一种减震防倒塌的联合结构制造技术

本发明专利技术属于土木工程技术领域，尤其涉及一种减震防倒塌的联合结构，联合结构设置在上墙墩和下墙墩之间包括分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩，分阶段屈服阻尼器包括外连接板和内部组件，外连接板设置于内部组件的外侧，内部组件包括外侧U型钢板、内侧U型钢板和剪切钢板，剪切钢板跨置于内侧U型钢板的两臂臂端之间，内侧U型钢板的外周间隔设置有外侧U型钢板，内侧U型钢板与外侧U型钢板的开口朝向相同；防倒塌钢墩包括两个相互平行且间隔设置的外钢板和两个相互平行且间隔设置的腹板，防倒塌钢墩的上端与上墙墩之间间隔设置。本发明专利技术能根据地震由弱到强的程度依次屈服耗能，易拆卸更换，在墙墩附近形成安全空间，避免了墙墩及框架梁连续倒塌。

【技术实现步骤摘要】
一种减震防倒塌的联合结构
本专利技术属于土木工程
，尤其涉及一种减震防倒塌的联合结构。
技术介绍
钢筋混凝土框架结构具有建筑平面布置灵活、整体性好、传力路径清晰、结构自重轻等优点，在我国房屋结构、多层公共建筑中逐渐占据较大比例。在钢筋混凝土框架结构体系中，框架柱承担着上部楼层传来的剪力、重力及倾覆弯矩产生的附加轴力，受力情况苛刻，易破坏形成塑形铰；框架梁受到楼板参与等增强作用，导致设计期望的“强柱弱梁”损伤模式难以实现，继而发展成为“柱铰”屈服机制，形成层倒塌模式。框架结构小震下抗震性能较好，但在极震区倒塌率极高，极震下框架柱受力苛刻，一旦失效，易造成结构体系竖向连续倒塌，且倒塌堆积模式不留任何生存空间。为了提高框架结构的冗余度，防止其发生连续倒塌，使得结构具有多道抗震防线的功能，专家学者提出了消能减震结构体系，将结构的某些构件设计成消能构件，或在结构的某些部位装设消能装置。其中，软钢阻尼器作为应用最为广泛的消能减震装置之一。但传统阻尼器的一大明显缺点是屈服位移一旦确定就不可更改，在大震下屈服位移小的阻尼器早已损坏，无法发挥耗能功能；屈服位移大的阻尼器在中小震下一直弹性阶段无法进行塑性耗能，造成主体结构上损伤不断累积。应用于框架结构的金属间柱型阻尼器一般为整体屈服型，耗能阶段分布单一，不能很好的适用于不确定性地震作用。现有的分阶段屈服软钢阻尼器大多依靠低屈服点钢材的低屈服强度进行分级耗能，对原材的要求高，震后需要对整体进行更换，成本较高。为克服框架结构冗余度低，强柱弱梁设计预期不易实现的缺点，也有专家学者提出了在框架结构中增设支撑、摇摆墙等措施，虽然措施可使得框架结构实现梁铰屈服机制，但震后对结构进行修复加固的工作量大，成本较高。此外，在极罕遇地震下，地震作用过大，对框架结构造成的破坏程度较强，破坏的部件不断跌落堆积，会对建筑物中的人员造成伤亡，且堆积的脱落物会阻断震时人们的逃生路线，增加震后救援人员开辟救援通道的时间，也增加了伤亡的概率。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本专利技术提供了一种减震防倒塌的联合结构，解决了框架结构冗余度低、缺少抗震防线及对脱落的部件没有防护措施的问题。本专利技术解决的技术问题采用的技术方案为：一种减震防倒塌的联合结构，所述联合结构包括分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩，所述分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩均通过间柱型连接方式可拆卸连接于框架结构中的作为抗侧力构件的上墙墩和下墙墩之间，所述上墙墩与框架梁连接，所述下墙墩与地面或楼板连接；分阶段屈服阻尼器及防倒塌钢墩在框架结构中采用间柱型的连接方式，提高了主体结构的冗余度，不影响主体结构的正常使用功能，不占据主体结构的外立面空间；所述分阶段屈服阻尼器包括外连接板和内部组件，所述外连接板设置于内部组件的上下两端外侧，所述内部组件包括外侧U型钢板、内侧U型钢板和剪切钢板，所述剪切