自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程抗震與減震【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其框架柱通過第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與基礎(chǔ)相連；其框架梁的端部通過水平運(yùn)動(dòng)限位副搭抵于自框架柱的本體伸出的懸臂梁上，且懸臂梁與框架梁的端部通過第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋連接。加載時(shí)，框架柱底轉(zhuǎn)動(dòng)抬升，梁板結(jié)構(gòu)的重心將上移；此過程中，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋儲(chǔ)存彈性變形能，梁板結(jié)構(gòu)重心上移形成重力勢(shì)能。卸載時(shí)，重力勢(shì)能有效參與結(jié)構(gòu)的復(fù)位過程，與預(yù)應(yīng)力筋共同促使構(gòu)件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)與平動(dòng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)位。有效解決了既有自復(fù)位預(yù)制裝配RC框架中消能元件耗能能力與預(yù)應(yīng)力筋彈性儲(chǔ)能能力必須同步提升的矛盾，同時(shí)大幅提高了自復(fù)位預(yù)制裝配RC框架在極端條件下的可靠性。
【專利說明】自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程抗震與減震【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑業(yè)需要進(jìn)一步強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化與工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型?；谏a(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量易于保障，尤其是可以改善勞動(dòng)條件、減小環(huán)境影響的特點(diǎn)，預(yù)制裝配式鋼筋混凝土(RC)框架結(jié)構(gòu)已成為未來建筑業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
[0003]眾所周知，地震災(zāi)害往往對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生致使的影響，而預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)在于裝配式節(jié)點(diǎn)的整體性與耗能能力。近年來，可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)作為一種新型的減震控制結(jié)構(gòu)，引起了工程師和研究者們的廣泛關(guān)注。它不僅能在地震發(fā)生時(shí)保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，也有助于震后修復(fù)，盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)生活，是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)理想的新方向；同時(shí)，結(jié)構(gòu)抗震性能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可更換性研究工作是當(dāng)前工程結(jié)構(gòu)抗震與減震領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)，即有意識(shí)地在結(jié)構(gòu)中設(shè)置一些薄弱部位，利用薄弱部位次要構(gòu)件的非線性變形來消耗地震能量，保護(hù)主要構(gòu)件的安全，震后可以更換已經(jīng)損壞的次要構(gòu)件。目前廣泛使用的各種阻尼器就是一種可更換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
[0004]基于預(yù)制構(gòu)件間采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行連接的技術(shù)，各國學(xué)者考慮在框架節(jié)點(diǎn)區(qū)域設(shè)置可更換的耗能元件，利用節(jié)點(diǎn)在振動(dòng)過程中截面的開合進(jìn)行耗能，以提高自復(fù)位框架的耗能能力，同時(shí)避免構(gòu)件自身的損傷與破壞。如圖1所示，其形式主要有以下幾類:
[0005](I)內(nèi)置部分無粘結(jié)低碳鋼筋:
[0006]在梁柱節(jié)點(diǎn)和底柱柱根中使用內(nèi)置式低碳鋼筋耗散地震能量(圖1a)。通過在RC梁端與柱端預(yù)留孔洞，后置低碳鋼筋并進(jìn)行部分灌漿(節(jié)點(diǎn)界面處無粘結(jié)處理)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)張合過程中低碳鋼屈服耗能。這種節(jié)點(diǎn)形式具有良好的耗能能力與復(fù)位能力，但不足之處在于耗能元件的安裝過程較為復(fù)雜，同時(shí)震后耗能元件的更換較為不便。
