CN208830474U - 一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可更换剪切型耗能梁段‑钢深梁连接结构，在钢框筒结构外围框架的钢深梁(1)中间设置便于更换的耗能梁段(4)，钢框筒结构外围框架包括两个框架中柱(8)，两个框架中柱(8)上均连接有钢深梁(1)，两个钢深梁(1)相向设置，本实用新型保证水平荷载作用下钢深梁部分不会出现应力集中区域，一直处于弹性状态或部分发展塑性，充分发挥耗能梁段良好的塑性变形能力进行耗能代替钢深梁端部进入塑性耗能，改变了传统钢框筒结构的耗能机制，使结构具有良好的耗能能力。
Description
技术领域
本实用新型属于结构工程和结构抗震领域，具体涉及一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构。
背景技术
钢框筒结构是由外围密柱深梁、楼板与内部少量柱形成的筒体结构，该结构具有抗侧刚度大，抗扭性能好，能充分发挥整体空间作用以及建筑布置比较灵活的优点。但是由于钢框筒结构外围框架的柱距很小(一般约为3-4m)，钢深梁截面高度较大(一般约为0.6m-1.2m)，使得钢深梁跨高比较小，梁端弯矩梯度大，限制了梁端塑性铰的发展，同时楼板对钢深梁有加强作用，大震下柱端往往先于梁端出现塑性铰，不利于结构耗散地震能量，有一定的倒塌风险，一旦结构出现较大的地震损伤，必将导致大量用户迁出，影响人们的正常生活，且修复成本较高，这些问题在一定程度上限制了钢框筒结构的推广和应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，在地震作用下结构传力可靠，且震后残余变形较小，易于实现耗能梁段更换，震后仅需替换损伤较严重的耗能梁段即可快速恢复结构的使用功能，从而改善传统钢框筒结构抗震性能较差的问题。
为了达到上述目的，一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，在钢框筒结构外围框架的钢深梁中间设置便于更换的耗能梁段，钢框筒结构外围框架包括两个框架中柱，两个框架中柱上均连接有钢深梁，两个钢深梁相向设置，钢深梁的腹板两侧分别设置有两个水平加劲肋和一个竖向加劲肋，两个钢深梁分别与耗能梁段两端进行拼接连接，钢深梁的腹板与耗能梁段的腹板通过腹板拼接板进行拼接，耗能梁段的翼缘与钢深梁的水平加劲肋通过翼缘拼接板进行拼接连接。
钢深梁和框架中柱采用强度较高的Q460或Q690钢材，耗能梁段采用强度较低、变形能力较好的LY225、Q235或Q345钢材。
竖向加劲肋的侧面与两个水平加劲肋的端部交汇处进行焊接。
耗能梁段的翼缘宽度与钢深梁的两个水平加劲肋的间距相同。
耗能梁段的截面为工字型钢，耗能梁段的腹板两侧对应设置有若干纵向加劲肋。
耗能梁段的两端分别固定八块翼缘拼接板，耗能梁段每端的八块翼缘拼接板分别固定在耗能梁段的翼缘和钢深梁的水平加劲肋连接处的上表面和下表面。
钢深梁的腹板与耗能梁段的腹板的两侧分别固定有腹板拼接板。
腹板拼接板通过高强螺栓固定在钢深梁的腹板与耗能梁段的腹板上，翼缘拼接板通过高强螺栓固定在耗能梁段的翼缘和钢深梁的水平加劲肋上。
与现有技术相比，本实用新型的结构是在传统钢框筒结构外围框架的两个钢深梁间设置易于更换的耗能梁段，耗能梁段与钢深梁通过翼缘拼接板和腹板拼接板进行拼接，翼缘拼接板主要传递弯矩产生的压力或拉力，腹板拼接板主要传递剪力，可以实现“弯剪分离”，传力简单可靠。地震后仅需要拆除损伤严重的耗能梁段，然后替换新的耗能梁段，再次的现场拼接即可快速实现结构的震后功能可恢复，操作简单方便。本实用新型保证水平荷载作用下钢深梁部分不会出现应力集中区域，且始终处于弹性状态或部分发展塑性，充分发挥耗能梁段良好的弹塑性变形能力进行塑性耗能代替钢深梁端部进入塑性耗能。震后仅需替换损伤的耗能梁段即可快速恢复结构的使用功能，符合结构功能可恢复的要求，具备良好的经济效益。本实用新型用于传统钢框筒结构中可以改善传统钢框筒结构抗震性能较差的特点，推广钢框筒结构体系的应用。
