一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构及构建方法技术

本发明专利技术公开了一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构及构建方法，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、钢梁、抗剪连接件、拉杆和阻尼器；阻尼器由高强螺栓固定在钢梁的上部翼缘，抗剪连接件由销栓连接安装在钢梁腹板上，可沿钢梁腹板上的长圆形滑孔滑动，拉杆一端穿过混凝土柱中预留孔洞并固定在柱外侧的垫板上，另一端穿过挡板组件和碟形弹簧组并固定在挡板组件外侧碟形弹簧组的端部，钢管混凝土柱底端插入混凝土基础顶面形成的凹槽内，锚杆穿过角钢支撑和限位组件与混凝土基础内部固定，该框架中的碟形弹簧组和阻尼器使框架在强震作用下拥有自复位功能的同时提高节点的整体耗能能力。

A structure and construction method of aseismic and ductile concrete-filled steel tubular column and steel beam frame

【技术实现步骤摘要】
一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构及构建方法
本专利技术涉及抗震结构体系
，尤其涉及抗震韧性结构；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钢梁框架结构及其构建方法。
技术介绍
传统的钢结构体系通过自身材料特性和结构变形来抵抗地震，耗散地震能量，可能震后没有倒塌但却往往有很大的残余变形，或者在结构某些薄弱部位发生脆性破坏，由于残余变形不可恢复，给震后修复工作带来很大不便甚至拆除。现今，可恢复功能结构成为研究热点，而现有的自复位混凝土框架节点，大多在混凝土梁或柱内部设置有无粘结预应力筋，虽然在震后有一定的自复位效果，但是在强大的地震冲击力下，大多数混凝土结构无法满足空间变形的要求，且在安装施工的时候操作不方便；因此，如何提供一种抗震能力强、结构韧性高，可恢复且结构构件容易替换，施工方便的自复位框架及其构建方法，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钢梁框架结构及构建方法，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钢梁框架结构，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、钢梁、抗剪连接件、拉杆和阻尼器；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；所述钢梁水平对应布置在所述钢管混凝土柱侧壁，且靠近所述钢管混凝土柱一端的侧壁上并列开设有多个长圆形滑孔；所述钢梁靠近所述钢管混凝土柱一端的底部具有挡板组件；所述抗剪连接件的数量为两块，且平行焊接固定在所述钢管混凝土柱的侧壁上，并位于所述钢梁的腹板两侧；所述抗剪连接件上开设有圆形螺孔，通过销栓连接所述抗剪连接件和所述钢梁，所述销栓可沿所述钢梁上的长圆形滑孔滑动；所述拉杆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挡板组件固定，且在所述挡板组件的两侧均套设有碟形弹簧组；所述阻尼器位于所述钢梁的顶面，且与所述钢梁和所述钢管混凝土柱连接。通过上述技术方案，本专利技术的阻尼器由高强螺栓固定在钢梁的上部翼缘，抗剪连接件由销栓连接安装在钢梁腹板上，可沿钢梁腹板上的长圆形滑孔滑动，拉杆一端穿过混凝土柱中预留孔洞并固定在柱外侧的垫板上，另一端穿过挡板组件和碟形弹簧组并固定在挡板组件外侧碟形弹簧组的端部，钢管混凝土柱底端插入混凝土基础顶面形成的凹槽内，锚杆穿过角钢支撑和限位组件与混凝土基础内部固定，该自复位框架中的碟形弹簧组和阻尼器能够使框架结构在强震作用下拥有自复位功能的同时提高节点的整体耗能能力。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构中，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钢梁框架结构中，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。在受到地震作用时，矩形钢管混凝土柱会发生倾斜，此时位于支座底板上的侧立板和钢管混凝土柱之间间隙中填充的弹性可伸缩性材料会起到传递剪力和缓冲的作用，避免因局部压强太大而破坏钢管混凝土柱和侧立板结构。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构中，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钢梁框架结构中，所述挡板组件焊接在所述钢梁的下翼缘，且留有用于所述拉杆穿过的圆形螺孔。便于拉杆的连接固定。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构中，所述拉杆与所述钢管混凝土柱侧壁连接的一端垫设有垫板。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钢梁框架结构中，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钢梁框架结构中，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。当连接角钢支撑的连接螺杆受到剪力，局部挤压钢管混凝土柱壁和其内部的混凝土时，圆环内隔板能将剪力均匀的分配到钢管混凝土柱壁上，防止钢管混凝土柱因剪力过于集中发生破坏。优选的，在上述一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构中，所述阻尼器为C型阻尼器或耗能角钢。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。