[0007](2)外置低碳鋼
[0008]為了提高節(jié)點(diǎn)耗能元件的可更換性，將低碳鋼材外置于節(jié)點(diǎn)變形區(qū)域。在鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)置角鋼作為耗能元件(圖1b)，通過角鋼的拉屈與壓屈耗散地震能量，同時(shí)下部角鋼還可作為臨時(shí)支撐提供豎向抗剪能力。
[0009](3)外置屈曲耗能或粘滯阻尼器
[0010]為了進(jìn)一步提高節(jié)點(diǎn)耗能元件的耗能能力與耗能穩(wěn)定性，在RC梁柱節(jié)點(diǎn)和底柱的柱根設(shè)置外置式屈曲耗能阻尼器(圖lc)。屈曲耗能阻尼器采用防屈曲支撐的耗能原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要由低碳鋼棒與鋼套筒組成，通過扣件與梁柱連接，在拉伸與壓縮過程中實(shí)現(xiàn)雙向耗能。
[0011](4)摩擦阻尼器
[0012]由于金屬屈服耗能有屈服位移界限的控制，因此相對(duì)于各種形式的金屬屈服耗能元件，摩擦阻尼器的優(yōu)勢(shì)在于其良好的位移敏感性。將摩擦板設(shè)置在鋼梁的腹板(圖ld)，通過平板摩擦阻尼裝置進(jìn)行能量耗散，具有良好的自恢復(fù)能力與耗能能力。
[0013]顯然，上述的自復(fù)位RC框架耗能節(jié)點(diǎn)在形式上各有不同，由這些節(jié)點(diǎn)連接組成的框架結(jié)構(gòu)卻有著相同的耗能模式，請(qǐng)一并參見圖2。如果不考慮構(gòu)件的彈性變形，即界面張合過程中視梁柱為剛體，并忽略結(jié)構(gòu)自身阻尼耗散的能量，那么在正向加載階段，輸入到結(jié)構(gòu)的地震能量最終轉(zhuǎn)化為預(yù)應(yīng)力筋的彈性變形能和消能元件的正向耗能，在反向卸載階段，預(yù)應(yīng)力筋中的彈性變形能釋放，轉(zhuǎn)化為消能元件的反向耗能與結(jié)構(gòu)的動(dòng)能(如果復(fù)位時(shí)速度大于零)。因此，結(jié)構(gòu)在卸載后構(gòu)件界面能完全閉合的必要條件是加載階段預(yù)應(yīng)力筋存儲(chǔ)的彈性變形能大于消能元件的反向復(fù)位耗能。
[0014]由此可見，既有自復(fù)位預(yù)制裝配RC框架的自復(fù)位能力取決于預(yù)應(yīng)力筋彈性儲(chǔ)能能力與消能元件復(fù)位耗能能力的相對(duì)關(guān)系，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耗能能力的同時(shí)要確保結(jié)構(gòu)的自復(fù)位能力，則只能通過增加預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量與張拉度的方式來實(shí)現(xiàn)。
[0015]此外，既有自復(fù)位RC框架梁柱界面的豎向抗剪能力是由界面摩擦、預(yù)應(yīng)力筋的銷栓作用和臨時(shí)支撐(或耗能元件)三個(gè)部分組成的，由于前兩者與框架梁中的預(yù)應(yīng)力筋密切相關(guān)，而后者由于要避免對(duì)梁端轉(zhuǎn)動(dòng)的過分限制，其支撐長(zhǎng)度與能力往往有限。受其工作原理的限制，對(duì)于既有自復(fù)位預(yù)制RC框架結(jié)構(gòu)，其框架梁中的預(yù)應(yīng)力筋對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的豎向抗剪能力有著重要影響，即結(jié)構(gòu)的豎向承載能力同樣有賴于預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量與張拉度。
[0016]因此，在火災(zāi)、爆炸等極端條件下，或長(zhǎng)期的銹蝕作用下，預(yù)應(yīng)力筋或錨具的破壞將不僅僅導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在水平地震作用下自復(fù)位能力的不足，更重要的是會(huì)引起結(jié)構(gòu)在重力荷載下的豎向承載能力不足，從而造成結(jié)構(gòu)的豎向垮塌。
[0017]有鑒于此，亟待另辟蹊徑針對(duì)抗震框架結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步改進(jìn)，以克服既有自復(fù)位預(yù)制裝配RC框架在水平動(dòng)載下的自復(fù)位能力與豎向靜載下的節(jié)點(diǎn)抗剪能力均有賴于預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量與張拉度的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018](一)要解決的技術(shù)問題
[0019]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決既有自復(fù)位預(yù)制裝配RC框架的自復(fù)位能力及節(jié)點(diǎn)抗剪能力均有賴于預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量與張拉度的缺陷，以提高結(jié)構(gòu)在極端條件下的可靠性，并有效控制結(jié)構(gòu)的施工難度與成本。
[0020]( 二 )技術(shù)方案
