预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架‑支撑体系制造技术

预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架‑支撑体系，包括装配式节点Ⅰ、装配式节点Ⅱ、支撑结构和楼板；装配式节点Ⅰ为装配式预应力柱‑柱拼接节点，位于柱反弯点处，包括预应力拉杆支承板、加劲板、半焊接耳板、腹板拼接板和预应力拉杆；装配式节点Ⅱ为装配式预应力梁‑梁拼接节点，包括悬臂梁段法兰板、中间梁段法兰板和后张拉预应力拉索；支撑结构成对设置在上下相邻的两钢梁之间，每对支撑结构包括支撑杆、支撑杆套筒、下端连接件和上端连接件；楼板包括Ⅰ型板、Ⅱ型板和Ⅲ型板三种类型的预制混凝土楼板；本发明专利技术采用新型预应力钢梁及钢柱拼接节点，提高结构的装配率、实现快速施工，震后可快速修复，快速重建。

The assembly type prestressed connection steel frame can restore the function support system

The assembly type prestressed connection steel frame can restore the function support system, including assembly type I and type II node node assembly, supporting structure and floors; assemble joints I assembled prestressed column column joint, located at the inflection point of column, including prestressed rod supporting plate and stiffened plate, semi welded ear board, web splice plate and prestressed rod; assemble joints II assembly type prestressed beam beam joint, including cantilever beam flange plate, middle beam flange and the post tensioned cable; supporting structure is arranged in pairs between the upper and lower adjacent two beams, each of the supporting structure comprises a supporting rod, connecting a connection rod sleeve, and the upper end at the lower end of the support; the floor including precast concrete floor plate, plate of II and III type three types; the invention adopts new type of prestressed steel beam And steel column splicing node, improve the assembly rate of the structure, realize the rapid construction, after the earthquake can quickly repair, rapid reconstruction.

【技术实现步骤摘要】
预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系
本专利技术属于结构工程领域，具体涉及一种预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系，采用新型预应力钢梁及钢柱拼接节点，可以用于震后功能简单修复后即可使用的新型装配式结构。
