[发明专利]一种梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架

说明书

本发明公开了一种梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架，包括至少一个结构单元，结构单元包括框架柱、工字钢梁、通长钢板、上垫板、下垫板、高强螺栓和蝶形垫片，所述工字钢梁的两端通过翼缘板与框架柱连接，所述通长钢板的两端与框架柱分别焊接，所述上垫板焊接在工字钢梁外侧，所述下垫板位于通长钢板下侧，所述高强螺栓用于将工字钢梁、通长钢板、和上垫板、下垫板连接为一体，连接面两侧均设置坡度，所述蝶形垫片套在高强螺栓上。将本发明应用到钢框架后可以使结构在强震下同时实现复位耗能能力，有效降低震后产生的经济损失。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架。

背景技术

传统钢框架是基于抗倒塌设计理念而被广泛采用的抗侧力延性体系，其基本设计思想是控制主体结构的最大层间位移角，通过“强柱弱梁”等设计准则来满足地震时的变形需求，从而避免强震时结构的倒塌，但同时梁端的这种屈服耗能机制会造成结构的严重损坏和残余变形，给震后带来巨大的经济损失。因此，如何在地震发生后使建筑物具有良好的恢复功能，引起了国际地震工程界的广泛关注。不同地区的学者先后提出了“可恢复功能抗震结构”的概念，指出抗震思想应从“抗倒塌设计”转为“可修复设计”。目前框架结构主要采用后张预应力节点来实现自恢复的能力，框架梁与框架柱通过张拉预应力筋和附加耗能器装配成整体。预应力筋和耗能器不仅作为梁柱间的可靠连接，还在地震过程中分别为节点提供稳定的弹性恢复力和耗能能力，使结构的主体构件基本保持弹性。虽然后张预应力节点在试验中展现出较为良好的自复位性能，但以下问题制约了其在实际工程中的应用：(1)随着梁柱节点张开，框架柱距会变大，导致楼面系统的开裂，随着结构跨数的增多还会产生累积效应；(2)预应力筋的张拉和耗能器的安装均需在施工现场进行，容易受到施工误差的影响。本发明将缝隙张开闭合机制引入了梁内，不仅便于工厂一体化预制，还避免了变形过程中框架柱间距的改变，实现了“可恢复功能”、“结构变形协调”与“工厂预制”的有效兼容。

发明内容

技术问题：本发明提供一种可以有效避免传统结构震后残余变形的梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架。

技术方案：本发明的梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架，包括至少一个结构单元，所述结构单元包括两个框架柱、一个工字钢梁、一个通长钢板、两个上垫板、两个下垫板、多个高强螺栓、多个蝶形垫片和两个翼缘连接板，所述工字钢梁的两端通过翼缘钢板与框架柱连接，工字钢梁与框架柱之间预留一定间隙使翼缘连接板的一侧悬挑出梁截面，所述通长钢板的两端与框架柱进行焊接，所述上垫板焊接在工字钢梁外侧，所述下垫板位于通长钢板下侧，所述高强螺栓用于将工字钢梁、通长钢板、上垫板和下垫板连接为一体，上垫板和下垫板的几何构造相同，所述蝶形垫片套在高强螺栓上。

进一步的，本发明的梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架，其特征在于，所述工字钢梁的上翼缘在与翼缘板相连处预留有多个上螺栓孔，下翼缘在与通长钢板、上垫板和下垫板相连处预留有多个下螺栓孔。

进一步的，本发明的梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架，其特征在于，所述通长钢板在与上垫板和下垫板相连处设置有凸起摩擦面，每个摩擦面包括凸起段平面、凸起段坡面和横向滑槽。

进一步的，本发明的梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架，其特征在于，所述上垫板在与工字钢梁、通长钢板和下垫板相连处设置有凹陷摩擦面，每个摩擦面包括凹陷段平面、凹陷段坡面和垫板螺栓孔。

进一步的，本发明的梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架，该结构包括在竖直方向上依次连接并共用一个框架柱的多个结构单元。

进一步的，本发明的梁内设置摩擦耗能自复位装置的钢框架，该结构包括在水平方向上依次连接的多个结构单元，两相邻结构单元共用一根框架柱。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：