[0021]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，包括框架柱和框架梁，所述框架柱通過第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與基礎(chǔ)相連；所述框架梁的端部通過水平運(yùn)動(dòng)限位副搭抵于自所述框架柱的本體伸出的懸臂梁上，且所述懸臂梁與所述框架梁的端部通過第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋連接。
[0022]優(yōu)選的，所述框架梁的端部的下表面和所述懸臂梁的上表面，兩者中一者嵌固有圓形截面鋼棒、另一者嵌固有鋼制卡槽；相適配的所述鋼棒與卡槽形成所述水平運(yùn)動(dòng)限位副。
[0023]優(yōu)選的，相適配的所述鋼棒與卡槽為沿所述懸臂梁的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的至少兩組。
[0024]優(yōu)選的，所述框架梁的端部和所述懸臂梁的疊合區(qū)域的側(cè)表面設(shè)置有摩擦耗能裝置。
[0025]優(yōu)選的，所述摩擦耗能裝置包括第一外包鋼板、第二外包鋼板和摩擦板；其中，所述第一外包鋼板固定于所述框架梁的端部，所述第二外包鋼板固定于所述懸臂梁，所述摩擦板貼合于所述第一外包鋼板和所述第二外包鋼板，并通過水平設(shè)置的螺栓將所述摩擦板分別與包覆有鋼板的所述懸臂梁和所述框架梁的端部預(yù)緊拉結(jié)；其中，所述摩擦板上開設(shè)的用于插裝與所述懸臂梁連接的螺栓的穿裝孔為圓孔、用于插裝與所述框架梁的端部連接的螺栓的穿裝孔為豎向條形孔，或者，所述摩擦板上開設(shè)的用于插裝與所述懸臂梁連接的螺栓的穿裝孔為豎向條形孔、用于插裝與所述框架梁的端部連接的螺栓的穿裝孔為圓孔。
[0026]優(yōu)選的，所述第一外包鋼板具體為包覆在所述框架梁的端部底面及兩側(cè)面的“U”字型鋼板；所述第二外包鋼板具體為包覆在所述懸臂梁的頂面及兩側(cè)面的“U”字型鋼板，位于兩側(cè)的兩塊所述摩擦板由相應(yīng)螺栓預(yù)緊拉結(jié)形成一組所述摩擦耗能裝置。
[0027]優(yōu)選的，所述摩擦耗能裝置為沿所述懸臂梁的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的至少兩組。
[0028]優(yōu)選的，所述框架梁的端部和所述懸臂梁均開設(shè)有水平設(shè)置的預(yù)留孔，以穿裝預(yù)緊拉結(jié)用的所述螺栓。
[0029]優(yōu)選的，每組所述摩擦耗能裝置中，所述豎向條形孔及相應(yīng)設(shè)置的所述預(yù)留孔和螺栓配置為至少兩排兩列設(shè)置。
[0030]優(yōu)選的，所述懸臂梁與所述框架梁的端部相應(yīng)開設(shè)有豎向設(shè)置的預(yù)留孔，以穿裝所述第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。
[0031](三)有益效果
[0032]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0033]首先，強(qiáng)震作用時(shí)框架柱底轉(zhuǎn)動(dòng)(以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)為例)抬升，框架梁的端部底面與懸臂梁頂面轉(zhuǎn)動(dòng)后張開，與此同時(shí)梁板結(jié)構(gòu)的重心將上移；此過程中，一方面，第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋和第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋儲(chǔ)存彈性變形能，另外重心上移后的梁板結(jié)構(gòu)形成重力勢(shì)能。卸載時(shí)，根據(jù)內(nèi)力分析可知，變形狀態(tài)的自復(fù)位框架結(jié)構(gòu)在水平外力為零時(shí)將處于不平衡狀態(tài)，即結(jié)構(gòu)構(gòu)件將發(fā)生運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是:框架梁發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)與向左的平動(dòng)，右柱由于框架梁轉(zhuǎn)動(dòng)下壓作用而發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，框架梁的平動(dòng)通過水平運(yùn)動(dòng)限位副形成作用于左柱的推力(剪力)而發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；并且，第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋和第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋釋放所儲(chǔ)存彈性變形能，同步參與復(fù)位。如此設(shè)置，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為各梁柱動(dòng)能的過程，即重力勢(shì)能有效參與結(jié)構(gòu)復(fù)位的過程，梁板結(jié)構(gòu)的重力和梁柱中的預(yù)應(yīng)力筋共同促使構(gòu)件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)與平動(dòng)，實(shí)現(xiàn)界面閉合、結(jié)構(gòu)復(fù)位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中結(jié)構(gòu)的自復(fù)位能力由重力勢(shì)能和預(yù)應(yīng)力筋共同提供，解決了消能元件耗能能力與預(yù)應(yīng)力筋彈性儲(chǔ)能能力必須同步提升的矛盾。