附图说明
图1为本实用新型所适用的钢框筒结构立面图；
图2为本实用新型的结构示意图；
图3为图2中A-A面剖视图；
图4为图2中B-B面剖视图；
图5为本实用新型中钢深梁的开孔示意图；
图6为本实用新型中耗能梁段的开孔示意图；
图7为本实用新型中翼缘拼接板的开孔示意图；
图8为本实用新型中腹板拼接板的开孔示意图；
图9为本实用新型的三维示意图；
图10为本实用新型中钢深梁与耗能梁段的连接示意图；
图11为本实用新型在地震作用后的更换示意图；
其中，1、钢深梁；2、水平加劲肋；3、竖向加劲肋；4、耗能梁段；5、翼缘拼接板；6、腹板拼接板；7、高强螺栓；8、框架中柱。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
参见图1，本实用新型是在传统框筒结构外围框架的钢深梁跨中设置易于更换的剪切型耗能梁段，主要用于外围框架中的钢深梁与剪切型耗能梁段的连接。
参见图2、图3和图4，本实用新型包括两个钢框筒外围框架中柱8，两个框架中柱8与相向设置的钢深梁1在节点处进行焊接，两个钢深梁1分别与耗能梁段的两端进行拼接连接，钢深梁1的腹板两侧分别设置有两个水平加劲肋2和一个竖向加劲肋，耗能梁段4的翼缘宽度与钢深梁1的腹板上两个水平加劲肋2的间距相同，钢深梁1的腹板与耗能梁段4的腹板通过腹板拼接板6和高强螺栓7进行拼接，耗能梁段4的翼缘与钢深梁1的水平加劲肋2通过翼缘拼接板5和高强螺栓7进行拼接。
参见图5，钢深梁1的腹板两侧分别设置有两个水平加劲肋2和1个竖向加劲肋3，竖向加劲肋3的侧面与两个水平加劲肋2的端部交汇处进行焊接。
参见图6，耗能梁段4为工字型钢截面，耗能梁段4的腹板两侧对应设置有若干纵向加劲肋，加劲肋间距参考建筑抗震设计规范(GB50011-2010)。
参见图9和图10，耗能梁段4的两端分别固定八块翼缘拼接板5，耗能梁段4每端的八块翼缘拼接板5分别固定在耗能梁段4的翼缘和钢深梁1的水平加劲肋的上表面和下表面。耗能梁段4的两端均固定有腹板拼接板6，每端的腹板拼接板6分别固定在耗能梁段4的腹板和钢深梁1的腹板两侧。
参见图5、图6和图8，钢深梁1在两个水平加劲肋2间的腹板位置上开设有若干螺栓孔，耗能梁段4的腹板上开设有若干螺栓孔，腹板拼接板6上开设有若干螺栓孔，腹板拼接板6的螺栓孔与钢深梁1的腹板以及耗能梁段4的腹板上螺栓孔相对应。
参见图5、图6和图7，钢深梁1的水平加劲肋2上开设有若干螺栓孔，耗能梁段4的上下翼缘上开设有若干螺栓孔，翼缘拼接板5上开设有若干螺栓孔，翼缘拼接板5的螺栓孔与水平加劲肋2以及耗能梁段4的翼缘上的螺栓孔相对应。
本实用新型的安装方法，包括以下步骤：
步骤一，在钢深梁1的腹板两侧分别焊接两个水平加劲肋2和一个竖向加劲肋3，将一个水平加劲肋2的端面焊接在竖向加劲肋3的侧面；
步骤二，将耗能梁段4置于两个钢深梁1中间，使耗能梁段4的翼缘与钢深梁1的水平加劲肋2相对应；
步骤三，将腹板拼接板6固定在钢深梁1与耗能梁段4的腹板两侧，将翼缘拼接板5固定在钢深梁1的水平加劲肋2和耗能梁段4的翼缘两侧，钢深梁1和耗能梁段4通过腹板拼接板6和翼缘拼接板5用高强螺栓7拼接在一起，使其固定，完成安装。
参见图11，在罕遇地震作用下结构会存在残余变形，故用以替换的新的耗能梁段4可以比原来的尺寸略短1-2mm，以保证震后可以顺利进行替换。进行替换时，只需现场拆除原先的高强螺栓7，然后用新的耗能梁段4、翼缘拼接板5、腹板拼接板6和新的高强螺栓进行替换，即可快速实现结构的震后修复。
