【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑结构技术，尤其是涉及一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构及预制和安装方法。
技术介绍
1、建筑结构能够保持震后功能是实现抗震韧性城市的重要前提。我国大部分地区属于中、高烈度抗震设防区，结构因震后残余变形过大而丧失功能的震害实例并不罕见。过大的残余变形不但增加了受损结构震后修缮工作的技术难度和经济负担，甚至还会导致受损结构被迫拆除重建。因此，强调震后结构零破坏、零残余变形，或破坏很小，稍加修复即可投入使用的可恢复功能结构体系获得了各国学者和工业界的广泛关注。
2、由于构造简单且具有优越的耗能能力及良好的延性，钢框架结构被认为是一种重要的抗震结构体系，工程应用相对广泛。传统的钢框架结构在设计时往往需要选用较大的截面尺寸以满足层间位移和总侧移的要求，且其在地震作用下通常通过梁柱节点的塑性变形耗散地震能量，因此传统的钢框架结构存在用钢量大、残余变形大等不足，无法满足建筑钢结构的震后功能可快速恢复要求。为了实现钢框架结构震后功能可恢复的设计目标，现有技术大多将预应力技术和形状记忆合金引入传统钢框架结构形成自复位钢框架。然而，这些技术具有施工复杂、应力易松弛、价格高昂等不足。此外，钢框架结构的填充墙在地震作用下破坏特别严重，由填充墙破坏所带来的二次伤害、人员伤亡和财产损失也是不可忽略的。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术旨在提供一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构；本专利技术的另一目的是提供一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结
2、技术方案：本专利技术的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，包括钢框架柱、钢框架梁、冷弯薄壁型钢组合墙、摩擦阻尼器和高弹材料，摩擦阻尼器包括第一摩擦阻尼器、第二摩擦阻尼器和第三摩擦阻尼器，钢框架梁贯通设置于结构各楼层标高处，钢框架柱逐层设置在相邻层钢框架梁之间，并通过第一摩擦阻尼器和第二摩擦阻尼器与钢框架梁固定连接；冷弯薄壁型钢组合墙设置在由钢框架梁和钢框架柱形成的矩形框内，且冷弯薄壁型钢组合墙的上下端通过第三摩擦阻尼器与钢框架梁的翼缘固定连接，冷弯薄壁型钢组合墙的四周通过高强材料与钢框架柱和钢框架梁嵌填密实；
3、钢框架柱在地震作用下发生摇摆运动隔离地震，并利用第一摩擦阻尼器耗能、复位，同时利用第二摩擦阻尼器形成抗剪安全销进一步耗能，形成结构层面的第一重抗震韧性机制；冷弯薄壁型钢组合墙在地震作用下发生摇摆运动进一步隔离地震，并放大第三摩擦阻尼器的变形，提高耗能效率，同时第三摩擦阻尼器具备自复位效果，形成非结构构件层面的第二重抗震韧性机制。
4、可选的，第一摩擦阻尼器包括柱靴和复位钢板，柱靴底部与钢框架梁的翼缘固定连接，柱靴侧面的两个柱靴连接板分别与钢框架柱的耳板固定连接，柱靴连接板和耳板的上下两端设置复位钢板，上下两个复位钢板固定连接，且上下两个复位钢板和两个耳板形成一个密闭空间。
5、可选的，柱靴连接板和耳板之间还设置有摩擦材料，耳板另一侧还设置有垫板，上下两个复位钢板通过高强拉杆固定连接。
6、可选的，第二摩擦阻尼器为l型件结构，l型件侧壁与钢框架柱的腹板固定连接，且l型件侧壁与钢框架柱的腹板之间设置有摩擦材料；l型件底板与钢框架梁的翼缘固定连接。
7、可选的，第三摩擦阻尼器包括滑块和夹板，其中滑块的中部设置滑槽，滑块的两端设置梁靴，夹板对称设置在滑块的中部上下表面，夹板与滑块中部接触面设置有与滑槽匹配的结构；第三摩擦阻尼器分别与冷弯薄壁型钢组合墙和钢框架梁的翼缘固定连接。
