抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架及构建方法技术

本发明专利技术公开了一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架及构建方法，框架结构在混凝土基础上进行构建，包括钢管混凝土柱、角钢支撑、连接螺杆、限位组件、锚杆、型钢混凝土梁、梁端部外伸预埋钢梁、拉杆和耗能组件；本发明专利技术设置若干个碟形弹簧组在梁端部外伸预埋钢梁中部并排放置，通过拉杆连接梁柱节点，并在梁上、下部翼缘设置耗能组件，柱底放置在混凝土基础的凹槽中，锚杆下端锚固在混凝土基础中，穿过角钢支撑和限位装置，碟形弹簧组安装在角钢支撑上部的锚杆顶端，本发明专利技术在强震作用下梁柱可以保持弹性，能有效减小结构在地震作用下的残余变形，实现了外置耗能和自复位组件的可更换性。

Aseismic and ductile concrete-filled steel tubular column and steel reinforced concrete beam frame and its construction method

【技术实现步骤摘要】
抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架及构建方法
本专利技术涉及抗震结构体系
，更具体的说是涉及一种预制装配式抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁构成的框架及其构建方法。
技术介绍
近年来，以减小建筑结构震后残留变形为目标、有效控制结构最大变形的自复位结构，逐渐成为国内外研究的热点，但现在的混凝土结构往往在地震后会因为主体结构发生较大的塑性变形而导致结构维修不易，有些结构甚至无法完全修复而不能继续使用。因此，如何提供一种抗震能力强、且结构韧性高的自复位框架结构及其构建方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架及构建方法，旨在解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架，在混凝土基础上进行构建，包括：钢管混凝土柱、角钢支撑、连接螺杆、限位组件、锚杆、型钢混凝土梁、梁端部外伸预埋钢梁、拉杆和耗能组件；所述钢管混凝土柱竖直布置，且底端插入所述混凝土基础顶面形成的凹槽内，所述钢管混凝土柱与所述凹槽之间填充有剪压橡胶垫层；所述角钢支撑由L形连接板和焊接在其两侧的两块加劲肋组成，且两块所述角钢支撑对称位于所述钢管混凝土柱对应的侧壁；所述连接螺杆的数量为多个，且穿过所述钢管混凝土柱和所述角钢支撑将其固定连接；所述限位组件固定在所述混凝土基础的顶面；所述锚杆的数量为多个，且底端穿过所述限位组件与所述混凝土基础内部固定，顶端穿过所述角钢支撑并套设碟形弹簧组后固定；所述型钢混凝土梁水平对应布置在所述钢管混凝土柱侧壁；所述梁端部外伸预埋钢梁固定在所述型钢混凝土梁端头，且与所述钢管混凝土柱贴合；所述拉杆的数量为多个，且一端穿过所述钢管混凝土柱侧壁固定，另一端穿过所述钢管混凝土柱对应的侧壁和所述梁端部外伸预埋钢梁的端头后套设碟形弹簧组固定；所述耗能组件位于所述梁端部外伸预埋钢梁的顶面和底面，且与所述钢管混凝土柱和所述梁端部外伸预埋钢梁连接。通过上述技术方案，本专利技术设置若干个碟形弹簧组在梁端部外伸预埋钢梁中部并排放置，通过拉杆连接梁柱节点，并在梁上、下部翼缘设置耗能组件，柱底放置在混凝土基础的凹槽中，锚杆下端锚固在混凝土基础中，穿过角钢支撑和限位装置，碟形弹簧组安装在角钢支撑上部的锚杆顶端，本专利技术在强震作用下梁柱可以保持弹性，能有效减小结构在地震作用下的残余变形，实现了外置耗能和自复位组件的可更换性。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述混凝土基础顶面形成的凹槽内固定有平齐式底板，所述平齐式底板的底部或四周包裹有所述剪压橡胶垫层。防止钢管混凝土柱底部和周围的混凝土基础发生破坏。