第二水平段。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一槽钢偏心斜撑的第一竖直段和第二竖直段两侧预留两竖排高强螺栓孔，下层梁柱节点螺栓拼接后，将斜撑第一竖直段和第二竖直段嵌入焊有预留对齐高强螺栓孔的第一柱耳和第二柱耳处，所述第二槽钢偏心斜撑的第三竖直段和第四竖直段两侧预留两竖排高强螺栓孔，采用大直径高强摩擦型螺栓连接，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓。

作为本实用新型进一步的方案：左侧装配式第一槽钢偏心斜撑上部为预留四排高强螺栓孔的第一水平段，右侧装配式第二槽钢偏心斜撑上部为预留四排高强螺栓孔的第二水平段，两侧第一钢梁和第六钢梁端部靠近耗能第五钢梁梁底预留有对齐螺栓孔，两侧第一钢梁和第六钢梁与第一槽钢偏心斜撑、第二槽钢偏心斜撑拼装对位后采用大直径高强摩擦型螺栓连接，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓。

一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其装配式耗能梁，第五钢梁两端腹板处预留有高强螺栓孔，两侧第一钢梁和第六钢梁端靠近耗能第五钢梁端部预留有高强螺栓孔，两侧第一钢梁和第六钢梁与耗能第五钢梁对位后，左侧用两块预留螺栓孔第一拼接板、第二拼接板在第一钢梁两侧螺栓连接，右侧用两块预留螺栓孔第三拼接板、第四拼接板在第六钢梁两侧螺栓连接，采用大直径高强摩擦型螺栓连接，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓。

另一方面，一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其特征在于，包括上述的新型装配式梁柱节点连接、装配式可替换耗能梁和装配式槽钢偏心支撑。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该装置采用全螺栓装配，焊接工作均在工厂内完成，质量可靠，现场采用全螺栓连接；梁柱拼接以及上下柱拼接集成于同一节点处，极大减少了现场装配工作量，同时减少了材料耗费并加强了结构的可靠性；采用强连接弱板件形式，端板为中厚度，螺栓为大直径贯通高强摩擦型螺栓，保障节点具有良好的极限转动能力，延缓节点破坏；节点处采用嵌入内芯拼装，加强了节点域刚度，同时不占用外侧空间也保障了建筑美观要求；柱底封底板及内芯封底板起到了一定的横隔板作用，对于节点承载受力以及抗震是极为有利的；该结构体系实现了标准化生产，提高了施工速度，减少了施工工期，降低了工程造价；该结构体系引入了偏心支撑作为抗侧力构件，减少了结构用钢总量，能够实现钢构框架和抗侧力构件的快速安装，改善结构在高烈度地震和强风荷载作用下的变形性能；可替换耗能量使普通结构能以较低的代价实现预期地震作用下的可恢复性能。

附图说明

附图1为本实用新型一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系实施例中间跨的整体拼接立体示意图。