8、可选的，第一摩擦阻尼器的柱靴连接板、垫板与钢框架柱的耳板之间，第二摩擦阻尼器的l型件侧壁与钢框架柱的腹板之间，以及第三摩擦阻尼器的夹板和滑块中部与冷弯薄壁型钢组合墙和钢框架梁的翼缘之间均通过环形弹簧螺栓固定连接，环形弹簧螺栓包括高强螺杆和环形弹簧螺母，环形弹簧螺母由双锥面内环、单锥面中间环、双锥面中间环、双锥面外环和六角螺母组成，第三摩擦阻尼器中环形弹簧螺栓的高强螺杆预埋在冷弯薄壁型钢组合墙中。
9、可选的，所述钢框架柱上下端的翼缘外侧对称设置有耳板；所述钢框架梁包括梁主体、梁加劲肋、腹板接头、翼缘接头和连接板，相邻两个梁主体通过腹板接头、翼缘接头和连接板固定连接，其中，腹板接头设置于梁主体的腹板任一端，并外伸预设长度，相拼接的两个梁主体腹板通过腹板接头固定连接；翼缘接头设置于梁主体两端的上下翼缘外侧面，相拼接的两个梁主体端部的翼缘接头通过连接板固定连接。
10、可选的，所述冷弯薄壁型钢组合墙包括冷弯薄壁型钢骨架、轻质混凝土、覆面板、加强钢板、预埋高强螺杆和u型钢板；其中冷弯薄壁型钢骨架是由冷弯薄壁型钢拼合柱、横撑和导轨连接形成，覆面板固定连接于冷弯薄壁型钢骨架两侧，轻质混凝土灌注于冷弯薄壁型钢拼合柱的内部及冷弯薄壁型钢骨架与两侧覆面板形成的空腔内，加强钢板设置在导轨内侧，并与导轨的腹板通过预埋高强螺杆固定连接，u型钢板设置在导轨外侧，u型钢板的腹板与导轨的腹板通过预埋高强螺杆固定连接，u型钢板的翼缘与覆面板固定连接。
11、基于相同的专利技术构思，本专利技术的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构的预制方法，包括预制钢框架柱、钢框架梁、冷弯薄壁型钢组合墙及摩擦阻尼器，具体为：
12、按设计长度截取钢框架柱主体后，沿柱高焊接柱加劲肋并将端部加强板焊接于柱主体的两端，然后将耳板成对焊接于钢框架柱两端的翼缘外侧，完成钢框架柱的预制；
13、按设计长度截取钢框架梁主体后，沿梁长焊接梁加劲肋，将腹板接头焊接于钢框架梁主体一端的腹板处，并预留一定外伸长度，同时将翼缘接头焊接于钢框架梁两端的上下翼缘，完成钢框架梁的预制；
14、将多根冷弯薄壁型钢构件拼接形成冷弯薄壁型钢拼合柱后，向冷弯薄壁型钢拼合柱的空腔内灌入轻质混凝土，完成冷弯薄壁型钢拼合柱的预制；然后，将若干冷弯薄壁型钢拼合柱等间距插入冷弯薄壁型钢导轨，并在相邻冷弯薄壁型钢拼合柱之间设置若干横撑后，将冷弯薄壁型钢拼合柱、横撑和导轨固定连接形成冷弯薄壁型钢骨架；再者，将一侧覆面板与冷弯薄壁型钢骨架固定连接，并将加强钢板和预埋高强螺杆安装在设计位置后，将轻质混凝土灌注于冷弯薄壁型钢骨架与覆面板形成的空腔内；最后，待轻质混凝土达到设计强度后，安装另一侧覆面板，并将预埋高强螺杆穿过u型钢板的腹板，同时将u型钢板的翼缘与覆面板固定连接，完成冷弯薄壁型钢组合墙的预制；
15、预制若干柱靴、l型件、滑块、夹板、双锥面内环、单锥面中间环、双锥面中间环、双锥面外环，完成摩擦阻尼器的预制。
16、基于相同的专利技术构思，本专利技术的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构的安装方法，包括以下步骤：
17、首先，根据上述步骤完成钢框架柱、钢框架梁、冷弯薄壁型钢组合墙和摩擦阻尼器的预制；
18、然后，在施工现场进行预制件的安装，安装过程具体为：