技术介绍
2013年1月国务院颁发的《绿色建筑行动方案》提出推动建筑工业化，开发成套的、系列化的、标准化的绿色、环保、节能、可重复利用的装配式结构体系。2016年2月《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例力争达到30%。自汶川地震之后，国内专家建议学校、医院等公共建筑应提高其抗震设防要求并采用钢结构，针对布置规则、利于实现模数化的建筑形式，较为适合采用装配式钢框架结构，从而提高工业化生产效率，以适应灾后短期内快速实施重建工作的需求。与其他建筑材料结构体系相比，钢结构是最适合实现设计标准化、构配件生产工厂化、施工装配化的重要结构类型。但我国对装配式钢框架结构，尤其是多高层装配式钢结构体系的研究仍然处于起步阶段。在装配式钢结构体系中，梁-梁拼接和柱-柱拼接方式是实现体系能否高效装配化的一个关键因素。现有的拼接方式多为H型钢的焊接、螺栓连接或栓焊混合连接。对焊接而言，现场操作效率低、焊接质量难以保证。而螺栓连接在翼缘和腹板处需要量很大，当工程量较大的时候，耗费的人力物力反而体现不出钢结构的优势。因此将传统连接形式用于装配式结构体系是无法满足工业化高效安装的需要的，耗钢量过大，与国家倡导的绿色建筑理念不符，因此对装配式钢结构体系的创新是未来几年的发展方向。专利技术内容本专利技术的目的是提供一种预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系，采用新型预应力钢梁及钢柱拼接节点，提高结构的装配率、实现快速施工，震后可快速修复，快速重建。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系，包括装配式节点Ⅰ、装配式节点Ⅱ、支撑结构和楼板，装配式节点Ⅰ为装配式预应力柱-柱拼接节点，以连接上下相邻的两根钢柱，装配式节点Ⅱ为装配式预应力梁-梁拼接节点，连接悬臂梁段和中间梁段以构成钢梁，楼板体系包括Ⅰ型板、Ⅱ型板和Ⅲ型板三种类型的预制混凝土楼板；装配式节点Ⅰ位于柱反弯点处，包括预应力拉杆支承板、加劲板、半焊接耳板、腹板拼接板和预应力拉杆，在两根钢柱连接处的前后腹板位置各设置相连接的腹板拼接板；在两根钢柱上各焊接一块预应力拉杆支承板，并在预应力拉杆支承板一侧焊接加劲板；预应力拉杆的两端分别固定在预应力拉杆支承板上，以施加预拉力，将两钢柱连接；在预应力拉杆支承板；所述半焊接耳板的两端分别连接在两钢柱同侧的翼缘上；装配式节点Ⅱ包括悬臂梁段法兰板、中间梁段法兰板和后张拉预应力拉索，悬臂梁段一端与钢柱焊接，另一端安装悬臂梁段法兰板；中间梁段的两端各安装中间梁段法兰板，并且悬臂梁段法兰板与中间梁段法兰板上设有相对应的预留孔，由螺栓将二者连接；所述后张拉预应力拉索一端依次穿过悬臂梁段法兰板和中间梁段法兰板上的预留孔，另一端穿过钢柱的翼缘或贯穿钢柱后依次穿过钢柱另一侧装配式节点Ⅱ中的悬臂梁段法兰板和中间梁段法兰板上的预留孔，在后张拉预应力拉索的两端施加预紧力，将悬臂梁段和中间梁段连接；所述支撑结构成对设置在上下相邻的两钢梁之间，每对支撑结构包括支撑杆、支撑杆套筒、下端连接件和上端连接件，上端连接件固定在上方钢梁的中间梁段上，下端连接件固定在下方钢梁的梁柱节点处，支撑杆的两端安装支撑杆套筒后分别与下端连接件和上端连接件连接，以形成斜支撑。进一步的，所述Ⅰ型板、Ⅱ型板和Ⅲ型板上均设有锚栓孔，供锚栓将其固定在钢梁上。进一步的，所述的下端连接件的板面与梁柱节点处的钢梁和钢柱的翼缘两两垂直焊接。进一步的，所述的上端连接件由两个L型支撑件与垂直连接板构成，两个L型支撑件固定连接后，在每个L型支撑件上焊接垂直连接板，并在垂直连接板上设有连接支撑杆套筒的连接孔；所述L型支撑件采用角钢或由两块钢板垂直焊接而成，角钢的肢尖、肢背或两块钢板上分别开孔。进一步的，在所述楼板的上下两面的端部分别用螺栓连接压型钢板，并且相邻的楼板中，其中一块楼板上下两面的压型钢板构成收口结构，另一块楼板上下两面的压型钢板构成与所述收口结构相配合的开口结构，使两块楼板扣接卡合。