钢板跨置于内侧U型钢板的两臂臂端之间，所述剪切钢板的表面法线与内侧U型钢板的开口朝向垂直，所述剪切钢板的顶端、底端端部均与内侧U型钢板的臂端内侧壁焊接连接，所述内侧U型钢板的外周间隔设置有外侧U型钢板，所述内侧U型钢板与外侧U型钢板的开口朝向相同，所述内侧U型钢板的臂端与外侧U型钢板的臂端之间可拆卸连接，所述内侧U型钢板的厚度小于外侧U型钢板，两个所述外侧U型钢板的臂端外侧均可拆卸连接有外连接板，上方所述外连接板与上墙墩的底部之间、下方所述外连接板与下墙墩的顶部之间均为可拆卸连接；剪切钢板因其尺寸较小，屈服位移小，所以能先于内、外侧U型钢板耗能。内侧U型钢板的平直段长度(即臂端的长度)、钢板厚度及高度均小于外侧U型钢板，所以其屈服位移小于外侧U型钢板，内、外侧U型钢板能实现分阶段屈服耗能。分阶段屈服阻尼器能实现剪切钢板—内侧U型钢板—外侧U型钢板的依次屈服耗能，且震后仅需对破坏程度大的剪切钢板及内侧U型钢板进行有针对的更换。所述防倒塌钢墩包括两个相互平行且间隔设置的外钢板和两个相互平行且间隔设置的腹板，两个所述腹板设置在两个外钢板之间，且腹板与外钢板相互垂直，所述腹板与外钢板之间固定连接；所述防倒塌钢墩的下端的外钢板与下墙墩的顶部可拆卸连接，所述防倒塌钢墩的上端的外钢板与上墙墩之间间隔设置。当地震作用过大足以使得框架结构发生严重破坏时，安装有防倒塌钢墩的下墙墩仍能保持直立状态，防倒塌钢墩为上方脱落物提供一个载体。在防倒塌钢墩与框架梁之间留有一定的安全距离，使得墙墩及框架梁跌落时不产生的过大冲击力，避免造成防倒塌钢墩与框架梁一块倒塌。本专利技术通过在框架结构中安装分阶段屈服软钢阻尼器和防倒塌钢墩装置，解决了框架结构冗余度低、缺少抗震防线及对脱落的部件没有防护措施的问题。进一步地，所述分阶段屈服阻尼器内包括相互间隔设置的两组内部组件，两组所述内部组件中的外侧U型钢板开口相对或相反。进一步地，所述外连接板的长度大于外侧U型钢板的任一臂端的平直段长度。进一步地，每组所述内部组件中还包括内连接板，所述内连接板设置于外侧U型钢板和内侧U型钢板的同侧臂端之间，所述内连接板与外侧U型钢板的臂端之间、内连接板与内侧U型钢板的臂端之间通过高强螺栓连接。进一步地，每组所述内部组件内的剪切钢板的数量为若干个，若干所述剪切钢板的形状为X型或者矩形，当剪切钢板为矩形时，所述矩形的中间开设有菱形或者长轴与竖直面呈锐角的椭圆型镂空。进一步地，所述防倒塌钢墩的腹板的两侧焊接有若干与腹板相互垂直的加强肋A，若干所述加强肋A相互平行且其板面与外钢板的板面呈45°的夹角。进一步地，所述防倒塌钢墩的腹板的两侧焊接有若干与腹板相互垂直且间隔设置的加强肋B，每块腹板上对应的若干加强肋B的布置方式从前往后分别为上端向后倾斜、竖直设置和上端向前倾斜，上端向后倾斜的和上端向前倾斜的所述加强肋B分别与中间竖直设置的加强肋B呈45°夹角。进一步地，所述外钢板的顶部的边缘固定设置有翼缘。进一步地，所述外钢板的顶部上固定设置有橡胶垫。进一步地，所述联合结构设置于框架结构的底层或者根据框架结构3不同层的层间位移角布设在某几层。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的减震防倒塌的联合结构包括分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩，通过间柱型连接方式将联合结构设置于框架结构中；当地震作用小时，通过分阶段屈服阻尼器中不同屈服位移的剪切钢板、内侧U型钢板和外侧U型钢板根据地震由弱到强的程度依次进行屈服耗能，实现分阶段的、连续稳定的耗能，且分阶段屈服阻尼器内部采用可拆卸方式连接，震后进行修复加固工作时，仅需对塑性变形严重而发生破坏的钢板进行有针对性的更换，对屈服位移大、破坏程度较轻不影响耗能功能的钢板仍可保留使用，相比于现有技术中每次都要全部更换的阻尼器更加节省了材料，降低了成本，且阻尼器的取材容易，成本低廉；当地震作用过大阻尼器全部屈服失效时，可以通过防倒塌钢墩承接脱落的墙墩及框架梁，避免了墙墩及框架梁连续倒塌跌落地面，在墙墩附近形成安全空间，可用于紧急临时避难，震后易于救援的进行。