19、安装首层钢框架柱：将柱靴、垫板和摩擦材料通过环形弹簧螺栓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，包括钢框架柱(1)、钢框架梁(2)、冷弯薄壁型钢组合墙(3)、摩擦阻尼器(4)和高弹材料(6)，摩擦阻尼器(4)包括第一摩擦阻尼器(41)、第二摩擦阻尼器(42)和第三摩擦阻尼器(43)，钢框架梁(2)贯通设置于结构各楼层标高处，钢框架柱(1)逐层设置在相邻层钢框架梁(2)之间，并通过第一摩擦阻尼器(41)和第二摩擦阻尼器(42)与钢框架梁(2)固定连接；冷弯薄壁型钢组合墙(3)设置在由钢框架梁(2)和钢框架柱(1)形成的矩形框内，且冷弯薄壁型钢组合墙(3)的上下端通过第三摩擦阻尼器(43)与钢框架梁(2)的翼缘固定连接，冷弯薄壁型钢组合墙(3)的四周通过高强材料(6)与钢框架柱(1)和钢框架梁(2)嵌填密实；
2.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第一摩擦阻尼器(41)包括柱靴(411)和复位钢板(414)，柱靴(411)底部与钢框架梁(2)的翼缘固定连接，柱靴(411)侧面的两个柱靴连接板(4111)分别与钢框架柱(1)的耳板(14)固定连接，柱靴连接板(
3.根据权利要求2所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，柱靴连接板(4111)和耳板(14)之间还设置有摩擦材料(44)，耳板(14)另一侧还设置有垫板(412)，上下两个复位钢板(414)通过高强拉杆(415)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第二摩擦阻尼器(42)为L型件(421)结构，L型件(421)侧壁与钢框架柱(1)的腹板固定连接，且L型件(421)侧壁与钢框架柱(1)的腹板之间设置有摩擦材料(44)；L型件(421)底板与钢框架梁(2)的翼缘固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第三摩擦阻尼器(43)包括滑块(431)和夹板(432)，其中滑块(431)的中部设置滑槽(4311)，滑块(431)的两端设置梁靴(4312)，夹板(432)对称设置在滑块(431)的中部上下表面，夹板(432)与滑块中部接触面设置有与滑槽(4311)匹配的结构；第三摩擦阻尼器(43)分别与冷弯薄壁型钢组合墙(3)和钢框架梁(2)的翼缘固定连接。
6.根据权利要求2至5任一项所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第一摩擦阻尼器(41)的柱靴连接板(4111)、垫板(412)与钢框架柱(1)的耳板(14)之间，第二摩擦阻尼器(42)的L型件(421)侧壁与钢框架柱(1)的腹板之间，以及第三摩擦阻尼器(43)的夹板(432)和滑块中部与冷弯薄壁型钢组合墙(3)和钢框架梁(2)的翼缘之间均通过环形弹簧螺栓(45)固定连接，环形弹簧螺栓(45)包括高强螺杆(451)和环形弹簧螺母(452)，环形弹簧螺母(452)由双锥面内环(4521)、单锥面中间环(4522)、双锥面中间环(4523)、双锥面外环(4524)和六角螺母(4525)组成，第三摩擦阻尼器(43)中环形弹簧螺栓(45)的高强螺杆(451)预埋在冷弯薄壁型钢组合墙(3)中。
7.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，所述钢框架柱(1)上下端的翼缘外侧对称设置有耳板(14)；所述钢框架梁(2)包括梁主体(21)、梁加劲肋(22)、腹板接头(23)、翼缘接头(24)和连接板(25)，相邻两个梁主体(21)通过腹板接头(23)、翼缘接头(24)和连接板(25)固定连接，其中，腹板接头(23)设置于梁主体(21)的腹板任一端，并外伸预设长度，相拼接的两个梁主体(21)腹板通过腹板接头(23)固定连接；翼缘接头(24)设置于梁主体(21)两端的上下翼缘外侧面，相拼接的两个梁主体(21)端部的翼缘接头(24)通过连接