附图2为本实用新型新型装配式梁柱节点连接实施例立体示意图。

附图3为本实用新型横向梁柱节点端板螺栓连接后的二维平面图。

附图4为本实用新型纵向梁柱节点端板螺栓连接后的二维平面图。

附图5为本实用新型钢管柱纵向拼接后的二维平面图。

附图6为本实用新型钢管柱横向拼接后的二维平面图。

附图7为本实用新型柱脚剖面二维平面俯视。

附图8为本实用新型中间跨左侧焊有柱耳钢管柱的实施例立体示意图。

附图9为本实用新型中间跨右侧焊有柱耳钢管柱的实施例立体示意图。

附图10为本实用新型中间跨左侧装配式槽钢偏心斜撑的实施例立体示意图。

附图11为本实用新型中间跨右侧装配式槽钢偏心斜撑的实施例立体示意图。

附图12为本实用新型中间跨三段梁拼接的实施例立体示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～12，本实用新型实施例中，一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其新型装配式梁柱节点连接，包括第一钢梁1、第二钢梁2、第三钢梁5、第四钢梁6、第一钢管柱3和第二钢管柱4，所述第一钢梁1端部焊接有预留螺栓孔的第一端板11,第二钢梁2端部焊接有预留螺栓孔的第二端板21，第三钢梁5端部焊接有预留螺栓孔的第三端板51，第四钢梁6端部焊接有预留螺栓孔的第四端板61，梁端端板和钢管柱接合处通过贯通高强螺栓连接；所述第一钢管柱3和第二钢管柱4竖向拼接在同一节点处，采用第一钢管柱3的封底板31焊有预留螺栓孔第一内芯32形式，第一内芯32嵌入第二钢管柱4后在节点处与第二钢管柱4及第一端板11、第二端板21、第三端板51和第四端板61通过同一贯通高强螺栓连接；所述第一钢框架柱9顶焊接带有预留螺栓孔第二内芯92的第一封顶板921，嵌入于第一钢框架柱9顶的第二内芯92在节点处与钢框架柱9及端板通过同一贯通高强螺栓连接；所述第二钢框架柱10底焊接带有预留螺栓孔第三内芯102的第一封底端板1021，嵌入于第二钢框架柱10底的第三内芯102在节点处与第二钢框架柱10及端板通过同一贯通高强螺栓连接，第二封底端板101在预留的锚栓孔处与地梁或地面锚栓。

端板采用外伸式且在梁上下翼缘两侧均延伸，端板高度满足螺栓布置的最小间距即可，端板的有效宽度稍大于梁翼缘宽度，端板厚度不小于16毫米，比柱厚度稍大些仍属于中等厚度。端板连接的螺栓成对称布置，翼缘内外的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近，端板外伸部分的一排螺栓孔布置在外伸部分的中线位置附近，螺栓采用贯通式大直径高强摩擦型螺栓，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓，横纵两侧贯通高强螺栓上下错位。

节点域处对应梁翼缘位置设置三角形端板加劲肋如图3中的第一加劲肋111、第二加劲肋112、第三加劲肋211和第四加劲肋212，且厚度与梁腹板厚度相同或比梁腹板厚度大2毫米，梁上下翼缘两侧各放置一排螺栓，这两排螺栓距离梁受拉翼缘表面的距离达到构造要求即可。

所述第一钢管柱3和第二钢管柱4竖向拼接处上层第一钢管柱3的第三封底板31厚度与第一钢管柱3厚度相同，第三封底板31下焊接的预留螺栓孔第一内芯32高度延伸至与节点处第一端板11、第二端板21、第三端板51和第四端板61下边缘平齐，第一内芯32厚度与第一钢管柱3厚度相同刚好能嵌入下柱，第一内芯32底面亦焊有等厚度封底板321。

所述第一钢框架柱9顶焊接带有预留螺栓孔第二内芯92的第二封顶板91，第二封顶板91厚度与第一钢框架柱9厚度相同，第二内芯92厚度与第一钢框架柱9厚度相同刚好能嵌入第一钢框架柱9内，第二内芯92高度延伸至与节点处端板下边缘平齐，第二内芯92底面亦焊有等厚度的第一封顶板921。

所述第二钢框架柱10底焊接带有预留螺栓孔第三内芯102的柱底端板101，柱底端板101采用厚板，第三内芯102厚度与第二钢框架柱10厚度相同刚好能嵌入第二钢框架柱10内，第三内芯102高度延伸第二钢框架柱10宽长，第三内芯102底面亦焊有等厚度第一封底板1021。

本实用新型提供一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其装配式槽钢偏心斜支撑，包括第一槽钢偏心斜撑15、第二槽钢偏心斜撑25、焊有柱耳第二钢管柱4、第三钢管柱20、第一钢梁1、第五钢梁16和第六钢梁17，偏心支撑集中布置在钢框架结构横向和纵向的中间跨，设置有第一槽钢偏心斜撑15、第二槽钢偏心斜撑25的中间跨统一采用三段梁第一钢梁1、第五钢梁16和第六钢梁17，中间段第五钢梁16为可替换装配式耗能梁，耗能梁段长取1～1.3Mp/Vp，两侧第一钢梁1和第六钢梁17梁长再根据跨度及施工要求确定长度，其余跨为一段长梁，装配式第一槽钢偏心斜撑15和第二槽钢偏心斜撑25采用与梁腹板等厚度的槽钢预制加工而成，第一槽钢偏心斜撑15下端为第一竖直段1521和第二竖直段1522，上端为第一水平段151，第二槽钢偏心斜撑25下端为第三竖直段2521和第四竖直段2522，上端为第二水平段251。

