[发明专利]一种带法兰盘的自复位钢框架偏心支撑体系

说明书

本发明涉及一种带法兰盘的自复位钢框架偏心支撑体系，属于结构工程领域。本发明的主要构件和连接装置可在工厂内生产，现场安装，大大缩短施工周期，提高了施工质量和经济效益；上翼缘盖板设置成内盖板式进行翼缘盖板鼓曲幅值控制；下翼缘盖板设置成外盖板式，具有良好的性能可视性及更换可判性；通过两个带悬臂梁段的方钢管上柱的悬臂梁段、工字梁段、两组第一连接装置和两组自复位装置共同发挥作用，提高节点的整体承载力且可避免自复位装置中拉索预张力过大对工字梁段的超应力负荷；通过针对性设计可使地震荷载作用下结构的破坏位置发生在易于更换的高强螺栓及连接板等耗能构件处，便于震后修复，适应于可恢复功能的装配式钢结构的发展需求。

技术领域

本专利涉及一种带法兰盘的自复位钢框架偏心支撑体系，属于结构工程技术领域。

背景技术

随着城市化进程的加快，建筑领域的发展及技术水平不断提升，加之环境污染及资源浪费问题的影响，传统建筑体系存在的环保性差的缺陷逐渐暴露，绿色装配式钢结构，开始成为了建筑体系的主要类型。与传统体系相比，该体系在施工质量、施工效率等方面，均具有显著的优势。“搭积木”是一种具有代表性的施工方法，极大程度上加快了施工速度，节约了工程资金。将其应用到各类建筑体系的设计与开发中，是建筑领域未来发展的主要趋势。

框架体系设计不合理，使结构在地震荷载作用下发生脆性破坏加重地震灾害，威胁人民生命财产安全。现有研究表明，通过合理的节点的设计可以有效提高节点承载力，保护主体结构，实现震后快递修复，减少经济损失，满足“强节点弱构件”的设计要求；同时，楼板与梁段预组装后运至施工现场进行拼装可大大节省现场混凝土浇筑的时间；此外，传统框架体系破坏后修复难度大或无法修复带来的损失十分巨大，迫切需要一种地震后无需修复或稍加修复即可恢复使用功能的可恢复功能结构，这也成为了近年来国际地震工程领域的研究热点。可恢复功能框架结构不仅能够在地震中保护人们的生命财产安全，而且在地震后也能尽快恢复其使用功能，因此亟需将可恢复功能结构的理念落实于新结构的研发设计工作中，以实现建筑从单一追求抗倒塌能力向兼顾震后可修复能力的转变。为满足以上需求，本发明专利提出了一种带法兰盘的自复位钢框架偏心支撑体系。

本发明专利提出的一种带法兰盘的自复位钢框架偏心支撑体系。通过两个带悬臂梁段的方钢管上柱的悬臂梁段、工字梁段、两组第二连接装置和两组自复位装置共同发挥作用，可有效提高悬臂梁段和工字梁段交接处的整体承载力且可减小自复位装置中拉索预张力对工字梁段的超应力负荷；引进中间耗能梁段、工字斜撑段和斜支撑，可提高结构延性和安全性。

发明内容

本发明提出一种带法兰盘的自复位钢框架偏心支撑体系，属于结构工程技术领域。

该体系创新点在于带悬臂梁段的上方钢管柱和工字梁段通过第一连接装置连接时，上翼缘盖板内置，下翼缘盖板外置，倒L型腹板剪切板将上翼缘盖板顶紧，安装后悬臂梁段和工字梁段不留缝隙；上翼缘盖板内置能使上翼缘外混凝土更加平整，而下翼缘盖板设置成外盖板式，可作为普通梁段在安装过程中的支托，同时也便于节点在使用过程中对翼缘盖板屈曲变形进行观测，具有良好的性能可视性及更换可判性；倒L型腹板剪切板将上翼缘盖板顶紧，可有效提高连接处的承载力且可减小自复位装置中拉索预张力对工字梁段的超应力负荷，还可通过拧松螺栓还原翼缘的残余变形；悬臂梁段和工字梁段顶紧，安装后不留缝隙，防止由于梁端转动引起的拉索预应力损失，通过实际计算合理设计拉索预张力，使结构最大程度地控制塑性变形的发展和损伤的积累，从而使结构具有良好的抗震性能和复位能力。

该体系的特点还有：带悬臂梁段和法兰盘的方钢管中柱与带悬臂梁段的方钢管上柱采用法兰盘和高强螺栓连接，实现结构模块化，符合装配式钢结构的发展方向；两个带悬臂梁段的方钢管上柱的悬臂梁段、工字梁段、两组第一连接装置和两组自复位装置共同发挥作用能实现结构的震后自行复位、减小残余变形、延缓结构主要受力构件损伤进程，保证结构耗散地震能量的预定性态设计目标并降低震后修复成本，是钢结构发展的新方向。本发明不限于这里的具体构造方案，技术人员根据本发明的提示，不脱离本发明范畴所作的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。