[0034]其次，梁柱節(jié)點(diǎn)的豎向抗剪能力完全由RC懸臂梁提供，與預(yù)應(yīng)力筋、消能元件無關(guān)，結(jié)構(gòu)豎向承載能力的耐久性與可靠性大幅提高。
[0035]再次，應(yīng)用本發(fā)明提供的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，可大大減少框架梁部分的預(yù)應(yīng)力張拉工作，施工效率提升；且安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)、更換方便。
[0036]最后，在框架梁端部與懸臂梁的疊合區(qū)域設(shè)置摩擦裝置，界面張合時(shí)，摩擦板與框架梁端外包鋼板摩擦耗能，可進(jìn)一步提高節(jié)點(diǎn)的耗能能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中四種典型的自復(fù)位裝配框架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為現(xiàn)有自復(fù)位裝配框架結(jié)構(gòu)的耗能模式與復(fù)位條件的原理框圖；
[0039]圖3為【具體實(shí)施方式】中所述自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4為【具體實(shí)施方式】中所述自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架變形后的構(gòu)件姿態(tài)示意圖；
[0041]圖5為【具體實(shí)施方式】中所述水平運(yùn)動(dòng)限位副的裝配關(guān)系示意圖；
[0042]圖6為【具體實(shí)施方式】中所述水平運(yùn)動(dòng)限位副上下分離的原理示意圖；
[0043]圖7為【具體實(shí)施方式】中所述框架梁柱節(jié)點(diǎn)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖8為【具體實(shí)施方式】中所述框架梁柱節(jié)點(diǎn)的立面示意圖；
[0045]圖9為圖8的A — A剖面示意圖；
[0046]圖10為【具體實(shí)施方式】中所述自復(fù)位裝配框架結(jié)構(gòu)的耗能模式原理框圖。
[0047]圖中:框架柱1、懸臂梁11、第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2、框架梁3、水平運(yùn)動(dòng)限位副
4、圓形截面鋼棒41、鋼制卡槽42、第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋5、摩擦耗能裝置6、第一外包鋼板61、第二外包鋼板62、摩擦板63、圓孔631、豎向條形孔632、螺栓64、預(yù)留孔7。

【具體實(shí)施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0049]如圖3所示，本實(shí)施方式所述自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其框架柱I自本體伸出形成懸臂梁11，且框架柱I通過第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2與基礎(chǔ)相連；其框架梁3的端部通過水平運(yùn)動(dòng)限位副4搭抵于自框架柱I的本體伸出的懸臂梁11上，即預(yù)制框架梁3擱置在預(yù)制框架柱I的懸臂梁11上，該懸臂梁11與框架梁3的端部通過第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋5連接，具體地，懸臂梁11與框架梁3的端部相應(yīng)開設(shè)有豎向設(shè)置的預(yù)留孔，以穿裝第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋5。這里，“水平運(yùn)動(dòng)限位副”是指框架梁3搭抵?jǐn)R置于懸臂梁11，不限制框架梁3相對(duì)于懸臂梁11的上下運(yùn)動(dòng)，但限制兩者之間相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)。
[0050]下面以強(qiáng)震作用時(shí)框架柱底產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)為例，詳細(xì)說明其自動(dòng)復(fù)位原理。
