一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种装配式自复位钢框架‑钢板剪力墙结构，包括首层模块和竖向连续布置在首层模块上方的上部模块；首层模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、竖向预应力钢绞线、水平向预应力钢绞线、固定连接部、抗剪连接部、底座、限位支架；上部模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、抗剪连接部、水平向预应力钢绞线。当结构遭受地震荷载作用时，通过低强度钢板剪力墙的塑性变形耗散地震能量，保证主体结构在震后仍处于弹性状态，竖向预应力钢绞线及水平向预应力钢绞线为结构提供复位刚度使结构自动复位，震后只需更换耗能构件建筑即可继续使用。本实用新型专利技术涉及结构工程技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构
本专利技术涉及结构工程
，具体涉及一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构。
技术介绍
以钢板剪力墙作为耗能构件的传统钢框架结构，其梁柱节点或柱脚节点形式通常为刚接或半刚接，当结构遭受水平地震作用时，由钢板剪力墙耗散大量地震能量，从而保护主体结构免受破坏。但传统钢框架的抗弯节点形式导致结构震后残余变形较大而必须对结构进行修复或重建。随着建筑结构性能化要求的提高，人们不再仅仅满足于中震可修、大震不倒的抗震设防目标，而是期望结构在震后能够快速恢复使用，减少经济损失。自复位结构体系因具有震后残余变形小、结构主体保持弹性、且只需更换耗能构件即可使建筑重新投入使用的特点而受到广泛关注。具有自复位功能的钢框架结构是将传统的抗弯梁柱节点采用后张拉节点来代替，沿梁长布置的钢绞线为结构提供复位刚度，由内置钢板剪力墙作为耗能构件。现有自复位钢框架节点形式虽然在震后具有良好的复位性能，但在地震作用时梁柱节点脱开造成的框架扩展效应却极少考虑。因此，为保证结构在震后具有良好复位能力的同时，减小框架扩展效应对框架柱的影响，迫切需要研发适合于减小框架扩展效应的自复位钢框架-钢板剪力墙结构新型节点。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构，在控制结构扩展效应的同时，耗能能力更强，结构的自复位性能效果更好。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构，包括布置于首层并遵循规则、对称布置原则的首层模块和竖向连续布置在首层模块上方的上部模块；首层模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、竖向预应力钢绞线、水平向预应力钢绞线、固定连接部、抗剪连接部、底座、限位支架；框架梁和框架柱构成钢框架，钢框架中间安装内置钢板剪力墙；限位支架安装在底座上，框架柱的下端卡在限位支架内；沿着框架柱柱长布置的竖向预应力钢绞线上端锚固在该框架柱的顶部，下端锚固在底座上，通过对竖向预应力钢绞线施加初始预应力将框架柱与底座压紧连接；上端的框架梁两端通过抗剪连接部与框架柱连接，沿着该框架梁梁长布置的水平向预应力钢绞线的两端锚固在框架柱的外侧，通过对水平向预应力钢绞线施加初始预应力将该框架梁与框架柱压紧连接；下端的框架梁两端通过固定连接部与框架柱固定连接；上部模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、抗剪连接部、水平向预应力钢绞线；框架梁与框架柱的连接方式同首层模块的上端框架梁与框架柱的连接方式；上部模块的框架柱、框架梁构成钢框架，钢框架中间安装内置钢板剪力墙。作为一种优选，抗剪连接部包括抗剪连接板和抗剪连接螺栓；抗剪连接板为带椭圆长孔的矩形板，一端与框架柱的柱翼缘采用围焊连接，抗剪连接板与框架梁的梁腹板通过抗剪连接螺栓连接。作为一种优选，固定连接部包括角钢连接板和高强螺栓；角钢连接板的一端与框架柱固定；角钢连接板与框架梁通过高强螺栓固定。