进一步的，所述连接腹板拼接板的螺栓为摩擦型的腹板抗剪高强度螺栓。进一步的，所述半焊接耳板一端焊接在一根钢柱的一侧翼缘上，另一端通过螺栓固定在另一根钢柱同侧的翼缘上。本专利技术所提的预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系是装配式钢框架结构体系的一种新型结构体系，采用上述技术方案后，本专利技术有如下有益效果：1、装配式节点Ⅰ受力机制明确，对预应力拉杆施加预拉力后，将对翼缘铣平端面产生顶紧作用，并产生预压力；在对预应力拉杆施加预拉力时，会对螺栓孔周围的预应力拉杆支承板产生局部压应力，因此焊接在预应力拉杆支承板下部的加劲板可防止支承板发生屈曲变形；整个节点构造体系可以形成合力的传力路径，整体性好、变形较小，保证了柱抗弯刚度的连续性；拼接处采用的半焊接耳板，可以避免现场焊接质量的不可控性，又可以充分发挥耳板的加强作用。2、装配式节点Ⅱ中所述的后张拉预应力拉索和法兰板连接方式共同发挥作用，简化了节点构造，便于安装时就位和调整,节省了拼装时间；同时克服了普通节点耗费现场劳动力的缺点，降低了施工成本并缩短了工期，符合工业化建筑发展的趋势；当大量节点同时施工时，此优点体现更为明显。3、本专利技术所提的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系可以在大震后通过重新张拉后张拉预应力拉索使结构恢复原位，并更换支撑；采用这样的新型体系后即使结构在经历地震发展塑性后，仍然能够快速修复，并恢复到原来位置，实现震后快速重建。4、将预制混凝土楼板划分为三种类型，安装时按照位置的不同选择相应的板块；先将板的洞口对准钢柱上端，之后下落支梁上，将梁翼缘和板上的预留孔对准后安装锚栓；之后将板边缘的压型钢板用锚栓连接并扣牢；板单元采用以上施工方法按照迅速，与装配式钢框架形成一个完整的装配式体系，大大缩短了安装时间。5、本专利技术采用高延性的金属杆件作为支撑杆件，与后张拉预应力拉索共同组成装配式体系的耗能元件，有效地提高了装配式钢框架的整体抗震性能。6、本专利技术所有构件全部在工厂加工完成，现场吊装拼接效率高；节点和体系设计合理，大大提高了结构的整体装配率。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是楼板三种类型的拼装图；图3是装配式节点Ⅰ的结构示意图；图4是装配式节点Ⅰ在钢框架边柱处的结构拆分图；图5是装配式节点Ⅰ在钢框架中柱处的结构拆分图；图6是装配式节点Ⅱ的结构及拼装示意图；图7是支撑结构上部的结构拆分图；图8是Ⅰ型板连接三维图；图9是Ⅱ型板连接三维图；图10是Ⅲ型板连接三维图；图11是楼板与梁的连接示意图；图12是楼板之间的连接示意图；图中标记：1、装配式节点Ⅰ，101、预应力拉杆支承板，102、加劲板，103、半焊接耳板，104、腹板拼接板，105、腹板抗剪高强度螺栓，106、预应力拉杆，107、柱加劲板；2、装配式节点Ⅱ，201、悬臂梁段法兰板，202、中间梁段法兰板，203、后张拉预应力拉索；3、支撑结构，301、本文档来自技高网...

【技术保护点】
预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架‑支撑体系，包括装配式节点Ⅰ（1）、装配式节点Ⅱ（2）、支撑结构（3）和楼板（4），装配式节点Ⅰ（1）为装配式预应力柱‑柱拼接节点，以连接上下相邻的两根钢柱（5），装配式节点Ⅱ（2）为装配式预应力梁‑梁拼接节点，连接悬臂梁段（601）和中间梁段（602）以构成钢梁（6），楼板（4）包括Ⅰ型板（401）、Ⅱ型板（402）和Ⅲ型板（403）三种类型的预制混凝土楼板；其特征在于：装配式节点Ⅰ（1）位于柱反弯点处，包括预应力拉杆支承板（101）、加劲板（102）、半焊接耳板（103）、腹板拼接板（104）和预应力拉杆（106），在两根钢柱（5）连接处的前后腹板位置各设置相连接的腹板拼接板（104