一种低损伤钢框架结构及预制装配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种低损伤钢框架结构及预制装配方法，结构包括：基础

【技术实现步骤摘要】
一种低损伤钢框架结构及预制装配方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构及装配方法，尤其是涉及一种低损伤钢框架结构及预制装配方法
。

技术介绍

[0002]钢结构是建筑结构中应用越来越广泛的一种结构形式，具有卓越的抗震性能
。
钢框架在受到地震作用时一般不会发生整体破坏和倒塌现象，通常发生局部破坏，其局部破坏主要表现为焊接质量引起的梁柱连接破坏和塑性铰范围小引起整个节点脆性破坏，故难以满足“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求，且结构的残余变形很大，不利于结构震后修复或修复成本极高，抗震韧性较低
。
[0003]为了避免焊接连接造成的脆性破坏，近年来已发展了许多采用螺栓连接的新的梁柱节点连接类型
。
然而，梁柱连接的典型设计模式是假设梁的弯曲应力全部由翼缘承受，剪力由腹板承受，但实际上由于柱变形出现的边界条件，使得梁翼缘在连接处承受了很大一部分梁的剪力，导致梁端翼缘处的应力分布复杂，极易出现塑性铰且塑性铰范围很小，从而影响结构的变形能力和承载能力
。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的一个目的是提供一种震后残余变形小
、
施工便捷的低损伤钢框架结构
。
[0005]本专利技术的另一目的是提供一种低损伤钢框架结构的预制装配方法
。
[0006]技术方案：一种低损伤钢框架结构，包括：基础
、
框架柱
、
框架梁
、
楼板和连接件；框架柱包括第一框架柱和第二框架柱，连接件包括梁端连接件和柱底连接件；第一框架柱位于结构底部，其下端通过柱底连接件固定安装在基础上，上端根据结构层数依次连接多个第二框架柱，且第一框架柱和第二框架柱的连接点，以及相邻两个第二框架柱的连接点位于结构各层的反弯点位置；框架梁两端均通过梁端连接件与两侧的第二框架柱固定连接，且框架梁与第二框架柱的连接点位于第二框架柱上下两端的连接点之间；楼板设置在框架梁上端面，两端与框架梁和梁端连接件固定连接；框架柱
、
框架梁
、
楼板和连接件均在工厂预制，方便现场安装；结构损伤时，损伤会集中于可更换的梁端连接件和柱底连接件，降低整体损伤程度
。
[0007]可选的，第一框架柱包括第一型钢主体
、
第一柱加劲肋
、
第三柱加劲肋
、
第一柱端板和第二柱端板，第一型钢主体底部的腹板两端开设第一腹板开槽，第一柱加劲肋对称布置于第一型钢主体底部的腹板两侧，第一型钢主体顶部的翼缘和腹板均设置第三柱加劲肋，第一柱端板和第二柱端板分别设置在第一型钢主体下端面和上端面
。
[0008]可选的，第一框架柱还设置有第二柱加劲肋，第二柱加劲肋布置于第一型钢主体底部的翼缘两侧，第二柱加劲肋的长度与第一腹板开槽的长度一致，且第二柱加劲肋沿纵向设置槽型孔
。
[0009]可选的，第二框架柱包括第二型钢主体
、
第四柱加劲肋和第三柱端板，第二型钢主体顶部和底部的翼缘和腹板均设置第四柱加劲肋；第三柱端板设置于第二型钢主体上下两端面，位于结构各层的反弯点位置，第一框架柱和第二框架柱通过第三柱端板匹配连接；相邻的第二框架柱之间通过第三柱端板匹配连接
。
[0010]可选的，梁端连接件包括腹板
、
翼缘
、
连接端板和第一加劲板，其中腹板的上下两端沿纵向开设第二腹板开槽，腹板成对布置于第一加劲板两侧并焊接成整体，翼缘布置于腹板的顶部和底部并焊接成整体，连接端板布置于腹板两端，并与腹板和翼缘焊接成整体，连接端板与框架梁和第二框架柱固定连接
。
[0011]可选的，梁端连接件还包括第二加劲板，第二加劲板布置于翼缘外侧，第二加劲板的长度与第二腹板开槽的长度一致，且第二加劲板沿纵向设置槽型孔
。
[0012]可选的，梁端连接件还包括第一角钢
、