本实用新型提出在深钢深梁跨中设置易于更换的剪切型耗能梁段，耗能梁段采用屈服强度较低、变形能力较好的钢材，而其余构件采用高强钢，使结构利用剪切型耗能梁段良好的弹塑性变形能力进行耗能，大震作用下耗能梁段完全进入弹塑性状态进行耗能，而其余构件仍处于弹性状态或部分发展塑性，从而改变传统钢框筒结构的地震耗能机制，有效避免“强柱弱梁”设计理念对传统钢框筒结构的限制。
为了充分发挥耗能梁段的剪切变形能力且满足结构震后耗能梁段的快速更换及修复，剪切型耗能梁段和深钢深梁之间的连接是可更换剪切耗能型钢框筒结构的关键技术之一。连接型式不仅要保证结构在水平地震作用下传力可靠，而且还要满足结构在震后残余变形较小，耗能梁段易于更换。用于钢结构的连接型式有螺栓连接和焊接连接两种。焊接连接传力可靠，但是焊接连接会产生残余应力，增加初始缺陷，且不易实现震后更换，螺栓连接多用于等高截面拼接。故本实用新型提出一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接型式。
Claims (8)
1.一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，在钢框筒结构外围框架的钢深梁(1)中间设置便于更换的耗能梁段(4)，钢框筒结构外围框架包括两个框架中柱(8)，两个框架中柱(8)上均连接有钢深梁(1)，两个钢深梁(1)相向设置，钢深梁(1)的腹板两侧分别设置有两个水平加劲肋(2)和一个竖向加劲肋(3)，两个钢深梁(1)分别与耗能梁段(4)两端进行拼接连接，钢深梁(1)的腹板与耗能梁段(4)的腹板通过腹板拼接板(6)进行拼接，耗能梁段(4)的翼缘与钢深梁(1)的水平加劲肋(2)通过翼缘拼接板(5)进行拼接连接。
2.根据权利要求1所述的一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，钢深梁(1)和框架中柱(8)采用Q460或Q690钢材，耗能梁段(4)采用LY225、Q235或Q345钢材。
3.根据权利要求1所述的一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，竖向加劲肋(3)的侧面与两个水平加劲肋(2)的端部交汇处进行焊接。
4.根据权利要求1所述的一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，耗能梁段(4)的翼缘宽度与钢深梁(1)的两个水平加劲肋(2)的间距相同。
5.根据权利要求1所述的一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，耗能梁段(4)的截面为工字型钢，耗能梁段(4)的腹板两侧对应设置有若干纵向加劲肋。
6.根据权利要求1所述的一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，耗能梁段(4)的两端分别固定八块翼缘拼接板(5)，耗能梁段(4)每端的八块翼缘拼接板(5)分别固定在耗能梁段(4)的翼缘和钢深梁(1)的水平加劲肋(2)连接处的上表面和下表面。
7.根据权利要求1所述的一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，钢深梁(1)的腹板与耗能梁段(4)的腹板的两侧分别固定有腹板拼接板(6)。
8.根据权利要求1所述的一种可更换剪切型耗能梁段-钢深梁连接结构，其特征在于，腹板拼接板(6)通过高强螺栓(7)固定在钢深梁(1)的腹板与耗能梁段(4)的腹板上，翼缘拼接板(5)通过高强螺栓(7)固定在耗能梁段(4)的翼缘和钢深梁(1)的水平加劲肋(2)上。
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