CN210947237U - 一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可更换耗能梁段的π型钢‑端板连接结构，包括连接钢柱之间的耗能梁段，耗能梁段包括端板、整体π型钢连接构造和可更换耗能梁；整体π型钢连接构造包括盖板和一对π型钢，可更换耗能梁梁端上翼缘部分切除，腹板及下翼缘连续；可更换耗能梁腹板插入一对π型钢之间，盖板设于可更换耗能梁梁端上翼缘与一对π型钢之间，并两端焊接于端板上。通过高强螺栓将盖板、一对π型钢和可更换耗能梁连接，通过高强螺栓将耗能梁段连接于钢柱之间。该连接方式能够实现弯剪分离，耗能梁腹板螺栓传递剪力，翼缘部分传递弯矩，受力明确，传力路径简单可靠。地震作用下，耗能梁发生剪切屈服集中耗能，保护主体结构不发生破坏。

Description

一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构

技术领域

本实用新型属于建筑工程和结构工程抗震领域，具体涉及一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构。

背景技术

地震是建筑物损毁的重大原因之一，在地震作用下，建筑物产生较大振动甚至导致结构破坏，尤其是生命线工程及密集建筑群的损毁会造成大面积灾害并引起巨大程度的经济损失。现阶段工程结构抗震设计的发展趋势是从结构防倒塌设计转向结构功能可维持、可恢复设计。可恢复功能结构，是指地震后不需修复或稍加修复即可恢复其使用功能的结构。可恢复功能结构从结构形式上有多种实现方法，带可更换构件的结构是实现结构功能可恢复的主要形式之一。带可更换构件的RCS混合框架结构是一种新型结构体系，在地震作用下，主要通过可更换耗能梁的弹塑性变形集中耗散地震能量，保护主体结构不受破坏或只受轻微破坏，地震作用后更换耗能梁即可恢复结构功能。然而其耗能梁段与钢柱的连接构造形式还有待完善，且现有的连接构造在地震后不便于拆卸和更换。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构。该连接构造能够实现弯剪分离，耗能梁腹板螺栓传递剪力，翼缘部分传递弯矩，受力明确，传力路径简单可靠，且该连接构造可以对耗能梁段进行快速拆卸、安装。地震作用下，耗能梁发生剪切屈服集中耗能，保护主体结构不发生破坏；且该连接构造可以对耗能梁段进行快速拆卸、安装，从而实现结构震后功能快速恢复。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，包括连接钢柱之间的耗能梁段，所述耗能梁段包括端板、整体π型钢连接构造和可更换耗能梁；所述整体π型钢连接构造包括盖板和一对π型钢，所述可更换耗能梁梁端上翼缘部分切除，腹板及下翼缘连续；可更换耗能梁腹板插入一对π型钢之间，盖板设于可更换耗能梁梁端上翼缘与一对π型钢之间，并两端焊接于端板上，通过高强螺栓将盖板、一对π型钢和可更换耗能梁连接，通过高强螺栓将耗能梁段连接于钢柱之间。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案。

优选的，所述可更换耗能梁梁端上翼缘部分切除长度比π型钢的翼缘长度短5～10mm。

优选的，所述π型钢包括两个背靠背放置的L型钢和一个顶部的钢板，两个L型钢中间留有一定间隙，钢板与两个L型钢焊接。

优选的，所述间隙宽度比可更换耗能梁腹板厚度宽3～5mm，且在安装完成时，应在间隙部分垫有小垫片。

优选的，可更换耗能梁的两端部截面高度比π型钢的截面高度高一个可更换耗能梁翼缘的高度。

优选的，所述盖板上开有若干螺栓孔，其一侧与π型钢顶部钢板焊接，并且留有塞焊口；另一侧通过高强螺栓与可更换耗能梁梁端上翼缘连接。

优选的，所述可更换耗能梁上设置有若干加劲肋，加劲肋与可更换耗能梁采取切除加劲肋角部焊接。

优选的，所述钢柱采用Q345或Q390钢材；

所述端板、盖板和π型钢采用Q235或Q345钢材；

所述可更换耗能梁翼缘部分采用Q235或Q345钢材；

所述腹板部分采用LY225或Q235钢材。

本实用新型通过整体π型钢-端板连接将耗能框架中的可更换耗能梁与钢柱通过可拆卸的方式连接在一起，安装时只需将耗能梁段腹板伸入整体π型钢-端板连接构造竖向缝中并通过螺栓与构造连接，耗能梁腹板、翼缘与构造通过高强螺栓连接构成整体梁段即安装完成，安装方便，便于拆卸。修复时只需用到可更换耗能梁，整体π型钢和螺栓，无需其他的加工操作，拆换简单，而且可更换耗能梁，整体π型钢均可在加工厂实现量产。利用该连接构造可实现结构震后功能快速恢复，能够降低地震损失。且经济性好、造价低。