）；在两根钢柱（5）上各焊接一块预应力拉杆支承板（101），在预应力拉杆支承板（101）一侧设置加劲板（102）；预应力拉杆（106）的两端分别固定在预应力拉杆支承板（101）上，以施加预拉力，将两钢柱（5）连接；所述半焊接耳板（103）的两端分别连接在两钢柱（5）同侧的翼缘上；装配式节点Ⅱ（2）包括悬臂梁段法兰板（201）、中间梁段法兰板（202）和后张拉预应力拉索（203），悬臂梁段（601）一端与钢柱（5）焊接，另一端安装悬臂梁段法兰板（201）；中间梁段（602）的两端各安装中间梁段法兰板（202），并且悬臂梁段法兰板（201）与中间梁段法兰板（202）上设有相对应的预留孔，由螺栓将二者连接；所述后张拉预应力拉索（203）一端依次穿过悬臂梁段法兰板（201）和中间梁段法兰板（202）上的预留孔，另一端穿过钢柱（5）的翼缘或贯穿钢柱（5）后依次穿过钢柱（5）另一侧装配式节点Ⅱ（2）中的悬臂梁段法兰板（201）和中间梁段法兰板（202）上的预留孔，在后张拉预应力拉索（203）的两端施加预紧力，将悬臂梁段（601）和中间梁段（602）连接；所述支撑结构（3）成对设置在上下相邻的两钢梁（6）之间，每对支撑结构（3）包括支撑杆（301）、支撑杆套筒（302）、上端连接件（303）和下端连接件（304），上端连接件（303）固定在上方钢梁（6）的中间梁段（602）上，下端连接件（304）固定在下方钢梁（6）的梁柱节点处，支撑杆（301）的两端安装支撑杆套筒（302）后分别与上端连接件（301）和下端连接件（302）连接，以形成斜支撑。...

【技术特征摘要】
1.预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系，包括装配式节点Ⅰ（1）、装配式节点Ⅱ（2）、支撑结构（3）和楼板（4），装配式节点Ⅰ（1）为装配式预应力柱-柱拼接节点，以连接上下相邻的两根钢柱（5），装配式节点Ⅱ（2）为装配式预应力梁-梁拼接节点，连接悬臂梁段（601）和中间梁段（602）以构成钢梁（6），楼板（4）包括Ⅰ型板（401）、Ⅱ型板（402）和Ⅲ型板（403）三种类型的预制混凝土楼板；其特征在于：装配式节点Ⅰ（1）位于柱反弯点处，包括预应力拉杆支承板（101）、加劲板（102）、半焊接耳板（103）、腹板拼接板（104）和预应力拉杆（106），在两根钢柱（5）连接处的前后腹板位置各设置相连接的腹板拼接板（104）；在两根钢柱（5）上各焊接一块预应力拉杆支承板（101），在预应力拉杆支承板（101）一侧设置加劲板（102）；预应力拉杆（106）的两端分别固定在预应力拉杆支承板（101）上，以施加预拉力，将两钢柱（5）连接；所述半焊接耳板（103）的两端分别连接在两钢柱（5）同侧的翼缘上；装配式节点Ⅱ（2）包括悬臂梁段法兰板（201）、中间梁段法兰板（202）和后张拉预应力拉索（203），悬臂梁段（601）一端与钢柱（5）焊接，另一端安装悬臂梁段法兰板（201）；中间梁段（602）的两端各安装中间梁段法兰板（202），并且悬臂梁段法兰板（201）与中间梁段法兰板（202）上设有相对应的预留孔，由螺栓将二者连接；所述后张拉预应力拉索（203）一端依次穿过悬臂梁段法兰板（201）和中间梁段法兰板（202）上的预留孔，另一端穿过钢柱（5）的翼缘或贯穿钢柱（5）后依次穿过钢柱（5）另一侧装配式节点Ⅱ（2）中的悬臂梁段法兰板（201）和中间梁段法兰板（202）上的预留孔，在后张拉预应力拉索（203）的两端施加预紧力，将悬臂梁段（601）和中间梁段（602）连接；所述支撑结构（3）成对设置在上下相邻的两钢梁（6）之间，每对支撑结构（3）包括支撑杆（301）、支撑杆套筒（302）、上端连接件（303）和下端连接件（304），上端连接件（303）固定在上方钢梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦燏烽，赵果，郭学儒，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41