[发明专利]单跨框架的外附钢支撑框架加固结构及配套设计施工方法

说明书

本发明单跨框架的外附钢支撑框架加固结构及配套设计施工方法，主要由加固结构、加固结构悬挑梁、钢支撑框架、现浇基础、悬挑梁固定端节点、悬挑梁自由端节点和自复位钢拉索组成。本发明的单跨框架的外附钢支撑框架加固结构及配套设计施工方法在地震作用下的残余变形很小，耗能能力强；新加的钢支撑框架大大提高主体结构的抗侧刚度，增加结构的冗余约束，以达到加固效果；体系拼接部位均采用螺栓连接，能够实现在工厂生产、现场拼装，缩短了现场工期。该加固方法具有抗震能力强、施工质量高、工期短等优点。

技术领域

本发明涉及土木工程抗震结构体系领域领域，特别是涉及单跨框架的外附钢支撑框架加固结构及配套设计施工方法。

背景技术

为达到良好的采光和通风效果，较多的中小学校舍和宿舍采用了单边悬挑走廊的建筑形式，而这类建筑也相应采用了单跨框架的结构形式。单跨框架作为框架结构的特殊形式，具有抗侧刚度小，耗能能力弱，缺乏冗余约束的缺点，在遭遇强烈地震时，很容易发生由于少数竖向构件破坏引发的结构整体倒塌。在国内外历次的地震中，这种单跨框架结构体系损失惨重，因此在5.12汶川地震以后，抗震鉴定标准(GB50023-2009)明确了学校建筑不应采用单跨框架结构，且必须对既有单跨框架进行抗震加固以提高其抗震能力。

回顾既有建筑抗震加固方法，其技术已经经历了增设构件或增强构件的“抗震”发展阶段，主要有增设抗震墙、增设框架柱、增设钢支撑和粘贴碳纤维布等，这些加固方法能够增加结构的抗侧刚度，提高抗震承载力，增加了结构的超静定次数，但普遍存在原有建筑构件破坏大、影响正常使用和减少内部使用空间等弊端；随后，又经历了以增设阻尼器或隔震支座为主要加固方法的“控制”发展阶段，目前振动控制技术发展日趋成熟，隔震和消能减振的“控制”理念逐渐为业主所接受，相当的工程应用已经完成；而基于“自复位”理念的外附子结构加固方法，工程应用较少，亟需深入开展相应的技术开发，从而为其进一步的推广应用奠定基础。“自复位”结构是指放松构件间约束或结构与基础间约束，使构件间或结构与基础接触面处仅有受压能力而无受拉能力，结构在地震作用下发生摇摆，通过自重或预应力使结构复位，形成摇摆结构及自复位结构。基于这种思路人们先后开发了一些“自复位”结构体系或构件：一种基于超弹性形状记忆合金的自复位连梁(CN 108222369A)，一种底部铰支低损伤自复位剪力墙(CN 110005091A)，一种消能减震摇摆钢框架(CN208518078U)，拉索复合阻尼自复位耗能管线抗震支架(CN 209925855U)等。这些“自复位”结构体系不仅提高了原框架结构的抗震性能，而且加固工程量和震后修复需求大幅度减小。

近年来，装配式建筑以其工业化程度高、环境污染小等优势得到了大力推广，人们设计了多种预制装配式加固方法，如轻钢受弯构件的CFRP预应力装配式加固方法及加固组件(CN108560943A)，一种装配式钢支撑框架加固砌体承重墙及加固施工方法(CN107460972A)等。这些装配式加固方法通过现场装配的施工方式，又极大地提高施工质量和效率，并实现绿色、节能建造。

因此，利用钢结构框架工业化程度高的特点，并结合自复位结构体系的优势，针对单面悬挑走廊的单跨框架这一典型结构形式，提出一种单跨框架的外附钢支撑框架加固技术与连接构件改造方法，将工业化建筑和自复位结构体系的理念融为一体，能够为既有单跨框架的加固改造提供一个新的思路。

发明内容