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述限位组件对称布置在所述钢管混凝土柱的两侧，包括支座底板、侧立板和支座加劲肋；所述支座底板通过高强螺杆固定在混凝土基础的顶面；所述侧立板和所述支座加劲肋焊接在所述支座底板上，所述侧立板的板面与所述钢管混凝土柱的侧壁对应，每个侧面的所述支座加劲肋的数量为两个或以上，所述侧立板与所述钢管混凝土柱具有间隙，且所述间隙内填充有弹性可伸缩性材料。本专利技术所说的弹性可伸缩性材料为橡胶材料。限位组件能够提高连接结构的稳定性，并为钢管混凝土柱和限位组件提供一定的震动韧性。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述混凝土基础内水平固定有多块预埋钢板；所述锚杆穿过所述支座底板和所述预埋钢板并与所述预埋钢板底面固定；所述高强螺杆穿过所述预埋钢板并与其底面固定。便于预制连接，且提高连接的结构稳定性。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述梁端部外伸预埋钢梁端部焊接有平齐式端板，所述平齐式端板上开有多个用于所述拉杆穿过的螺孔；所述梁端部外伸预埋钢梁另一端与所述型钢混凝土梁内部轴向固定的预埋型钢固定连接。便于拉杆的连接安装。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述拉杆的一端通过高强螺栓与所述钢管混凝土柱侧壁固定连接，且其间垫设有垫板；另一端通过固定螺栓与所述碟形弹簧组顶紧固定。便于连接，且提高连接的稳定性和耐磨性。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述钢管混凝土柱上开设有用于所述拉杆和所述连接螺杆穿过的预留孔洞。便于拉杆和连接螺杆进行连接安装。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述钢管混凝土柱中设有圆环内隔板，所述圆环内隔板焊接在所述钢管混凝土柱的钢管内壁上。提高钢管混凝土柱的结构强度。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述耗能组件为耗能角钢，C型阻尼器或摩擦阻尼器。阻尼器的选择要求能够适应型钢混凝土梁的震动变化，能够进一步提高抗震效果。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架中，所述钢管混凝土柱的柱脚可通过外包钢板，加密箍筋或螺旋箍筋等措施进行加强。需要说明的是，所述碟形弹簧组应施加一定的预压力，需要预先通过有限元程序对韧性框架的结构刚度，承载能力，滞回耗能能力，以及自复位能力进行分析，从而确定碟形弹簧的组合形式、数量和预压力量值；设计完成后应采用时程分析法验算结构是否满足自复位性能和耗能性能要求。一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架的构建方法，包括以下步骤：S1、将预埋钢板、锚杆和混凝土基础中预留的连接孔按预先设计的位置预埋好后将混凝土基础浇筑成型，混凝土基础浇筑时需预留与钢管混凝土柱尺寸相应的凹槽，混凝土基础完工后在其凹槽内放入剪压橡胶垫层和平齐式底板；S2、安装钢管混凝土柱和限位装置，将锚杆上端穿过角钢支撑，并在锚杆顶端安装碟形弹簧组后固定；S3、将型钢混凝土梁放置在预定位置，通过拉杆与梁端部外伸预埋钢梁连接，并安装碟形弹簧组和耗能组件。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架及构建方法，具有以下有益效果：1、本专利技术设置若干个碟形弹簧组在梁端部外伸预埋钢梁中部并排放置，通过拉杆连接梁柱节点，并在梁上、下部翼缘设置耗能组件，柱底放置在混凝土基础的凹槽中，锚杆下端锚固在混凝土基础中，穿过角钢支撑和限位装置，碟形弹簧组安装在角钢支撑上部的锚杆顶端，本专利技术在强震作用下梁柱可以保持弹性，能有效减小结构在地震作用下的残余变形，实现了外置耗能和自复位组件的可更换性。