[發明專利]搖擺式自定心鋼框架-混凝土剪力墻抗震系統

有效

• 申請號: 201210073482.4
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102605872A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 郭彤;張國棟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04B2/58
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明為一種裝配式抗震結構體系，用于提高鋼框架結構抵抗側向變形的能力，實現結構在地震后的自動復位，消除或減少鋼框架結構在地震作用下的殘余變形和損傷，通過摩擦裝置耗散地震能，減少震后修復的代價。

背景技術

地震是全人類共同面對的自然災害之一，對人們的生命和財產安全構成了嚴重的威脅。國內外的震害調查表明，對于常見的鋼框架結構，其柱底和梁柱節點區均是容易破壞的區域，而這些部位恰是結構保證承載力的關鍵部位，其破壞往往將導致結構倒塌。同時，對于鋼框架結構體系，由于其抗側剛度較低，設計的主導因素往往是結構的剛度而不是強度；在很多因變形過大而破壞的案例中，構件中的應力并不高。為提高鋼框架的抗變形能力，往往在鋼框架中設置一定數量的鋼支撐或鋼筋混凝土剪力墻。

此外，傳統鋼框架在地震中的耗能主要通過鋼材自身的塑性變形來實現，震后存在較大的殘余變形；鋼支撐或鋼筋混凝土剪力墻也容易發生屈曲、混凝土開裂（壓碎）或鋼筋屈服等塑性損傷，給修復和后續使用帶來困難。

針對上述現狀，本申請提出了一種“搖擺式自定心鋼框架-混凝土剪力墻抗震結構體系”，通過預應力構件使得結構具有自定心功能（地震后結構自動復位），有效地消除或減少了結構的殘余變形；通過附加摩擦耗能裝置和墻體保護裝置，解決了結構的耗能和剪力墻腳部的局部承壓問題，使得主體結構在地震作用下的基本無損，減少了震后修復的代價。

鑒于我國鋼產量的日益增多，鋼框架結構在住宅，辦公樓等建筑中所占比例穩步增長，而鋼框架結構的震害非常普遍且修復的難度較大，本申請具有積極的社會意義和科學意義。

發明內容

技術問題：為了克服傳統鋼框架的不足，本發明提供了一種工廠預制、現場拼裝的搖擺式自定心鋼框架-混凝土剪力墻抗震系統，以降低結構在地震作用下的殘余變形和結構損傷，減少震后修復的工作量和代價。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供了一種搖擺式自定心鋼框架-混凝土剪力墻抗震系統，該系統包括相對平行設置的第一鋼柱和第二鋼柱、位于第一鋼柱和第二鋼柱之間的混凝土墻和摩擦件，摩擦件包括結構相同的第一摩擦件和第二摩擦件；第一鋼柱與混凝土墻之間通過第一摩擦件連接，第二鋼柱與混凝土墻之間通過第二摩擦件連接，其中，

混凝土墻通過豎向預應力鋼絞線與基礎梁相連，樓板與混凝土墻固結，第一鋼柱和第二鋼柱分別通過鉸接裝置鉸接于基礎梁。

優選的，摩擦件包括T形連接件，角鋼，黃銅摩擦片及摩擦型高強螺栓；其中黃銅摩擦片貼于T形連接件的腹板兩側；

T形連接件的翼緣通過預埋在混凝土墻中的普通螺栓與混凝土墻連接，T形連接件的腹板上開有豎向的槽道，角鋼一邊通過普通螺栓與鋼柱連接，另一邊通過摩擦型高強螺栓夾緊T形連接件的腹板。

優選的，在混凝土墻的腳部外包有鋼套。

優選的，第一鋼柱與混凝土墻在每一樓層的半層高處通過第一摩擦件連接，第二鋼柱與混凝土墻在每一樓層的半層高處通過第二摩擦件連接。

有益效果：

1、在一榀鋼框架中的若干跨采用本申請的結構形式后，整個鋼框架結構在地震作用下得損傷將會減小，抗震性能得到改善，可以獲得以下優異的性能：

2、具有自定心能力，大大減小了震后的殘余變形；

3、震后的損傷小，并且集中在耗能件等附屬構件上，而鋼柱，剪力墻等主要構件基本保持彈性，便于修復；

4、大部分構件可以在工廠預制，然后現場組裝，有利于加快施工進度、保證質量和減少人工成本；

5、采用預應力技術，剪力墻的初始抗側剛度大。

附圖說明

圖1為鋼框架的平面圖。

????圖2為選取的含有搖擺式自定心鋼框架—混凝土墻的一榀框架的立面圖。

????圖3為搖擺式自定心鋼框架—混凝土墻連接方式示意圖。

????圖4為H型鋼柱（構件4）詳細構造圖。也即：通篇提及的第一鋼柱41和第二鋼柱42。

????圖5為鋼柱鉸接于基礎的連接裝置（構件8）的詳細構造圖，其由13和14兩個構件通過高強螺栓連接。

????圖6a為構件13的俯視圖，圖6b為構件13的正立面圖，圖6c為構件13的側立面圖。

????圖7a為構件14的俯視圖，圖7b為構件14的正立面圖，圖7c為構件14的側立面圖。