[發明專利]震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架

在審

• 申請號: 201810808241.7
• 申請日: 2018-07-22
• 公開（公告）號: CN109024881A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 王子毅;王威;馬東輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/19
• 分類號: E04B1/19;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架，工字鋼梁通過腹板角鋼及翼緣角鋼，與不同形式的異形柱連接，形成無焊縫全螺栓的連接形式；所述中部工字梁與端部工字梁通過腹板連接板及高強硅橡膠板連接，形成延性性能好、耗能性能強的無焊縫全螺栓連接形式；對無焊縫全螺栓中部工字梁與端部工字梁連接處施加預應力鋼索，形成預應力震后自復位節點，依次連接各個節點后裝配預制混凝土?壓型鋼板組合樓板或澆筑混凝土樓板構成震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架結構體系。

技術領域

本發明涉及一種震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架，屬于防震減災技術領域。

背景技術

日本鋼結構住宅占全部住宅的60％以上，多次地震證明鋼結構建筑相對于鋼筋混凝土建筑抗震性能大大提高，震后修復難度大大降低。因此我國大力發展鋼結構建筑是提高我國居民住房質量的必由之路，尤其是科技含量高的鋼結構形式更應得到重視與發展。

我國鋼結構預應力技術發展迅速，其中最具代表性的為北京工業大學體育館，該館的弦支穹頂結構應用預應力技術,達到輕盈、節能的效果，我國多所知名院校在大跨度預應力鋼結構體系創新方面具有創新性研究。但在框架結構體系中，尤其是局部節點處應用預應力技術研究很少，深度遠遠不夠。

高強度抗撕裂硅橡膠是一種特殊的合成橡膠，具有優良的耐高、低溫，化學性質穩定，防火，無毒的特點，尤其是其抗撕裂性能及抗張強度相比傳統天然橡膠得到很大提高，抗張強度可得到2000N/CM²，在國防工業、航空、宇宙航行、電器、醫療器械等領域應用廣泛，但在建筑結構中應用尚屬空白，但其本身具有的高強度、高伸縮率及其防火無毒的特性符合建筑結構對土木工程材料的要求，應積極探索使用途徑，使其優良性能得到充分發揮。

發明內容

本發明提出了一種屬于防震減災技術領域的震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架。其目的在于提高框架結構延性性能進而提高結構抗震性能，減少震后修復難度與維護費用，縮減施工工期，降低人工成本。震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架基本構成包括框架柱、節點梁、中間梁、預應力索、梁柱節點連接件及梁梁連接件等構件。施工順序：先安裝梁柱節點、再安裝梁梁節點。具體構造是在施工過程中，先安裝梁柱節點處的頂底角鋼，然后安裝梁柱節點的工字鋼腹板角鋼，梁柱節點安裝后，安裝梁梁節點：先安裝梁梁節點的腹板連接板，再安裝頂底高強度抗撕裂硅橡膠板及密封板，最后對高強預應力索進行安裝并張拉，在預應力索張拉力的作用下梁梁接觸面產生預壓應力，這種預壓應力將為梁梁節點提供較大的抵抗彎矩，使連接強度大大提高，而梁梁節點處的腹板連接板有效增加了腹板厚度為梁梁節點提供較大的抵抗剪力。

震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架基本原理：當地震作用達到中震水平時，梁梁接觸面率先張開，高強度硅橡膠出現較大變形并消耗地震能量，從而避免了梁柱等主體構件的損壞。地震作用后，結構在預應力索的預拉力及高強度硅橡膠的收縮力作用下恢復到震前位置。研究表明，梁梁連接處的高強度硅橡膠與預應力索的結合在正常使用工作狀態下可以達到焊接的強度，使用過程中產生的撓度小于規范規定的最大撓度；在地震作用下，高強度硅橡膠及預應力索可發揮其優良的伸縮性能，吸收地震能量，進而使梁柱節點得到保護，符合“強節點，弱構件”及“強柱弱梁”的設計理念。

預應力索及高強度硅橡膠的應用使鋼框架結構能夠得到較好的抗震性能和較高的安全系數。震后自復位可裝配多段梁偏心支撐鋼框架的主要優點：(1)新技術與新材料的有機結合使鋼框架具有更好的抗震性能，預應力技術的應用使震后修復難度大大降低，在位移角較小的情況下本發明可利用預應力索及高強度硅橡膠的彈性收縮能力實現自復位，無需修復；(2)正常使用工作狀態下可以達到焊接的強度，使用過程中產生的撓度小于規范規定的最大撓度；(3)主要通過高強螺栓連接，施工現場沒有焊接工作，更沒有傳統混凝土結構的濕作業，工序簡便、綠色環保，螺栓連接更易保證施工質量，避免因施工人員個人素質不高、焊接材料不佳、搶工等原因造成的焊縫質量差進而造成結構質量安全事故的產生；(4)全螺栓連接形式可實現建筑結構的工廠化制造、裝配化施工，大大降低工期成本與人工成本。