[实用新型]一种新型装配式耗能钢框架

说明书

本实用新型提供一种新型装配式耗能钢框架，包括柱、长梁段、短梁段、耗能段。耗能段通过螺栓群连接长梁段和短梁段，以实现钢框架的可装配性。耗能段包括翼缘连接件和腹板连接件，在地震作用下，连接件钢板屈服以耗散能量。翼缘连接件外部设有矩形钢管，以约束其平面外变形，使整体结构具有稳定的承载能力和优良的耗能能力。翼缘连接件的垫板两端设有抗剪装置，可防止翼缘连接件发生滑移，保证了耗能段的耗能性能。地震作用下，本实用新型的主体结构始终保持弹性，塑性变形控制在耗能段，震后替换耗能段即可完成结构的修复。本实用新型提供一种具有优良耗能能力和稳定承载力的装配式钢框架，且能够实现震后可快速修复。

技术领域

本实用新型属于结构工程抗震技术领域，涉及一种新型装配式耗能钢框架。

背景技术

为发挥钢结构延性好，变形和耗能能力强的特点，钢框架通常以“强柱弱梁”为设计原则，在地震作用下使梁端产生塑性铰，形成结构的第一道防线以实现延性破坏。然而，1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中，钢框架梁端并未出现预期的塑性铰，而是在梁柱连接处发生了大量脆性破坏。此后，为避免结构脆性破坏，设计者在梁端设置了削弱区，使变形集中在这一区域以形成塑性铰。虽然削弱型节点可以有效防止钢框架发生脆性破坏，但在结构侧移较大时，其承载力会出现大幅下降，耗能能力十分有限，且地震后结构难以修复。为了提高钢框架的耗能能力，以及改善框架震后的修复问题，设计者将梁段间的削弱区替换为耗能装置。但这种设置耗能装置的钢框架仍存在以下弊端：①传统耗能装置的耗能能力有限，致其钢框架耗能性能较低，且在较大侧移时承载力出现下降；②耗能装置设置在翼缘时会承受很大的水平力，使其螺栓连接处发生滑移，进而降低其耗能性能；③耗能装置的设置方式加大了震后结构修复的难度，难以实现震后快速修复。

以上技术缺陷不仅降低了框架的承载力和耗能能力，而且为震后整体建筑的快速修复带来了较大困难。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述传统的装有削弱型节点的装配式钢框架所存在的问题，提出了一种承载能力稳定，具有良好的耗能能力，震后可快速修复的新型装配式耗能钢框架。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种新型装配式耗能钢框架包括柱1、长梁段2、短梁段3、耗能段；所述的柱1与短梁段3焊接连接，长梁段2和短梁段3通过耗能段螺栓连接，以实现钢框架的可装配性。

所述的耗能段包括两套翼缘连接件和两块腹板连接板4。长梁端和短梁端上、下翼缘分别设置一套翼缘连接件，每套翼缘连接件通过螺栓群连接长梁段2 的翼缘和短梁段3的翼缘。长梁端和短梁端腹板的两侧分别设置一块腹板连接板4，每块腹板连接板4通过螺栓群连接长梁段2的腹板和短梁段3的腹板。

所述的翼缘连接件包括两块垫板5、一块耗能板6、一套矩形钢管7和两套抗剪装置。

所述的垫板5的横截面为矩形，沿长度方向的厚度不变，垫板5沿长度方向按横截面宽度的变化依次为垫板宽段、垫板窄段和垫板渐变段，垫板宽段和垫板窄段之间通过圆弧过渡，垫板渐变段的宽度逐渐减小，垫板渐变段的宽度减小值与其对应长度之比大于1:2。

所述的耗能板6的横截面为矩形，沿长度方向厚度不变，按横截面宽度的变化沿长度方向依次为耗能板宽段、耗能板次宽段、耗能板窄段、耗能板次宽段和耗能板宽段；耗能板宽段和耗能板次宽段之间、耗能板次宽段和耗能板窄段之间都通过圆弧过渡，耗能板窄段中间设有凸起部件；所述凸起部件长度方向分别为圆弧段、水平段和圆弧段，凸起部件的长度占耗能板窄段长度的1/50，凸起部件突出耗能板窄段的宽度为10mm。

所述的耗能板宽段比垫板宽段宽20mm，长20mm；耗能段次宽段的长度比垫板窄段与垫板渐变段的长度之和长20mm；耗能板宽段的中心与垫板宽段的中心相对应且两者焊接连接，耗能板次宽段与垫板窄段和垫板渐变段焊接。