第一耐磨钢板和连接钢板，成对的第一角钢和第一耐磨钢板布置于第二加劲板的两侧并固定连接，连接钢板布置于第一角钢和框架梁下方，用于连接框架梁和第一角钢
。
[0013]可选的，柱底连接件包括第二角钢和第二耐磨钢板，第二角钢由
L
型钢板和底板焊接成整体，成对的第二角钢和第二耐磨钢板布置于第一框架柱的第二柱加劲肋的两侧并固定连接，底板与基础固定连接
。
[0014]可选的，楼板与梁端连接件的第一角钢通过螺栓连接，与框架梁通栓钉连接，且螺栓和栓钉包覆有机材料
。
[0015]基于相同的专利技术构思，本专利技术的一种低损伤钢框架结构的预制装配方法，包括以下步骤：
[0016]预制连接件：将腹板
、
翼缘
、
连接端板
、
第一加劲板和第二加劲板焊接成整体后，将成对的第一角钢和第一耐磨钢板布置于第二加劲板的两侧并通过螺栓连接，完成梁端连接件的预制；将
L
型钢板和底板焊接成整体，完成柱底连接件的预制；
[0017]预制框架柱和框架梁：根据楼层高度确定各层框架柱反弯点位置，进而确定第一框架柱和第二框架柱的长度并进行预制；根据框架柱的轴线间距和梁端连接件长度确定框架梁的长度并进行预制；
[0018]安装框架柱和柱底连接件：将第一框架柱安装在基础顶部后，将第一柱端板与基础固定连接，将成对的第二角钢和第二耐磨钢板布置于第二柱加劲肋的两侧并固定连接，底板与基础固定连接，完成第一框架柱和柱底连接件的安装；将第二框架柱安装在第一框架柱的正上方，并将第二柱端板和第三柱端板固定连接；
[0019]安装框架梁和梁端连接件：将梁端连接件布置于框架梁的两端，并将连接端板与框架梁的梁端板固定连接，将连接钢板布置于框架梁的下翼缘，并将框架梁的下翼缘和第一角钢固定连接，完成框架梁和梁端连接件的组装；将组装好的框架梁和梁端连接件吊装至目标楼层的设计位置后，将连接端板与第二框架柱的翼缘固定连接；
[0020]安装楼板：将免拆钢板安装至设计位置后，将免拆钢板与第一角钢固定连接，将免拆钢板与框架梁的上翼缘固定连接，完成免拆钢板的安装；将钢筋网布置在免拆钢板的上方，并后浇混凝土，完成楼板的安装；
[0021]按照上述步骤依次安装其余楼层，完成整体结构的安装
。
[0022]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著的进步：
[0023](1)
本专利技术将钢框架结构的竖向连接部位设置在各楼层框架柱的反弯点处，提高了梁柱节点处框架柱的连续性和抗侧刚度，并通过在框架柱底部设置柱底连接件
、
在框架梁端部设置梁端连接件使结构的损伤集中于可更换的连接件，提高结构震后可修复性
。
[0024](2)
本专利技术中的第一框架柱的底部和梁端连接件的腹板开槽，采用这种做法可促使框架柱和框架梁的端部截面形成“弯剪分离”的受力机制，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低损伤钢框架结构，其特征在于，包括：基础
(1)、
框架柱
(2)、
框架梁
(3)、
楼板
(4)
和连接件
(5)
；框架柱
(2)
包括第一框架柱
(21)
和第二框架柱
(22)
，连接件
(5)
包括梁端连接件
(51)
和柱底连接件
(52)
；第一框架柱
(21)
位于结构底部，其下端通过柱底连接件
(52)
固定安装在基础
(1)
上，上端根据结构层数依次连接多个第二框架柱
(22)
，且第一框架柱
(21)
和第二框架柱
(22)
的连接点，以及相邻两个第二框架柱
(22)
的连接点位于结构各层的反弯点位置；框架梁
(3)
两端均通过梁端连接件
(51)
与两侧的第二框架柱
(22)
固定连接，且框架梁
(3)
与第二框架柱
(22)
的连接点位于第二框架柱
(22)
上下两端的连接点之间，实现梁柱节点和柱底节点达到弯剪分离的受力机制，使梁端和柱底的塑性铰区域延长；楼板
(4)
设置在框架梁
(3)
上端面，两端与框架梁
(3)
和梁端连接件
(51)
固定连接；框架柱
(2)、
框架梁
(3)、
楼板
(4)
和连接件
(5)
均在工厂预制，方便现场安装；结构损伤时，损伤会集中于可更换的梁端连接件
(51)
和柱底连接件
(52)
，降低整体损伤程度
。2.