[0051]在強(qiáng)震作用下，框架柱I底順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)抬升，如圖4所示，框架梁3的端部底面與懸臂梁11頂面轉(zhuǎn)動(dòng)后張開，與此同時(shí)梁板結(jié)構(gòu)的重心將上移。此過程中，第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2和第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋5儲(chǔ)存彈性變形能，重心上移后的梁板結(jié)構(gòu)同時(shí)形成重力勢(shì)能。當(dāng)卸載時(shí)，根據(jù)內(nèi)力分析可知，變形狀態(tài)的自復(fù)位框架結(jié)構(gòu)在水平外力為零時(shí)將處于不平衡狀態(tài)，即結(jié)構(gòu)構(gòu)件將發(fā)生運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是:框架梁3發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)與向左的平動(dòng)，右框架柱I由于框架梁3轉(zhuǎn)動(dòng)下壓作用而發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，框架梁3的平動(dòng)通過水平運(yùn)動(dòng)限位副4形成作用于左框架柱I的推力(剪力)而發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；并且，第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2和第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋5釋放所儲(chǔ)存彈性變形能參與復(fù)位。
[0052]本文中所使用的方位詞“上”、“下”、“順時(shí)針”和“逆時(shí)針”均以圖中所示構(gòu)件位置為基準(zhǔn)定義的，應(yīng)當(dāng)理解，上述方位詞的使用對(duì)于本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案并不構(gòu)成限制。
[0053]對(duì)于水平運(yùn)動(dòng)限位副4而言，可以采用不同的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)。本方案中，水平運(yùn)動(dòng)限位副4由相適配的圓形截面鋼棒41和鋼制卡槽42構(gòu)成。如圖5所示，圓形截面鋼棒41嵌固于框架梁3的端部的下表面，鋼制卡槽42嵌固于懸臂梁11的上表面，裝配完成后，圓形截面鋼棒41與鋼制卡槽42適配形成水平運(yùn)動(dòng)限位副4，卡槽42不限制鋼棒41的上下運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)一并參見圖6所示；但限制鋼棒41的水平運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)懸臂梁11與框架梁3之間的水平剪力傳遞機(jī)制，對(duì)界面的張開開構(gòu)成任何限制。當(dāng)然，圓形截面鋼棒41和鋼制卡槽42也可以反向設(shè)置，即圓形截面鋼棒嵌固于懸臂梁11的上表面，鋼制卡槽嵌固于框架梁3的端部的下表面(圖中未示出)，如此設(shè)置，同樣可以實(shí)現(xiàn)相同的功能作用。
[0054]為了提高搭抵配合的穩(wěn)定性，相適配的鋼棒41與卡槽42為沿懸臂梁11的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的兩組；也可以設(shè)置為間隔設(shè)置的其他復(fù)數(shù)組，顯然，數(shù)量過多則需要確保各組水平運(yùn)動(dòng)限位副的加工和裝配誤差，故，框架梁3的每個(gè)端部設(shè)置兩組水平運(yùn)動(dòng)限位副4為最優(yōu)方案。
[0055]另外，為了進(jìn)一步提高節(jié)點(diǎn)的耗能能力，在框架梁3的端部和懸臂梁11的疊合區(qū)域的側(cè)表面設(shè)置有摩擦耗能裝置6，這樣，界面張合時(shí)可產(chǎn)生摩擦耗能。如圖7所示，該摩擦耗能裝置6包括固定于框架梁3端部的第一外包鋼板61，固定于懸臂梁11的第二外包鋼板62，以及貼合于第一外包鋼板61和第二外包鋼板62的摩擦板63，并通過水平設(shè)置的螺栓64將摩擦板63分別與包覆有鋼板的懸臂梁11和框架梁3的端部預(yù)緊拉結(jié)。
[0056]具體請(qǐng)一并參見圖8和圖9所示，摩擦板63上開設(shè)的用于插裝與懸臂梁11連接的螺栓的穿裝孔為圓孔631，其上用于插裝與框架梁3的端部連接的螺栓的穿裝孔為豎向條形孔632。相應(yīng)地，框架梁3端部與懸臂梁11設(shè)置水平向預(yù)留孔，螺栓64通過預(yù)留孔7將摩擦板63預(yù)緊拉結(jié)。摩擦板63下部開圓孔631，上部開豎向條形孔632，以實(shí)現(xiàn)摩擦板63與懸臂梁11的固定連接，與框架梁3端部的滑動(dòng)連接；這樣，界面張合時(shí)，摩擦板63與框架梁3端部外包鋼板實(shí)現(xiàn)摩擦耗能。
[0057]此外，本方案中的第一外包鋼板61可以為包覆在框架梁3的端部底面及兩側(cè)面的“U”字型鋼板；第二外包鋼板可以為包覆在懸臂梁33的頂面及兩側(cè)面的“U”字型鋼板，以避免界面張合過程中混凝土的局部破壞，同時(shí)提供摩擦表面。位于兩側(cè)的兩塊摩擦板63由相應(yīng)螺栓64預(yù)緊拉結(jié)形成一組摩擦耗能裝置4。為了獲得較佳的摩擦耗能效果，摩擦耗能裝置6為沿懸臂梁11的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的至少兩組。優(yōu)選地，每組摩擦耗能裝置6中，豎向條形孔632及相應(yīng)設(shè)置的預(yù)留孔和螺栓64配置為至少兩排兩列設(shè)置。
