[发明专利]一种可更换小跨高比钢深梁的连接结构及安装方法

说明书

本发明公开了一种可更换小跨高比钢深梁的连接结构及安装方法，通过在两个框筒柱上均设置有钢深梁，并在两个钢深梁之间设置耗能梁段，使耗能梁段的截面高度小于钢深梁的截面高度，能够在水平荷载(风荷载或地震)作用下，使结构的塑性变形和损伤主要集中于耗能梁段处，该可更换小跨高比钢深梁连接结构传力直接、可靠，耗能梁段与钢深梁之间采用摩擦型高强度螺栓进行连接，施工方便，构造简单，易于震后拆卸与更换，基本实现了震后钢框筒结构使用功能的快速恢复。符合近年来结构抗震领域研究的潮流，具备良好的经济效益，本发明能够有效改善传统钢框筒结构抗震性能差和震后修复难度大等缺点。

技术领域

本发明属于建筑工程与结构抗震领域，具体涉及一种可更换小跨高比钢深梁的连接结构及安装方法。

背景技术

在诸多高层钢结构抗侧力体系中，钢框筒结构的优点较为突出。钢框筒结构外围框架中的柱很密且裙梁刚度很大，形成密柱深梁体系，在各层楼盖的加劲下，结构能发挥空间整体作用，具有很大的抗侧刚度，且结构内部空间使用灵活，设计和施工相对简单。但是由于钢框筒结构外围框架的柱距很小(约3～4m)且裙梁的截面高度较大(约0.6～1.2m)，导致裙梁的跨高比较小(约3～5)(裙梁后续统称为钢深梁)，因而限制了梁端塑性铰的发展，不利于结构耗散地震能量，这在一定程度上限制了钢框筒结构的推广应用。偏心支撑结构中的剪切型耗能梁段具有良好的塑性变形能力和稳定的耗能能力，且构造简单，易于加工制作。

设置在钢深梁跨中的剪切型耗能梁段与钢深梁之间的连接形式是实现可更换小跨高比钢深梁的关键技术之一。设计的连接形式既要确保结构在水平荷载(风荷载或地震作用)下传力可靠，使设置的剪切型耗能梁段充分发挥耗能优势，又要保证震后耗能梁段易于拆卸与更换，尽快恢复结构的正常使用功能。钢构件的连接形式主要包括焊接与螺栓连接两种。焊接连接刚度大，但其延性相对较差，地震作用下焊缝容易撕裂，抗震性能不如螺栓连接好，且采用焊接连接的耗能梁段不具有可更换性。目前已经存在的两种螺栓连接形式—拼接板连接与腹板-螺栓连接，以往试验研究表明，这两种螺栓连接形式在强烈地震作用下会产生较大的螺栓滑移，连接处刚度较小，不利于耗能梁段充分发挥塑性变形且连接构造复杂，不利于震后耗能梁段的更换。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可更换小跨高比钢深梁的连接结构及安装方法，改善了传统钢框筒结构抗震性能差的缺点。

为了达到上述目的，一种可更换小跨高比钢深梁的连接结构，包括两个框筒柱，两个框筒柱上均设置有钢深梁，两个钢深梁相向设置，钢深梁的端面上设置有钢深梁端板，两个钢深梁间设置有耗能梁段，耗能梁段采用焊接H型钢，且设计为剪切屈服型，耗能梁段的两个端面上均设置有耗能梁段端板，耗能梁段端板与钢深梁端板固定连接，耗能梁段的截面高度小于钢深梁的截面高度，钢深梁的上翼缘放置有混凝土楼板。

耗能梁段端板通过摩擦型高强度螺栓与钢深梁端板固定连接。

耗能梁段上设置有若干耗能梁段加劲肋。

钢深梁上设置有若干钢深梁加劲肋。

钢深梁端板设计厚度大于耗能梁段端板厚度。

框筒柱上设置有若干框筒柱加劲肋。

一种可更换小跨高比钢深梁的连接结构的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，在框筒柱的侧面焊接钢深梁；

步骤二，在钢深梁的端面上焊接钢深梁端板，在耗能梁段的两个端面焊接耗能梁段端板；

步骤三，耗能梁段固定在两个钢深梁之间，使耗能梁段的截面高度小于钢深梁的截面高度；

步骤四，在钢深梁的上翼缘浇筑混凝土楼板。

在框筒柱上焊接框筒柱加劲肋，框筒柱加劲肋的高度与钢深梁翼缘平齐；