根据权利要求1所述的一种低损伤钢框架结构，其特征在于，第一框架柱
(21)
包括第一型钢主体
(231)、
第一柱加劲肋
(241)、
第三柱加劲肋
(243)、
第一柱端板
(251)
和第二柱端板
(252)
，第一型钢主体
(231)
底部的腹板两端开设第一腹板开槽
(2311)
，第一柱加劲肋
(241)
对称布置于第一型钢主体
(231)
底部的腹板两侧，第一型钢主体
(231)
顶部的翼缘和腹板均设置第三柱加劲肋
(243)
，第一柱端板
(251)
和第二柱端板
(252)
分别设置在第一型钢主体
(231)
下端面和上端面
。3.
根据权利要求2所述的一种低损伤钢框架结构，其特征在于，第一框架柱
(21)
还设置有第二柱加劲肋
(242)
，第二柱加劲肋
(242)
布置于第一型钢主体
(231)
底部的翼缘两侧，第二柱加劲肋
(242)
的长度与第一腹板开槽
(2311)
的长度一致，且第二柱加劲肋
(242)
沿纵向设置槽型孔
。4.
根据权利要求1所述的一种低损伤钢框架结构，其特征在于，第二框架柱
(22)
包括第二型钢主体
(232)、
第四柱加劲肋
(244)
和第三柱端板
(253)
，第二型钢主体
(232)
顶部和底部的翼缘和腹板均设置第四柱加劲肋
(244)
；第三柱端板
(253)
设置于第二型钢主体
(232)
上下两端面，位于结构各层的反弯点位置，第一框架柱
(21)
和第二框架柱
(22)
通过第三柱端板
(253)
匹配连接；相邻的第二框架柱
(22)
之间通过第三柱端板
(253)
匹配连接
。5.
根据权利要求1所述的一种低损伤钢框架结构，其特征在于，梁端连接件
(51)
包括腹板
(511)、
翼缘
(512)、
连接端板
(513)
和第一加劲板
(5141)
，其中腹板
(511)
的上下两端沿纵向开设第二腹板开槽
(5111)
，腹板
(511)
成对布置于第一加劲板
(5141)
两侧并焊接成整体，翼缘
(512)
布置于腹板
(511)
的顶部和底部并焊接成整体，连接端板
(513)
布置于腹板
(511)
两端，并与腹板
(511)
和翼缘
(512)
焊接成整体，连接端板
(513)
与框架梁
(3)
和第二框架柱
(22)
固定连接
。6.
根据权利要求5所述的一种低损伤钢框架结构，其特征在于，梁端连接件
(51)
还包括第二加劲板
(5142)
，第二加劲板
(5142)
布置于翼缘
(512)
外侧，第二加劲板
(514...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星星，崔钱程，刘吕，王维，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：