所述第一槽钢偏心斜撑15的第一竖直段1521和第二竖直段1522两侧预留两竖排高强螺栓孔，下层梁柱节点螺栓拼接后，将斜撑第一竖直段1521和第二竖直段1522嵌入焊有预留对齐高强螺栓孔的第一柱耳432和第二柱耳431处，所述第二槽钢偏心斜撑25的第三竖直段2521和第四竖直段2522两侧预留两竖排高强螺栓孔，下层梁柱节点螺栓拼接后，将斜撑第三竖直段2521和第四竖直段2522嵌入焊有预留对齐高强螺栓孔的第三柱耳2031和第四柱耳2032处，采用大直径高强摩擦型螺栓连接，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓。

左侧装配式第一槽钢偏心斜撑15上部为预留四排高强螺栓孔的第一水平段151，右侧装配式第二槽钢偏心斜撑25上部为预留四排高强螺栓孔的第二水平段251，两侧第一钢梁1和第六钢梁17端部靠近耗能第五钢梁16梁底预留有对齐螺栓孔，当两侧第一钢梁1和第六钢梁17与第一槽钢偏心斜撑15、第二槽钢偏心斜撑25拼装对位后采用大直径高强摩擦型螺栓连接，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓。

一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其装配式耗能梁，第五钢梁16两端腹板处预留有高强螺栓孔，两侧第一钢梁1和第六钢梁17端靠近耗能第五钢梁16端部预留有高强螺栓孔，两侧第一钢梁1和第六钢梁17与耗能第五钢梁16对位后，左侧用两块预留螺栓孔第一拼接板1-161、第二拼接板1-162在第一钢梁1两侧螺栓连接，右侧用两块预留螺栓孔第三拼接板16-171、第四拼接板16-172在第六钢梁17两侧螺栓连接，采用大直径高强摩擦型螺栓连接，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓。

本实用新型采用全螺栓装配，焊接工作均在工厂内完成，质量可靠，节点构造设计大为简化，方便工厂预制；梁柱拼接以及上下柱拼接集成于同一节点处，现场采用全螺栓贯通连接，极大减少了现场装配工作量，同时减少了材料耗费并加强了结构的可靠性；本实用新型抗震性能优越，能显著提高钢框架的延性和耗能能力，震后修复或替换方便；通过对端板设置外伸加劲肋将塑性铰外移，避免出现在梁端；采用强连接弱板件形式，端板为中厚度，螺栓为大直径贯通高强摩擦型螺栓，保障节点具有良好的极限转动能力，延缓节点破坏；节点处采用嵌入内芯拼装，加强了节点域刚度，同时不占用外侧空间也保障了建筑美观要求；柱底封底板及内芯封底板起到了一定的横隔板作用，对于节点承载受力以及抗震是极为有利的；该结构体系实现了标准化生产，提高了施工速度，减少了施工工期，降低了工程造价；该结构体系引入了偏心支撑作为抗侧力构件，减少了结构用钢总量，能够实现钢构框架和抗侧力构件的快速安装，改善结构在高烈度地震和强风荷载作用下的变形性能；可替换耗能量使普通结构能以较低的代价实现预期地震作用下的可恢复性能。