作为一种优选，框架柱的外侧设有锚垫板；每根框架梁对应装有至少两根水平向预应力钢绞线，水平向预应力钢绞线在框架梁的梁腹板两侧对称设置且沿梁长布置并锚固于框架柱外侧的锚垫板上；框架梁和框架柱之间设有梁端垫板。作为一种优选，首层模块的框架柱的顶部设有锚固板；每根框架柱对应装有至少两根竖向预应力钢绞线，竖向预应力钢绞线在框架柱的柱腹板两侧对称设置且沿柱长布置并锚固在底座及首层框架柱顶部锚固板上。作为一种优选，内置钢板剪力墙与钢框架之间通过两边连接或四边连接；两边连接时内置钢板剪力墙仅与上下框架梁连接，且内置钢板剪力墙的侧边焊接侧边加劲肋。作为一种优选，钢框架内侧与连接板通过高强螺栓或焊接连接，鱼尾板再与连接板焊接，内置钢板剪力墙与鱼尾板通过高强螺栓或焊接连接。作为一种优选，首层模块的上端框架梁的两端和上部模块的框架梁的两端均设有翼缘加强板；首层模块的框架柱的下端设有柱脚翼缘加强板和柱脚加劲肋；框架柱在节点域位置设有横向加劲肋和柱腹板加强板。作为一种优选，内置钢板剪力墙采用低屈服点钢或软钢。作为一种优选，内置钢板剪力墙为平钢板剪力墙、带缝钢板剪力墙、防屈曲钢板剪力墙、带菱形孔钢板剪力墙、波纹钢板剪力墙或组合钢板剪力墙；采用波纹钢板剪力墙时，截面为三角形、梯形、正弦波形、余弦波形、圆弧形或矩形。总的说来，本专利技术具有如下优点：本专利技术提出的一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构，分为首层模块和上部模块，首层模块由框架柱、框架梁、抗剪连接板及水平向预应力钢绞线组成的后张拉梁柱节点与由框架柱、底座及竖向预应力钢绞线组成的柱脚节点及内置钢板剪力墙组成；上部模块由框架柱、框架梁、抗剪连接板及水平向预应力钢绞线组成的后张拉梁柱节点及内置钢板剪力墙组成；由于初始预应力的存在，在正常使用时处于压紧状态，在遭受水平地震荷载或风荷载作用时，随着荷载的增大梁柱节点及柱脚节点缓缓脱开，节点脱开之后由抗剪连接板传递的水平向剪力主要由内置钢板剪力墙来承担，且由低屈服点钢或软钢组成的内置钢板剪力墙优先屈服耗散地震能量；震后后张拉梁柱节点通过预应力钢绞线随节点脱开逐渐伸长提供的恢复力使结构自动复位，柱脚节点在结构自重及预应力钢绞线恢复力作用下自动复位；后张拉柱脚节点在水平荷载作用下的节点脱开一方面减小了柱底应力，一方面降低了传统柱脚固结带来的框架扩展效应，保证框架柱主要用来承受竖向荷载，采用带有椭圆长孔的抗剪连接板连接的后张拉梁柱节点有效的将水平向荷载作用下的剪力由主体结构传递给内置钢板剪力墙，保证主体结构在震后仍保持弹性，震后只需更换内置钢板剪力墙即可使建筑恢复使用。将后张拉梁柱节点与柱脚节点相结合应用于自复位结构体系不仅使结构的复位效果更好，而且减小了框架扩展效应，同时也减小了框架柱截面尺寸要求。附图说明图1为本专利技术首层模块示意图。图2为本专利技术首层模块的框架柱及附属构件相互位置关系示意图。图3为本专利技术首层模块的框架梁正立面示意图。图4为本专利技术首层模块的内置钢板剪力墙及相关连接构件示意图。图5为图4的横断面图。图6为本专利技术首层模块的后张拉梁柱节点详图。图7为图6中A-A剖面视图。图8为图6中B-B剖面视图。图9为本专利技术首层模块的柱脚后张拉节点详图。图10为图9在受水平侧向荷载作用时的变形示意图，倾角为θ。图11为本专利技术上部模块示意图。图12为本专利技术上部模块的框架柱及附属构件相互位置关系示意图。图13为本专利技术上部模块的框架梁正立面示意图。图14为本专利技术上部模块的内置钢板剪力墙及相关连接构件示意图。图15为本专利技术上部模块的后张拉梁柱节点详图。图16为图15中A-A剖面视图。图17为图15中B-B剖面视图。图18为一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构布置俯视图，其中a为长度，b为宽度。图19为一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构布置立面图，其中H为高度。图20为本专利技术以单榀单跨三层结构为例将首层模块和上部模块组装之后示意图。