[0058]需要說明的是，用于建立滑動(dòng)摩擦耗能，摩擦板63上的豎向條形孔和圓孔也可以反向設(shè)置，即，用于插裝與懸臂梁連接的螺栓的穿裝孔為豎向條形孔，相應(yīng)地，用于插裝與框架梁的端部連接的螺栓的穿裝孔為圓孔(圖中未示出)。
[0059]在不考慮構(gòu)件的彈性變形，并忽略結(jié)構(gòu)自身阻尼耗散能量的前提下，本發(fā)明提供的自復(fù)位裝配框架結(jié)構(gòu)的耗能模式如圖10所示的框圖。在加載階段，地震能量除了轉(zhuǎn)化為預(yù)應(yīng)力筋的彈性變形能和摩擦板的正向耗能外，還轉(zhuǎn)化為了梁板結(jié)構(gòu)的重力勢(shì)能。在卸載階段，重力勢(shì)能與預(yù)應(yīng)力筋彈性變形能同時(shí)釋放，轉(zhuǎn)化為摩擦板的復(fù)位耗能與結(jié)構(gòu)動(dòng)能。顯然，該框架結(jié)構(gòu)在卸載時(shí)能夠復(fù)位的條件是梁板結(jié)構(gòu)的重力勢(shì)能與預(yù)應(yīng)力筋彈性儲(chǔ)能之和應(yīng)大于摩擦板的復(fù)位耗能。綜上所述，本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)復(fù)位能力并不完全依賴于預(yù)應(yīng)力筋的彈性儲(chǔ)能能力，這就減少了對(duì)預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量與張拉度的要求。同時(shí)，梁柱節(jié)點(diǎn)的豎向抗剪能力完全由懸臂梁提供，而與預(yù)應(yīng)力筋無關(guān)。
[0060] 最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，包括框架柱和框架梁，所述框架柱通過第一無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與基礎(chǔ)相連；其特征在于，所述框架梁的端部通過水平運(yùn)動(dòng)限位副搭抵于自所述框架柱的本體伸出的懸臂梁上，且所述懸臂梁與所述框架梁的端部通過第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，所述框架梁的端部的下表面和所述懸臂梁的上表面，兩者中一者嵌固有圓形截面鋼棒、另一者嵌固有鋼制卡槽；相適配的所述鋼棒與卡槽形成所述水平運(yùn)動(dòng)限位副。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，相適配的所述鋼棒與卡槽為沿所述懸臂梁的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的至少兩組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，所述框架梁的端部和所述懸臂梁的疊合區(qū)域的側(cè)表面設(shè)置有摩擦耗能裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，所述摩擦耗能裝置包括: 第一外包鋼板，固定于所述框架梁的端部； 第二外包鋼板，固定于所述懸臂梁；和 摩擦板，貼合于所述第一外包鋼板和所述第二外包鋼板，并通過水平設(shè)置的螺栓將所述摩擦板分別與包覆有鋼板的所述懸臂梁和所述框架梁的端部預(yù)緊拉結(jié)； 其中，所述摩擦板上開設(shè)的用于插裝與所述懸臂梁連接的螺栓的穿裝孔為圓孔、用于插裝與所述框架梁的端部連接的螺栓的穿裝孔為豎向條形孔，或者，所述摩擦板上開設(shè)的用于插裝與所述懸臂梁連接的螺栓的穿裝孔為豎向條形孔、用于插裝與所述框架梁的端部連接的螺栓的穿裝孔為圓孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，所述第一外包鋼板具體為包覆在所述框架梁的端部底面及兩側(cè)面的“U”字型鋼板；所述第二外包鋼板具體為包覆在所述懸臂梁的頂面及兩側(cè)面的“U”字型鋼板，位于兩側(cè)的兩塊所述摩擦板由相應(yīng)螺栓預(yù)緊拉結(jié)形成一組所述摩擦耗能裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，所述摩擦耗能裝置為沿所述懸臂梁的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的至少兩組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，所述框架梁的端部和所述懸臂梁均開設(shè)有水平設(shè)置的預(yù)留孔，以穿裝預(yù)緊拉結(jié)用的所述螺栓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，每組所述摩擦耗能裝置中，所述豎向條形孔及相應(yīng)設(shè)置的所述預(yù)留孔和螺栓配置為至少兩排兩列設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位預(yù)制裝配鋼筋混凝土框架，其特征在于，所述懸臂梁與所述框架梁的端部相應(yīng)開設(shè)有豎向設(shè)置的預(yù)留孔，以穿裝所述第二無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。
【文檔編號(hào)】E04B1/20GK104131616SQ201410338465
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】劉哲鋒, 郭佳, 李鵬 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)