[发明专利]一种震后具有自复位功能的新型预制预应力钢框架结构体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢结构体系，尤其是建筑结构领域应用的一种震后具有自复位功能的新型预应力钢框架结构体系。

背景技术

传统的抗震钢结构体系梁柱节点一般采用刚接连接，具体形式分为栓焊混合连接和全焊连接两种形式，但是这两种梁柱节点在地震后因梁端焊缝得不到保护容易发生脆性破坏，近年来广泛研究的加强和削弱等改进型钢框架梁柱节点能够达到强震时塑性铰外移的目的，保护了梁端焊缝而不发生脆性破坏，但在强震过后，钢框架都会产生较大的残余变形，结构和构件变形较大，震后难以修复或修复成本大大增加。国外学者提出了震后具有自复位功能的梁柱节点组成的钢框架结构体系（以下称普通自复位钢框架结构体系），其基本构成包括框架梁、柱、预应力构件、耗能装置，其中框架梁通过水平设置的预应力拉索和框架柱连接在一起。当地震作用达到一定程度时，梁柱的接触面张开，耗能装置耗能，从而避免了梁柱等主体构件的损坏。地震作用后，结构在预应力作用下恢复到原先的竖向位置。研究表明这种普通自复位钢框架结构体系能够克服传统钢结构体系的不足，避免现场焊接，发挥预应力钢结构的优势，在强震发生后控制结构损伤，减少或消除结构残余变形，震后结构容易修复。但是普通自复位钢框架结构体系需要现场张拉预应力拉索，尤其应用于高层建筑时，需要高空作业，不但会增加钢框架的施工难度，而且延长了钢框架的施工时间，因此在一定程度上阻碍了自复位钢框架结构体系在实际工程中的应用。

申请号为201210232785.6的中国发明专利申请提供了一种震后可恢复功能的钢框架预制预应力梁柱节点，其包括钢框架柱和短梁段、梁柱连接装置和耗能装置，所述钢框架柱包括钢柱、柱加劲肋和柱加强板，所述短梁段包括短梁段腹板、短梁段翼缘和短梁段翼缘加强板，所述梁柱连接装置包括短梁段腹板加劲肋、预应力拉索和梁端顶板。该节点可以实现地震后结构恢复其原有功能，但是短梁段与柱通过在工厂张拉预应力索完成连接，在施工现场只需像普通钢梁一样的方法通过全栓接或栓焊混合连接安装中间梁段，现场无需张拉预应力拉索，方便了施工、提高了施工质量且减少了安装时间。

申请号为201210232390.6的中国发明专利申请一种震后可恢复功能的预制预应力钢梁包括中间梁段、位于中间梁段两端的短梁段、连接装置和耗能装置，所述中间梁段包括中间梁段腹板和连接在中间梁段腹板边缘的中间梁段翼缘；所述短梁段包括短梁段腹板和连接在短梁段腹板边缘的短梁段翼缘；所述连接装置是指用于连接中间梁段和短梁段的连接装置，包括连接竖板、预应力拉索；所述耗能装置包括中间梁段腹板两侧的槽钢和高强度螺栓。实现了现场不需要张拉预应力拉索，只需像普通钢梁一样采用栓焊混合连接方法与框架柱相连，从而减小了施工难度，提高了施工质量且减少了施工时间。

发明内容

本发明的目的在于基于一种震后可恢复功能的预制预应力钢梁及一种震后可恢复功能的钢框架预制预应力梁柱节点，提出了一种震后具有自复位功能的新型预制预应力钢框架结构体系，其包括自复位预制预应力钢框架和普通钢框架，所述自复位预制预应力钢框架优先布置在钢结构的周边，其余框架为普通钢框架。所述自复位预制预应力钢框架包括钢框架梁和钢框架柱，钢框架梁和钢框架柱的连接采用自复位预制预应力梁柱节点形式，所述梁柱节点为具有自复位功能的节点，所述钢框架梁包括中间梁段、短梁段、加强装置、连接装置和耗能装置；所述中间梁段的两端分别与短梁段连接，所述连接装置连接中间梁段和两个短梁段，所述短梁段上焊接加强装置，所述短梁段与耗能装置连接，所述钢框架柱包括钢柱、焊接在钢柱与短梁段翼缘齐平位置的柱加劲肋、焊接在钢柱腹板两侧对应节点位置的柱加强板；所述普通钢框架包括钢梁和钢柱，钢梁与钢柱之间的连接采用刚接连接或铰接连接。

优选的是，所述中间梁段包括中间梁段腹板和连接在中间梁段腹板边缘的中间梁段翼缘。

在上述任一方案中优选的是，所述短梁段包括短梁段腹板和连接在短梁段腹板边缘的短梁段翼缘。

在上述任一方案中优选的是，所述连接装置包括连接竖板、预应力拉索，所述连接装置用于连接中间梁段和两个短梁段。

在上述任一方案中优选的是，所述连接竖板的一面与短梁段腹板和短梁段翼缘及短梁段腹板两侧的纵向加劲肋焊接。

在上述任一方案中优选的是，所述连接竖板的另一面与中间梁段腹板之间装有钢板，所述连接竖板的另一面与中间梁段腹板两侧的钢板焊接。

在上述任一方案中优选的是，所述加强装置包括焊于短梁腹板上的横向加劲肋和纵向加劲肋。