在上述基本梁柱整体π型钢-端板连接的基础上，可以采取扩孔、增加或减少螺栓排数和延长π型下翼缘至钢梁左边第一个加劲肋处等多种延伸方式增强整个耗能梁段的耗能能力。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1)可更换耗能梁腹板及下翼缘连续，上翼缘部分切除，安装时，便于将耗能梁腹板插入一对π型钢之间；切除长度比π型钢的翼缘长度要短，防止地震作用下，可更换耗能梁梁端与端板挤压。

2)间隙宽度比可更换耗能梁腹板厚度宽，保证安装时，耗能梁腹板能够轻松放入间隙中；在安装完成时，在间隙部分垫有小垫片可以使耗能梁腹板和π型钢形成整体，共同受力。

3)可更换耗能梁的两端部截面高度比π型钢的截面高度高一个可更换耗能梁翼缘的高度，安装时，可以使可更换耗能梁的下翼缘与π型钢的下翼缘贴合，并通过高强螺栓连接在一起共同承担弯矩。

4)将梁柱连接处的塑性铰外移至盖板处，消除了传统节点柱翼缘撕裂破坏和节点转动能力对柱腹板薄弱板区的依赖的缺陷，满足“强柱弱梁，强节点弱构件”的设计及原则。同时可以提高梁柱节点承载力。

5)π型钢-端板连接结构各部分使用不同强度的钢材，可以充分利用材料，也可以保证地震作用下，可更换梁段作为耗能构件，发生剪切屈服集中耗能，使结构的损伤集中在梁段处，保护主体结构不发生破坏。

该连接方式可以实现耗能梁的二级更换。地震作用后，若π型钢没有产生较大塑性变形，则只更换耗能梁即可恢复结构使用功能；若π型钢产生较大塑性变形，则可以更换整个耗能梁段。

该连接方式能够实现弯剪分离。在地震作用下，耗能梁腹板螺栓将剪力传给腹板，梁端弯矩通过翼缘传递，力再通过盖板、π型钢下翼缘传递给柱，受力明确，传力路径简单可靠，可实现明确设计板件及节点计算。

附图说明

图1为本实用新型的直观图；

图2为可更换耗能梁示意图；

图3为梁段示意图；

图4为梁段立面图；

图5为梁段A-A剖面图；

图6为π型钢-端板示意图；

图7为本实用新型装配示意图；

图8为本实用新型更换示意图。

图中：1、钢柱；2、端板；3、盖板；4、π型钢；5、高强螺栓；6、可更换耗能梁；7、加劲肋；8、塞焊口；4-1、L型钢；4-2、钢板。

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、图2，一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，包括端板2、整体π型钢和可更换耗能梁6。整体π型钢包括盖板3和一对π型钢4，可更换耗能梁6梁端上翼缘部分切除，腹板及下翼缘连续；可更换耗能梁6腹板插入一对π型钢4之间，盖板3设于可更换耗能梁6梁端上翼缘与一对π型钢4之间，并两端焊接于端板2上，盖板3的一侧开有一定数量的螺栓孔，通过高强螺栓5将盖板3与可更换耗能梁6顶部翼缘连接，通过高强螺栓5将一对π型钢4与可更换耗能梁6腹板和底部翼缘连接；盖板3的另一侧与π型钢焊接在一起；连接后的耗能梁段两端焊接于端板2上，通过高强螺栓5将耗能梁段连接于钢柱1之间。

可更换耗能梁6梁端上翼缘部分切除，腹板及下翼缘连续，切除长度比π型钢的翼缘长度要短5～10mm，防止地震作用下，可更换耗能梁梁端与端板挤压。安装时，将可更换耗能梁插入整体π型钢的两端，通过高强螺栓与整体π型钢连接。

参见图3、图4，整体π型钢需在π型钢腹板部分、下翼缘部分、盖板部分与可更换耗能梁腹板、翼缘部分相应位置均开一定数量螺栓孔，便于耗能梁整体固定和安装。

参见图5、图6，为方便于安装，可更换耗能梁的两端部截面高度比π型钢的截面高度高一个π型钢翼缘的高度。π型钢包括两个L型钢4-1和钢板4-2。两个L型钢背靠背放置，中间留有一定间隙，钢板4-2与L型钢4-1焊接。为便于安装，间隙宽度比可更换耗能梁腹板厚度宽3～5mm，且在安装完成时，应在间隙部分塞满小垫片，使两者形成一个整体。

盖板3上开有若干螺栓孔，其一侧与π型钢4顶部钢板4-2焊接，并且留有塞焊口8；另一侧通过高强螺栓与可更换耗能梁6梁端上翼缘连接。

可更换耗能梁上设置有若干加劲肋7，加劲肋的间距参考建筑抗震设计规范(GB50011-2010)，且为防止应力集中，加劲肋与可更换耗能梁采取切除加劲肋角部焊接。连接中所用螺栓皆为高强螺栓。