图中，1-框架柱，2-框架梁，3-内置钢板剪力墙，4-竖向预应力钢绞线，5-水平向预应力钢绞线，6-锚固板支架，7-锚固板，8-翼缘加强板，9-连接板与梁翼缘连接用高强螺栓，10-连接板，11-锚垫板，12-节点域横向加劲肋，13-加强板与柱腹板连接用高强螺栓，14-节点域柱腹板加强板，15-梁端垫板，16-抗剪连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式自复位钢框架‑钢板剪力墙结构，其特征在于：包括布置于首层并遵循对称布置原则的首层模块和竖向连续布置在首层模块上方的上部模块；首层模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、竖向预应力钢绞线、水平向预应力钢绞线、固定连接部、抗剪连接部、底座、限位支架；框架梁和框架柱构成钢框架，钢框架中间安装内置钢板剪力墙；限位支架安装在底座上，框架柱的下端卡在限位支架内；沿着框架柱柱长布置的竖向预应力钢绞线上端锚固在该框架柱的顶部，下端锚固在底座上，通过对竖向预应力钢绞线施加初始预应力将框架柱与底座压紧连接；上端的框架梁两端通过抗剪连接部与框架柱连接，沿着该框架梁梁长布置的水平向预应力钢绞线的两端锚固在框架柱的外侧，通过对水平向预应力钢绞线施加初始预应力将该框架梁与框架柱压紧连接；下端的框架梁两端通过固定连接部与框架柱固定连接；上部模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、抗剪连接部、水平向预应力钢绞线；框架梁与框架柱的连接方式同首层模块的上端框架梁与框架柱的连接方式；上部模块的框架柱、框架梁构成钢框架。

【技术特征摘要】
1.一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构，其特征在于：包括布置于首层并遵循对称布置原则的首层模块和竖向连续布置在首层模块上方的上部模块；首层模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、竖向预应力钢绞线、水平向预应力钢绞线、固定连接部、抗剪连接部、底座、限位支架；框架梁和框架柱构成钢框架，钢框架中间安装内置钢板剪力墙；限位支架安装在底座上，框架柱的下端卡在限位支架内；沿着框架柱柱长布置的竖向预应力钢绞线上端锚固在该框架柱的顶部，下端锚固在底座上，通过对竖向预应力钢绞线施加初始预应力将框架柱与底座压紧连接；上端的框架梁两端通过抗剪连接部与框架柱连接，沿着该框架梁梁长布置的水平向预应力钢绞线的两端锚固在框架柱的外侧，通过对水平向预应力钢绞线施加初始预应力将该框架梁与框架柱压紧连接；下端的框架梁两端通过固定连接部与框架柱固定连接；上部模块包括框架柱、框架梁、内置钢板剪力墙、抗剪连接部、水平向预应力钢绞线；框架梁与框架柱的连接方式同首层模块的上端框架梁与框架柱的连接方式；上部模块的框架柱、框架梁构成钢框架。2.按照权利要求1所述的一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构，其特征在于：抗剪连接部包括抗剪连接板和抗剪连接螺栓；抗剪连接板为带椭圆长孔的矩形板，一端与框架柱的柱翼缘采用围焊连接，抗剪连接板与框架梁的梁腹板通过抗剪连接螺栓连接。3.按照权利要求1所述的一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构，其特征在于：固定连接部包括角钢连接板和高强螺栓；角钢连接板的一端与框架柱固定；角钢连接板与框架梁通过高强螺栓固定。4.按照权利要求1所述的一种装配式自复位钢框架-钢板剪力墙结构，其特征在于：框架柱的外侧设有锚垫板；每根框架梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭平，周林丽，滕晓飞，陈洋洋，张颖，龙耀球，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：新型
国别省市：广东,44