[發(fā)明專利]一種強(qiáng)震后可更換鋼連梁

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210122796.9
• 申請(qǐng)日: 2012-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN102644358A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)曉東;馬琦峰;錢稼茹;潘鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): E04C3/04
• 分類號(hào): E04C3/04;E04B1/98
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑工程和結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種強(qiáng)震后可更換鋼連梁。

背景技術(shù)

擁有眾多高層和超高層建筑是現(xiàn)代城市的重要特征。高層、超高層建筑的使用人口眾多、預(yù)期使用壽命長(zhǎng)，一旦發(fā)生地震損傷，將導(dǎo)致大量用戶遷出避難，會(huì)對(duì)社會(huì)安定和人民群眾的生產(chǎn)和生活造成嚴(yán)重影響。由于高層建筑體量大、結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，震后修復(fù)加固的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本會(huì)明顯高于中低層建筑。對(duì)于有些作為城市商業(yè)或金融中心的重要高層建筑，地震損傷引起的停業(yè)損失可能超過建筑結(jié)構(gòu)本身的造價(jià)。因此，現(xiàn)代高層建筑在滿足地震安全的前提下，提升其震后功能快速恢復(fù)能力是結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的發(fā)展方向。

高層建筑大量采用框架-核心筒、或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其中剪力墻是最主要的抗側(cè)力單元，往往承擔(dān)了超過80％的基底剪力和50％以上的地震傾覆彎矩。目前使用最多的仍是鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻，實(shí)踐表明，鋼筋混凝土聯(lián)肢墻剛度大、承載力高，合理設(shè)計(jì)后具有一定的延性和耗能能力，可以做到大震不倒，但其地震損傷修復(fù)卻很困難。其中鋼筋混凝土連梁一般跨高比小，在地震往復(fù)作用下易發(fā)生剪切破壞，震后須對(duì)整根連梁修復(fù)，耗時(shí)耗力。

近年來，美國(guó)、加拿大和新西蘭等國(guó)家采用鋼連梁代替鋼筋混凝土連梁，由鋼連梁和鋼筋混凝土墻肢組成混合聯(lián)肢剪力墻。研究表明，鋼連梁合理設(shè)計(jì)后可實(shí)現(xiàn)剪切屈服，滯回曲線非常穩(wěn)定飽滿，延性和耗能能力顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土連梁，混合聯(lián)肢剪力墻抗震性能好，特別適合于高烈度地震區(qū)的高層建筑。但由于高層建筑中整根鋼連梁的重量大、且其兩端埋入在鋼筋混凝土墻肢內(nèi)，震后很難直接更換，鋼連梁的震后修復(fù)非常困難。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)震后可更換鋼連梁，具有在遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)消能減震的作用，且具有震后可更換性，通過使用該連梁可提升建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)震后功能快速恢復(fù)的能力。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種強(qiáng)震后可更換鋼連梁，包括可更換消能梁段2以及置于可更換消能梁段2兩端的非消能梁段1，所述可更換消能梁段2和非消能梁段1間通過端板和高強(qiáng)螺栓5連接。

所述可更換消能梁段2截面高度低于非消能梁段1，且可更換消能梁段2與樓板脫開。

所述非消能梁段1的屈服承載力大于可更換消能梁段2。

所述可更換消能梁段2內(nèi)和樓板3垂直方向設(shè)置有多個(gè)加勁肋板4。

所述非消能梁段1和可更換消能梁段2均采用工字鋼梁。

所述可更換消能梁段2采用普通鋼材或低屈服點(diǎn)鋼。

所述的強(qiáng)震后可更換鋼連梁用于高層或超高層建筑中。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)施工簡(jiǎn)便。本發(fā)明以鋼材為主要材料；可更換消能梁段與兩端的非消能梁段間采用高強(qiáng)螺栓裝配連接，可以現(xiàn)場(chǎng)組裝。施工過程無需模板工程。施工快速，便捷，現(xiàn)場(chǎng)施工的成本低廉。

2)方便建筑管線布置。鋼連梁設(shè)計(jì)高度一般可低于混凝土連梁，可更換消能梁段截面高度又低于非消能梁段，且與樓板脫開，使得建筑的管線布設(shè)更為靈活。

3)耗能能力強(qiáng)，抗震性能優(yōu)越。本發(fā)明強(qiáng)震后可更換鋼連梁中的可更換消能梁段在較大往復(fù)荷載下發(fā)生剪切屈服，并通過其剪切滯回耗散地震能量。研究表明，往復(fù)荷載作用下，腹板剪切屈服的鋼梁具有大的、穩(wěn)定的滯回耗能能力。通過合理加設(shè)加勁肋板，將進(jìn)一步提高其滯回耗能能力。因此可減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。

4)可實(shí)現(xiàn)震后功能快速恢復(fù)。本發(fā)明的強(qiáng)震后可更換鋼連梁在強(qiáng)烈地震作用下，可更換消能梁段剪切屈服，其余部分不屈服，震后通過更換消能梁段即可實(shí)現(xiàn)連梁的功能恢復(fù)，減少修復(fù)的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本，提升建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)震后功能快速恢復(fù)的能力。

本發(fā)明在強(qiáng)震作用下，可更換消能梁段腹板處剪切屈服，由于可更換消能梁段剪切變形大，可通過其滯回耗能大量耗散地震能量。同時(shí)，可更換消能梁段與其上方的混凝土樓板脫開，可有效減輕樓板開裂、使樓板易于震后修復(fù)。強(qiáng)震后，通過更換消能梁段，即可實(shí)現(xiàn)連梁的快速修復(fù)，從而提升高層建筑結(jié)構(gòu)震后功能快速恢復(fù)的能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明強(qiáng)震后可更換鋼連梁的立面圖。

圖2為本發(fā)明強(qiáng)震后可更換鋼連梁的俯視圖(除去樓板)。

圖3為使用本發(fā)明的聯(lián)肢剪力墻及其在地震作用下的變形示意圖，其中圖3a為地震前使用本發(fā)明的聯(lián)肢剪力墻；圖3b為強(qiáng)震時(shí)使用本發(fā)明的聯(lián)肢剪力墻的變形示意圖。

圖4為本發(fā)明的強(qiáng)震可更換鋼連梁的地震損傷分布及震后修復(fù)示意圖。