板(25)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，所述冷弯薄壁型钢组合墙(3)包括冷弯薄壁型钢骨架(31)、轻质混凝土(32)、覆面板(33)、加强钢板(34)、预埋高强螺杆(35)和U型钢板(36)；其中冷弯薄壁型钢骨架(31)是由冷弯薄壁型钢拼合柱(311)、横撑(312)和导轨(313)连接形成，覆面板(33)固定连接于冷弯薄壁型钢骨架(31)两侧，轻质混凝土(32)灌注于冷弯薄壁型钢拼合柱(311)的...
【技术特征摘要】
1.一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，包括钢框架柱(1)、钢框架梁(2)、冷弯薄壁型钢组合墙(3)、摩擦阻尼器(4)和高弹材料(6)，摩擦阻尼器(4)包括第一摩擦阻尼器(41)、第二摩擦阻尼器(42)和第三摩擦阻尼器(43)，钢框架梁(2)贯通设置于结构各楼层标高处，钢框架柱(1)逐层设置在相邻层钢框架梁(2)之间，并通过第一摩擦阻尼器(41)和第二摩擦阻尼器(42)与钢框架梁(2)固定连接；冷弯薄壁型钢组合墙(3)设置在由钢框架梁(2)和钢框架柱(1)形成的矩形框内，且冷弯薄壁型钢组合墙(3)的上下端通过第三摩擦阻尼器(43)与钢框架梁(2)的翼缘固定连接，冷弯薄壁型钢组合墙(3)的四周通过高强材料(6)与钢框架柱(1)和钢框架梁(2)嵌填密实；
2.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第一摩擦阻尼器(41)包括柱靴(411)和复位钢板(414)，柱靴(411)底部与钢框架梁(2)的翼缘固定连接，柱靴(411)侧面的两个柱靴连接板(4111)分别与钢框架柱(1)的耳板(14)固定连接，柱靴连接板(4111)和耳板(14)的上下两端设置复位钢板(414)，上下两个复位钢板(414)固定连接，且上下两个复位钢板(414)和两个耳板(14)形成一个密闭空间。
3.根据权利要求2所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，柱靴连接板(4111)和耳板(14)之间还设置有摩擦材料(44)，耳板(14)另一侧还设置有垫板(412)，上下两个复位钢板(414)通过高强拉杆(415)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第二摩擦阻尼器(42)为l型件(421)结构，l型件(421)侧壁与钢框架柱(1)的腹板固定连接，且l型件(421)侧壁与钢框架柱(1)的腹板之间设置有摩擦材料(44)；l型件(421)底板与钢框架梁(2)的翼缘固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第三摩擦阻尼器(43)包括滑块(431)和夹板(432)，其中滑块(431)的中部设置滑槽(4311)，滑块(431)的两端设置梁靴(4312)，夹板(432)对称设置在滑块(431)的中部上下表面，夹板(432)与滑块中部接触面设置有与滑槽(4311)匹配的结构；第三摩擦阻尼器(43)分别与冷弯薄壁型钢组合墙(3)和钢框架梁(2)的翼缘固定连接。
6.根据权利要求2至5任一项所述的一种设置增效自复位组合墙的插接摇摆柱钢框架结构，其特征在于，第一摩擦阻尼器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王星星，张尧赵，于骐榕，崔钱程，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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