参见图7，一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构安装步骤如下：

步骤一，将两个L型钢背靠背放置，与钢板焊接形成π型钢。π型钢再与盖板的一侧焊接在一起形成整体π型钢。

步骤二，将整体π型钢与端板焊接在一起。

步骤三，将端板与钢柱用螺栓连接在一起。

步骤四，吊装可更换耗能梁，即将可更换耗能梁插入整体π型钢的端部，可更换耗能梁腹板、翼缘与整体π型钢通过若干螺栓连接形成耗能梁段。

参见图8，与现有技术相比，整体π型钢-端板连接将耗能框架中的可更换耗能梁与钢柱通过可拆卸的方式连接在一起，端板、π型钢、钢柱采用强度较高的钢材，钢柱采用Q345或Q390钢材，端板、盖板和π型钢采用Q235或Q345钢材；可更换耗能梁采用强度较低变形能力好的钢材，可更换耗能梁翼缘部分采用Q235或Q345钢材，腹板部分采用LY225或Q235钢材。使得地震作用下可更换梁段作为耗能构件，结构的损伤集中在梁段处，其余构件保持弹性。地震作用下，保证耗能梁先发生剪切屈服产生塑性变形实现集中耗能。震后仅更换梁段就可实现结构可恢复。该连接方式能够实现弯剪分离，耗能梁腹板螺栓传递剪力，翼缘部分传递弯矩，受力明确，传力路径简单可靠。而且采用整体π型钢-端板连接的耗能梁段拆换方便，经济效益高。

在上述基本梁柱整体π型钢-端板连接的基础上，可以采取扩孔、增加或减少螺栓排数和延长π型下翼缘至钢梁左边第一个加劲肋处等多种延伸方式增强整个耗能梁段的耗能能力。

耗能梁段和钢柱中所用螺栓型号及数量应根据承载力要求确定，图中只是示意。

使用时，该可更换耗能梁段的π型钢-端板连接过程如下：

步骤一，将两个L型钢4-1背靠背放置，并留有一定的间隙，便于可更换耗能梁6腹板穿过，将钢板4-2置于两个L型钢4-1顶部，并焊接形成π型钢4；

步骤二，将π型钢4顶部钢板4-2与盖板3的一侧焊接在一起，形成整体π型钢连接构造；

步骤三，将整体π型钢连接构造与端板2焊接连接；

步骤四，将端板2与钢柱1通过高强螺栓连接在一起；

步骤五，吊装可更换耗能梁6，将可更换耗能梁6插入整体π型钢的间隙中，切除翼缘部分的翼缘与钢板4-2对接，通过高强螺栓将L型钢4-1的底部与侧部分别与可更换耗能梁6的底部翼缘和腹板连接；再将盖板3与可更换耗能梁6翼缘通过高强螺栓连接形成耗能梁段。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，包括连接钢柱(1)之间的耗能梁段，所述耗能梁段包括端板(2)、整体π型钢连接构造和可更换耗能梁(6)；所述整体π型钢连接构造包括盖板(3)和一对π型钢(4)，所述可更换耗能梁(6)梁端上翼缘部分切除，腹板及下翼缘连续；可更换耗能梁(6)腹板插入一对π型钢(4)之间，盖板(3)设于可更换耗能梁(6)梁端上翼缘与一对π型钢(4)之间，并两端焊接于端板(2)上，通过高强螺栓(5)将盖板(3)、一对π型钢(4)和可更换耗能梁(6)连接，通过高强螺栓(5)将耗能梁段连接于钢柱(1)之间。

2.根据权利要求1所述的一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，所述可更换耗能梁(6)腹板和下翼缘连续，梁端上翼缘部分切除，切除长度比π型钢(4)的翼缘长度短5～10mm。

3.根据权利要求1所述的一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，所述π型钢(4)包括两个背靠背放置的L型钢(4-1)和一个顶部的钢板(4-2)，两个L型钢(4-1)中间留有一定间隙，钢板(4-2)与两个L型钢(4-1)焊接。

4.根据权利要求3所述的一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，所述间隙宽度比可更换耗能梁(6)腹板厚度宽3～5mm，且在安装完成时，应在间隙部分垫有小垫片。

5.根据权利要求1所述的一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，可更换耗能梁(6)的两端部截面高度比π型钢(4)的截面高度高一个可更换耗能梁翼缘的高度。

6.根据权利要求1所述的一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，所述盖板(3)上开有若干螺栓孔，其一侧与π型钢(4)顶部钢板(4-2)焊接，并且留有塞焊口(8)；另一侧通过高强螺栓与可更换耗能梁(6)梁端上翼缘连接。

7.根据权利要求1所述的一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，所述可更换耗能梁(6)上设置有若干加劲肋(7)，加劲肋(7)与可更换耗能梁(6)采取切除加劲肋角部焊接。

8.根据权利要求1所述的一种可更换耗能梁段的π型钢-端板连接结构，其特征在于，所述钢柱(1)采用Q345或Q390钢材；

所述端板(2)、盖板(3)和π型钢采用Q235或Q345钢材；

所述可更换耗能梁(6)翼缘部分采用Q235或Q345钢材；

所述腹板部分采用LY225或Q235钢材。

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