2、本专利技术提供的预制装配式抗震韧性钢管混凝土柱—钢梁框架结构可以在强震作用下实现柱脚发生摇摆，梁柱节点发生转角位移，并在碟形弹簧组和耗能组件体系的作用下能够实现自复位的同时耗散地震能量，使得主体结构的残余变形很小；该框架结构的自复位和耗能组件均设置在主体结构外部，受损后更换维修也很方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架，其特征在于，在混凝土基础(3)上进行构建，包括：钢管混凝土柱(1)、角钢支撑(14)、连接螺杆(25)、限位组件、锚杆(16)、型钢混凝土梁(2)、梁端部外伸预埋钢梁(4)、拉杆(11)和耗能组件(9)；/n所述钢管混凝土柱(1)竖直布置，且底端插入所述混凝土基础(3)顶面形成的凹槽内，所述钢管混凝土柱(1)与所述凹槽之间填充有剪压橡胶垫层(24)；/n所述角钢支撑(14)由L形连接板和焊接在其两侧的两块加劲肋组成，且两块所述角钢支撑(14)对称位于所述钢管混凝土柱(1)对应的侧壁；/n所述连接螺杆(25)的数量为多个，且穿过所述钢管混凝土柱(1)和所述角钢支撑(14)将其固定连接；/n所述限位组件固定在所述混凝土基础(3)的顶面；/n所述锚杆(16)的数量为多个，且底端穿过所述限位组件与所述混凝土基础(3)内部固定，顶端穿过所述角钢支撑(14)并套设碟形弹簧组(8)后固定；/n所述型钢混凝土梁(2)水平对应布置在所述钢管混凝土柱(1)侧壁；/n所述梁端部外伸预埋钢梁(4)固定在所述型钢混凝土梁(2)端头，且与所述钢管混凝土柱(1)贴合；/n所述拉杆(11)的数量为多个，且一端穿过所述钢管混凝土柱(1)侧壁固定，另一端穿过所述钢管混凝土柱(1)对应的侧壁和所述梁端部外伸预埋钢梁(4)的端头后套设碟形弹簧组(8)固定；/n所述耗能组件(9)位于所述梁端部外伸预埋钢梁(4)的顶面和底面，且与所述钢管混凝土柱(1)和所述梁端部外伸预埋钢梁(4)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架，其特征在于，在混凝土基础(3)上进行构建，包括：钢管混凝土柱(1)、角钢支撑(14)、连接螺杆(25)、限位组件、锚杆(16)、型钢混凝土梁(2)、梁端部外伸预埋钢梁(4)、拉杆(11)和耗能组件(9)；
所述钢管混凝土柱(1)竖直布置，且底端插入所述混凝土基础(3)顶面形成的凹槽内，所述钢管混凝土柱(1)与所述凹槽之间填充有剪压橡胶垫层(24)；
所述角钢支撑(14)由L形连接板和焊接在其两侧的两块加劲肋组成，且两块所述角钢支撑(14)对称位于所述钢管混凝土柱(1)对应的侧壁；
所述连接螺杆(25)的数量为多个，且穿过所述钢管混凝土柱(1)和所述角钢支撑(14)将其固定连接；
所述限位组件固定在所述混凝土基础(3)的顶面；
所述锚杆(16)的数量为多个，且底端穿过所述限位组件与所述混凝土基础(3)内部固定，顶端穿过所述角钢支撑(14)并套设碟形弹簧组(8)后固定；
所述型钢混凝土梁(2)水平对应布置在所述钢管混凝土柱(1)侧壁；
所述梁端部外伸预埋钢梁(4)固定在所述型钢混凝土梁(2)端头，且与所述钢管混凝土柱(1)贴合；
所述拉杆(11)的数量为多个，且一端穿过所述钢管混凝土柱(1)侧壁固定，另一端穿过所述钢管混凝土柱(1)对应的侧壁和所述梁端部外伸预埋钢梁(4)的端头后套设碟形弹簧组(8)固定；
所述耗能组件(9)位于所述梁端部外伸预埋钢梁(4)的顶面和底面，且与所述钢管混凝土柱(1)和所述梁端部外伸预埋钢梁(4)连接。


2.根据权利要求1所述的一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架，其特征在于，所述混凝土基础(3)顶面形成的凹槽内固定有平齐式底板(23)，所述平齐式底板(23)的底部或四周包裹有所述剪压橡胶垫层(24)。


3.根据权利要求1所述的一种抗震韧性钢管混凝土柱与型钢混凝土梁框架，其特征在于，所述限位组件对称布置在所述钢管混凝土柱(1)的两侧，包括支座底板(20)、侧立板(17)和支座加劲肋(18)；所述支座底板(20)通过高强螺杆(19)固定在混凝土基础(3)的顶面；所述侧立板(17)和所述支座加劲肋(18)焊接在所述支座底板(20)上，所述侧立板(17)的板面与所述钢管混凝土柱(1)的侧壁对应，每个侧面的所述支座加劲肋(18)的数量为两个或以上，所述侧立板(17)与所述钢管混凝土柱(1)具有间隙，且所述间隙内填充有弹性可伸缩性材料(22)。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云，禹文华，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南;46