本实施例所绘示的结构、比例、大小等，均仅以配合说明的形式加以说明以供相关领域的人士阅读和了解，并非约束和限定本实用新型可实施的范围。任何不影响本实用新型所产生的功效的情况下的改进和润饰，均应包含于本实用新型所能涵盖的范围内。本说明中所采用的相关说明用词，亦是为了说明的简洁明了，任何无实质技术变更都应视为本实用新型可实施的范畴。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一种可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其新型装配式梁柱节点连接，包括第一钢梁、第二钢梁、第三钢梁、第四钢梁、第一钢管柱和第二钢管柱，其特征在于，所述第一钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第一端板,第二钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第二端板，第三钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第三端板，第四钢梁端部焊接有预留螺栓孔的第四端板，梁端端板和钢管柱接合处通过贯通高强螺栓连接；所述第一钢管柱和第二钢管柱竖向拼接在同一节点处，第一内芯嵌入第二钢管柱后在节点处与第二钢管柱及第一端板、第二端板、第三端板和第四端板通过同一贯通高强螺栓连接；所述第一钢框架柱顶焊接带有预留螺栓孔第二内芯的第一封顶板，嵌入于第一钢框架柱顶的第二内芯在节点处与钢框架柱及端板通过同一贯通高强螺栓连接；所述第二钢框架柱底焊接带有预留螺栓孔第三内芯的第一封底端板，嵌入于第二钢框架柱底的第三内芯在节点处与第二钢框架柱及端板通过同一贯通高强螺栓连接，第二封底端板在预留的锚栓孔处与地梁或地面锚栓。

2.根据权利要求1所述的可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其特征在于，端板采用外伸式且在梁上下翼缘两侧均延伸，端板高度匹配螺栓布置的最小间距，端板的有效宽度稍大于梁翼缘宽度，端板厚度不小于16毫米，端板连接的螺栓成对称布置，翼缘内外的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近，端板外伸部分的一排螺栓孔布置在外伸部分的中线位置，螺栓采用贯通式大直径高强摩擦型螺栓，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓，横纵两侧贯通高强螺栓上下错位。

3.根据权利要求2所述的可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其特征在于，节点域处对应梁翼缘位置设置三角形端板第一加劲肋、第二加劲肋、第三加劲肋和第四加劲肋，且厚度与梁腹板厚度相同或比梁腹板厚度大2毫米，梁上下翼缘两侧各放置一排螺栓。

4.根据权利要求1所述的可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其特征在于，所述第一钢管柱和第二钢管柱竖向拼接处上层第一钢管柱的第三封底板厚度与第一钢管柱厚度相同，第三封底板下焊接的预留螺栓孔第一内芯高度延伸至与节点处第一端板、第二端板、第三端板和第四端板下边缘平齐，第一内芯厚度与第一钢管柱厚度相同且能嵌入下柱，第一内芯底面亦焊有等厚度封底板。

5.根据权利要求1所述的可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其特征在于，所述第一钢框架柱顶焊接带有预留螺栓孔第二内芯的第二封顶板，第二封顶板厚度与第一钢框架柱厚度相同，第二内芯厚度与第一钢框架柱厚度相同且能嵌入第一钢框架柱内，第二内芯高度延伸至与节点处端板下边缘平齐，第二内芯底面亦焊有等厚度的第一封顶板。

6.根据权利要求1所述的可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其特征在于，所述第二钢框架柱底焊接带有预留螺栓孔第三内芯的柱底端板，柱底端板采用厚板，第三内芯厚度与第二钢框架柱厚度相同刚好能嵌入第二钢框架柱内，第三内芯高度延伸第二钢框架柱宽长，第三内芯底面焊有等厚度第一封底板。

7.根据权利要求1所述的可替换耗能梁的装配式偏心支撑钢框架体系，其特征在于，左侧装配式第一槽钢偏心斜撑上部为预留四排高强螺栓孔的第一水平段，右侧装配式第二槽钢偏心斜撑上部为预留四排高强螺栓孔的第二水平段，两侧第一钢梁和第六钢梁端部靠近耗能第五钢梁梁底预留有对齐螺栓孔，两侧第一钢梁和第六钢梁与第一槽钢偏心斜撑、第二槽钢偏心斜撑拼装对位后采用大直径高强摩擦型螺栓连接，尺寸规格为10.9级直径20毫米螺栓或直径24毫米螺栓。