[發明專利]一種韌性增強的鋼框架結構

在審

• 申請號: 202211413631.7
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN116104190A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 魏建鵬;郭楊;田黎敏;柯宅邦;樂騰勝;徐丹;栗蕾;鮑宇;焦志安
• 申請（專利權）人: 安徽省建筑科學研究設計院
• 主分類號: E04B1/19
• 分類號: E04B1/19;E04B1/58;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙) 34126
• 代理人: 李慧

本發明公開了一種韌性增強的鋼框架結構，涉及建筑技術領域；包括鋼梁和鋼柱；鋼梁和鋼柱交接處為梁柱節點；梁柱節點包括連接組件和錨固組件；預張拉耗能件的兩端均與高強拉結筋通過第一限位件連接，高強拉結筋的另一端與第二限位件連接；第一固定件垂直固定于鋼梁翼緣內側，第二固定件垂直固定于鋼梁翼緣外側，在第一固定件和第二固定件靠近鋼柱側設有加強板；高強拉結筋貫穿第一固定件、第二固定件和第三固定件。基于預緊加松弛的設計理念，提前預緊承載力稍小的預張拉耗能件，使其先于主體結構構件耗能，設置一定時間內處于松弛狀態的高強拉結筋，作為梁柱節點的最后一道防線。二者與傳統鋼框架結構協同工作，顯著提升結構韌性。

技術領域

本發明涉及建筑技術領域，具體涉及一種韌性增強的鋼框架結構。

背景技術

隨著社會經濟的持續向好發展，人民群眾對建筑品質的要求與日俱增，因而推動了鋼結構的應用與推廣。鋼結構是天然的裝配式建筑，具有輕質高強、抗震性能好、可循環利用等優勢，完全符合當下綠色低碳發展理念。與此同時，鋼結構機械加工性能良好，節點連接形式多樣，適合建筑工業化生產與裝配式建造。鋼框架結構以其廣泛的適用性，已成為工程應用最為廣泛的鋼結構類型。它即可單獨應用于多高層建筑，也可與剪力墻、核心筒等配合使用，形成各類性能優越的結構體系。

對于鋼框架結構而言，連接節點的性能直接決定了整體結構性能。在北嶺地震和阪神地震中，事故調查人員發現節點的脆性斷裂導致鋼框架結構過早失效，未能充分發揮鋼結構的優良抗震性能。基于此，研究人員提出削弱型節點、加強型節點、半剛性節點等韌性增強方法。削弱型節點是指在梁端設置一定長度的削弱段，使節點塑性區外移至削弱區域，達到保護梁柱節點區域的目的。但是設置削弱段將降低節點的承載能力，因此提出加強型節點。它是指在梁柱節點區域設置加強蓋板或增大翼緣寬度，同樣可以實現塑性區外移，此方法不會降低節點承載力，相反會增加節點承載力。半剛性節點是通過降低節點連接的剛度，增加節點轉動變形能力，避免突然的脆性斷裂破壞。

除地震作用以外，當鋼框架結構遭受汽車撞擊、爆炸、火災等非預期荷載作用時，往往會導致框架柱突然失效，進而引起連鎖反應，最終引起災難性的局部或整體倒塌事故。倒塌過程中失效柱上方的鋼梁將發生較大的向下撓曲變形，進而形成懸鏈線效應抵御不平衡荷載。在此大變形狀態下，失效柱上方的梁柱節點將承受巨大的水平拉力和彎矩作用，現有防御措施主要是附加拉結構件，以此充分發揮鋼梁的懸鏈線效應。附加拉結構件在節點斷裂前不影響節點受力，節點斷裂后附加拉結構件為節點提供二次抗力，當附加拉結構件達到極限抗力時節點最終失效。

基于此，現有鋼框架結構的韌性增強方法主要存在以下缺點：

（a）現有鋼框架結構在受力前期的小變形狀態下，特別是采用半剛性節點時，整體結構基本不耗能，不利于結構抗震。在大變形狀態下，附加拉結構件失效決定了節點的極限抗力，鋼梁的潛在承載能力并未充分激發，更合理的失效模式應為附加拉結構件不失效，而鋼梁在遠離節點區域發生二次斷裂。

（b）塑性變形均集中于局部區域，可參與耗能的材料十分有限，因而結構韌性提升程度有限。鋼梁除端部進入塑性狀態外，其余大部分位置仍處于彈性狀態，材料利用率較低，鋼梁性能并未完全發揮。此外，鋼柱也存在類似問題，塑性變形集中于柱腳，其余大部分位置仍處于彈性狀態。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種韌性增強的鋼框架結構，解決背景技術中提出的至少一個技術問題。

（二）技術方案

本發明采用的技術方案是：

一種韌性增強的鋼框架結構，所述韌性增強的鋼框架結構包括鋼梁和鋼柱；所述鋼梁和鋼柱交接處為梁柱節點；

所述梁柱節點包括連接組件和錨固組件；

所述連接組件包括預張拉耗能件、第一限位件、高強拉結筋和第二限位件，所述預張拉耗能件的兩端均與高強拉結筋通過第一限位件連接，連接位置采用螺紋連接，所述高強拉結筋的另一端與第二限位件連接，連接位置采用焊接或螺紋連接；