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减震防倒塌的联合结构，其特征在于：所述联合结构包括分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩，所述分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩均通过间柱型连接方式可拆卸连接于框架结构中的作为抗侧力构件的上墙墩和下墙墩之间，所述上墙墩与框架梁连接，所述下墙墩与地面或楼板连接；所述分阶段屈服阻尼器包括外连接板和内部组件，所述外连接板设置于内部组件的上下两端外侧，所述内部组件包括外侧U型钢板、内侧U型钢板和剪切钢板，所述剪切钢板跨置于内侧U型钢板的两臂臂端之间，所述剪切钢板的表面法线与内侧U型钢板的开口朝向垂直，所述剪切钢板的顶端、底端端部均与内侧U型钢板的臂端内侧壁焊接连接，所述内侧U型钢板的外周间隔设置有外侧U型钢板，所述内侧U型钢板与外侧U型钢板的开口朝向相同，所述内侧U型钢板的臂端与外侧U型钢板的臂端之间可拆卸连接，所述内侧U型钢板的厚度小于外侧U型钢板，两个所述外侧U型钢板的臂端外侧均可拆卸连接有外连接板，上方所述外连接板与上墙墩的底部之间、下方所述外连接板与下墙墩的顶部之间均为可拆卸连接；所述防倒塌钢墩包括两个相互平行且间隔设置的外钢板和两个相互平行且间隔设置的腹板，两个所述腹板设置在两个外钢板之间，且腹板与外钢板相互垂直，所述腹板与外钢板之间固定连接；所述防倒塌钢墩的下端的外钢板与下墙墩的顶部可拆卸连接，所述防倒塌钢墩的上端的外钢板与上墙墩之间间隔设置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种减震防倒塌的联合结构，其特征在于：所述联合结构包括分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩，所述分阶段屈服阻尼器和防倒塌钢墩均通过间柱型连接方式可拆卸连接于框架结构中的作为抗侧力构件的上墙墩和下墙墩之间，所述上墙墩与框架梁连接，所述下墙墩与地面或楼板连接；所述分阶段屈服阻尼器包括外连接板和内部组件，所述外连接板设置于内部组件的上下两端外侧，所述内部组件包括外侧U型钢板、内侧U型钢板和剪切钢板，所述剪切钢板跨置于内侧U型钢板的两臂臂端之间，所述剪切钢板的表面法线与内侧U型钢板的开口朝向垂直，所述剪切钢板的顶端、底端端部均与内侧U型钢板的臂端内侧壁焊接连接，所述内侧U型钢板的外周间隔设置有外侧U型钢板，所述内侧U型钢板与外侧U型钢板的开口朝向相同，所述内侧U型钢板的臂端与外侧U型钢板的臂端之间可拆卸连接，所述内侧U型钢板的厚度小于外侧U型钢板，两个所述外侧U型钢板的臂端外侧均可拆卸连接有外连接板，上方所述外连接板与上墙墩的底部之间、下方所述外连接板与下墙墩的顶部之间均为可拆卸连接；所述防倒塌钢墩包括两个相互平行且间隔设置的外钢板和两个相互平行且间隔设置的腹板，两个所述腹板设置在两个外钢板之间，且腹板与外钢板相互垂直，所述腹板与外钢板之间固定连接；所述防倒塌钢墩的下端的外钢板与下墙墩的顶部可拆卸连接，所述防倒塌钢墩的上端的外钢板与上墙墩之间间隔设置。


2.根据权利要求1所述的减震防倒塌的联合结构，其特征在于：所述分阶段屈服阻尼器内包括相互间隔设置的两组内部组件，两组所述内部组件中的外侧U型钢板开口相对或相反。


3.根据权利要求1或2所述的减震防倒塌的联合结构，其特征在于：所述外连接板的长度大于外侧U型钢板的任一臂端的平直段长度。

【专利技术属性】
技术研发人员：许卫晓，程扬，杨伟松，于德湖，张纪刚，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37