需要注意的是，所述钢梁在与钢管混凝土柱连接的节点部位开有一定角度的缝隙，目的是梁柱接触面间预留有一定间距以供节点受力时绕动。一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构的构建方法，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、将钢梁放置在预定位置，通过拉杆与抗剪连接件连接，并安装碟形弹簧组和阻尼器。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钢梁框架结构及构建方法，具有以下有益效果：1、本专利技术的阻尼器由高强螺栓固定在钢梁的上部翼缘，抗剪连接件由销栓连接安装在钢梁腹板上，可沿钢梁腹板上的长圆形滑孔滑动，拉杆一端穿过混凝土柱中预留孔洞并固定在柱外侧的垫板上，另一端穿过挡板组件和碟形弹簧组并固定在挡板组件外侧碟形弹簧组的端部，钢管混凝土柱底端插入混凝土基础顶面形成的凹槽内，锚杆穿过角钢支撑和限位组件与混凝土基础内部固定，该自复位框架中的碟形弹簧组和阻尼器能够使框架结构在强震作用下拥有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构，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(10)、连接螺杆(11)、限位组件、锚杆(12)、钢梁(2)、抗剪连接件(5)、拉杆(8)和阻尼器(4)；/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(17)；/n所述角钢支撑(10)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(10)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(11)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(10)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(12)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(10)并套设碟形弹簧组(6)后固定；/n所述钢梁(2)水平对应布置在所述钢管混凝土柱(1)侧壁，且靠近所述钢管混凝土柱(1)一端的侧壁上并列开设有多个长圆形滑孔；所述钢梁(2)靠近所述钢管混凝土柱(1)一端的底部具有挡板组件(7)；/n所述抗剪连接件(5)的数量为两块，且平行焊接固定在所述钢管混凝土柱(1)的侧壁上，并位于所述钢梁(2)的腹板两侧；所述抗剪连接件(5)上开设有圆形螺孔，通过销栓连接所述抗剪连接件(5)和所述钢梁(2)，所述销栓可沿所述钢梁(2)上的长圆形滑孔滑动；/n所述拉杆(8)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)对应的侧壁和所述挡板组件(7)固定，且在所述挡板组件(7)的两侧均套设有碟形弹簧组(6)；/n所述阻尼器(4)位于所述钢梁(2)的顶面，且与所述钢梁(2)和所述钢管混凝土柱(1)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构，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(10)、连接螺杆(11)、限位组件、锚杆(12)、钢梁(2)、抗剪连接件(5)、拉杆(8)和阻尼器(4)；
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(17)；
所述角钢支撑(10)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(10)对称位于所述钢管混凝土柱(1)对应的侧壁；
所述连接螺杆(11)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(10)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(12)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(10)并套设碟形弹簧组(6)后固定；
所述钢梁(2)水平对应布置在所述钢管混凝土柱(1)侧壁，且靠近所述钢管混凝土柱(1)一端的侧壁上并列开设有多个长圆形滑孔；所述钢梁(2)靠近所述钢管混凝土柱(1)一端的底部具有挡板组件(7)；
所述抗剪连接件(5)的数量为两块，且平行焊接固定在所述钢管混凝土柱(1)的侧壁上，并位于所述钢梁(2)的腹板两侧；所述抗剪连接件(5)上开设有圆形螺孔，通过销栓连接所述抗剪连接件(5)和所述钢梁(2)，所述销栓可沿所述钢梁(2)上的长圆形滑孔滑动；
所述拉杆(8)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)对应的侧壁和所述挡板组件(7)固定，且在所述挡板组件(7)的两侧均套设有碟形弹簧组(6)；
所述阻尼器(4)位于所述钢梁(2)的顶面，且与所述钢梁(2)和所述钢管混凝土柱(1)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钢梁框架结构，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(16)，所述平齐式底板(16)的底部或四周包裹有所述剪压橡胶垫层(17)。


3.根据权利要求1所述的一种抗震韧性钢管混凝土柱与钢梁框架结构，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(1401)、侧立板(1402)和加劲肋(1403)；所述支座底板(1401)通过高强螺杆(1404)固定在所述混凝土基础(3)的顶面；所述侧立板(1402)和所述加劲肋(140...

【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