[发明专利]一种可恢复功能的装配式自复位框架体系

说明书

本发明涉及一种可恢复功能的装配式自复位框架体系，属于结构工程领域。该装置由两个带悬臂梁段的方钢管柱、一个工字梁段、一组自复位装置以和两组连接装置组成；本发明的连接装置焊接部分均在工厂内完成，焊缝精度和质量更易控制，提高了施工速度与施工质量；下翼缘外盖板设置成外盖板式，可作为梁段在安装过程中的支托，具有良好的性能可视性及更换可判性；自复位装置能保证结构耗散地震能能力的预定性态设计目标并降低震后修复成本；通过针对性设计可使地震荷载作用下结构的破坏位置发生在易于更换的高强螺栓及连接板等耗能构件处，便于震后修复，适应于可恢复功能的装配式钢结构的发展需求。

技术领域

本专利涉及一种可恢复功能的装配式自复位框架体系，属于结构工程技术领域。

背景技术

随着城市化进程的加快，建筑领域的发展及技术水平不断提升，加之环境污染及资源浪费问题的影响，传统建筑体系存在的环保性差的缺陷逐渐暴露，绿色装配式钢结构，开始成为了建筑体系的主要类型。与传统体系相比，该体系在施工质量、施工效率等方面，均具有显著的优势。“搭积木”是一种具有代表性的施工方法，极大程度上加快了施工速度，节约了工程资金。将其应用到各类建筑体系的设计与开发中，是建筑领域未来发展的主要趋势。

梁柱节点设计不合理将导致“强构件弱节点”情况的发生，使结构在地震荷载作用下发生严重震害，威胁人民生命财产安全。现有研究表明，对梁柱节点进行针对性加强或对梁上特定区域采取削弱手段可达到塑性铰外移的目的，从而保护梁柱节点，满足“强节点弱构件”的设计要求；同时，楼板与梁段预组装后运至施工现场进行拼装可大大节省现场混凝土浇筑的时间；此外，地震后无需修复或稍加修复即可恢复使用功能的可恢复功能结构是近年来国际地震工程领域的研究热点，不仅能够在地震中保护人们的生命财产安全，而且在地震后也能尽快恢复其使用功能，因此亟需将可恢复功能结构的理念落实于新结构的研发设计工作中，以实现建筑从单一追求抗倒塌能力向兼顾震后可修复能力的转变。为满足以上需求，本发明专利提出了一种可恢复功能的装配式自复位框架体系。

本发明专利提出的一种可恢复功能的装配式自复位框架体系，由两个带悬臂梁段的方钢管柱、一个工字梁段、一组自复位装置和连接装置组成。带悬臂梁段的方钢管柱由上方钢管柱，中方钢管柱、下方钢管柱、上部方状环形隔板、下部方状环形隔板、悬臂梁段腹板以及自复位装置中的一个工装焊接而成。上方钢管柱、中方钢管柱分别与上部方状环形隔板焊接；下方钢管柱、中方钢管柱分别与下部方状环形隔板焊接；悬臂梁段腹板分别与上部方状环形隔板、中方钢管柱和下部方状环形隔板焊接；所述的工字梁段由上翼缘板，下翼缘板、中间腹板焊接而成；所述的连接装置由上翼缘外盖板、下翼缘外盖板、腹板剪切板以及高强螺栓群组成；自复位装置由两个工装和预应力钢绞线连接组成。

发明内容

本发明提出一种可恢复功能的装配式自复位框架体系，属于结构工程技术领域。节点连接装置的焊接、工字梁段预组装均在工厂内完成，焊缝及构件质量更易控制，提高了施工速度与质量。

一种可恢复功能的装配式自复位框架体系由两个带悬臂梁段的方钢管柱、一个工字梁段、一组自复位装置以及两组连接装置组成；通过合理参数设计使得塑性破坏发生在拼接区，而悬臂梁端和工字梁段基本保持弹性，震后只需替换连接装置即可恢复主体结构的使用功能；下翼缘外盖板设置成外盖板式，可作为梁段在安装过程中的支托，同时也便于结构在使用过程中对翼缘连接板屈曲变形进行观测，具有良好的性能可视性及更换可判性；悬臂梁段应与工字梁段顶紧，安装后不留缝隙，防止由于梁端转动引起的拉索预张力损失；通过增设自复位装置来实现结构的震后自行复位、减小残余变形、延缓结构主要受力构件损伤进程，保证结构耗散地震能能力的预定性态设计目标并降低震后修复成本，是钢结构发展的新方向。

一种可恢复功能的装配式自复位框架体系的连接装置在施工安装时，先将下翼缘外盖板通过螺栓与下部方状环形隔板连接，将梁段搁置在外伸下翼缘外盖板上，再将悬臂梁段的腹板通过腹板剪切板与梁段腹板连接，然后连接上翼缘外盖板，最后安装钢绞线并施加预应力。