[发明专利]震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架

说明书

本发明公开了震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架，工字钢梁通过腹板角钢及翼缘角钢，与不同形式的异形柱连接，形成无焊缝全螺栓的连接形式；所述中部工字梁与端部工字梁通过腹板连接板及高强硅橡胶板连接，形成延性性能好、耗能性能强的无焊缝全螺栓连接形式；对无焊缝全螺栓中部工字梁与端部工字梁连接处施加预应力钢索，形成预应力震后自复位节点，依次连接各个节点后装配预制混凝土‑压型钢板组合楼板或浇筑混凝土楼板构成震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架结构体系。

技术领域

本发明涉及一种震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架，属于防震减灾技术领域。

背景技术

日本钢结构住宅占全部住宅的60％以上，多次地震证明钢结构建筑相对于钢筋混凝土建筑抗震性能大大提高，震后修复难度大大降低。因此我国大力发展钢结构建筑是提高我国居民住房质量的必由之路，尤其是科技含量高的钢结构形式更应得到重视与发展。

我国钢结构预应力技术发展迅速，其中最具代表性的为北京工业大学体育馆，该馆的弦支穹顶结构应用预应力技术,达到轻盈、节能的效果，我国多所知名院校在大跨度预应力钢结构体系创新方面具有创新性研究。但在框架结构体系中，尤其是局部节点处应用预应力技术研究很少，深度远远不够。

高强度抗撕裂硅橡胶是一种特殊的合成橡胶，具有优良的耐高、低温，化学性质稳定，防火，无毒的特点，尤其是其抗撕裂性能及抗张强度相比传统天然橡胶得到很大提高，抗张强度可得到2000N/CM²，在国防工业、航空、宇宙航行、电器、医疗器械等领域应用广泛，但在建筑结构中应用尚属空白，但其本身具有的高强度、高伸缩率及其防火无毒的特性符合建筑结构对土木工程材料的要求，应积极探索使用途径，使其优良性能得到充分发挥。

发明内容

本发明提出了一种属于防震减灾技术领域的震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架。其目的在于提高框架结构延性性能进而提高结构抗震性能，减少震后修复难度与维护费用，缩减施工工期，降低人工成本。震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架基本构成包括框架柱、节点梁、中间梁、预应力索、梁柱节点连接件及梁梁连接件等构件。施工顺序：先安装梁柱节点、再安装梁梁节点。具体构造是在施工过程中，先安装梁柱节点处的顶底角钢，然后安装梁柱节点的工字钢腹板角钢，梁柱节点安装后，安装梁梁节点：先安装梁梁节点的腹板连接板，再安装顶底高强度抗撕裂硅橡胶板及密封板，最后对高强预应力索进行安装并张拉，在预应力索张拉力的作用下梁梁接触面产生预压应力，这种预压应力将为梁梁节点提供较大的抵抗弯矩，使连接强度大大提高，而梁梁节点处的腹板连接板有效增加了腹板厚度为梁梁节点提供较大的抵抗剪力。

震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架基本原理：当地震作用达到中震水平时，梁梁接触面率先张开，高强度硅橡胶出现较大变形并消耗地震能量，从而避免了梁柱等主体构件的损坏。地震作用后，结构在预应力索的预拉力及高强度硅橡胶的收缩力作用下恢复到震前位置。研究表明，梁梁连接处的高强度硅橡胶与预应力索的结合在正常使用工作状态下可以达到焊接的强度，使用过程中产生的挠度小于规范规定的最大挠度；在地震作用下，高强度硅橡胶及预应力索可发挥其优良的伸缩性能，吸收地震能量，进而使梁柱节点得到保护，符合“强节点，弱构件”及“强柱弱梁”的设计理念。

预应力索及高强度硅橡胶的应用使钢框架结构能够得到较好的抗震性能和较高的安全系数。震后自复位可装配多段梁偏心支撑钢框架的主要优点：(1)新技术与新材料的有机结合使钢框架具有更好的抗震性能，预应力技术的应用使震后修复难度大大降低，在位移角较小的情况下本发明可利用预应力索及高强度硅橡胶的弹性收缩能力实现自复位，无需修复；(2)正常使用工作状态下可以达到焊接的强度，使用过程中产生的挠度小于规范规定的最大挠度；(3)主要通过高强螺栓连接，施工现场没有焊接工作，更没有传统混凝土结构的湿作业，工序简便、绿色环保，螺栓连接更易保证施工质量，避免因施工人员个人素质不高、焊接材料不佳、抢工等原因造成的焊缝质量差进而造成结构质量安全事故的产生；(4)全螺栓连接形式可实现建筑结构的工厂化制造、装配化施工，大大降低工期成本与人工成本。