CN214576115U - 一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，包括钢管混凝土柱和工字钢梁；所述工字钢梁的一端为尖端，所述工字钢梁尖端的顶部和底部均为斜边，所述工字钢梁尖端的中部与所述钢管混凝土柱的侧壁铰接连接；所述工字钢梁尖端的顶部翼缘板和底部翼缘板与所述钢管混凝土柱之间均连接有支撑板；所述工字钢梁与所述钢管混凝土柱之间还设有预应力钢绞线。本实用新型中的工字钢梁能绕转动螺栓向上或向下转动，使楼板始终保持水平状态，地震时，可以有效避免梁柱转动对楼板产生的不利影响；同时L型支撑板可在节点转动过程中屈服耗能，从而保证主体结构在地震过程中始终处于弹性状态，在震后由预应力钢绞线提供的自复位能力使结构恢复到初始状态。

Description

一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱

技术领域

本实用新型涉及型钢混凝土的减震领域，具体涉及到一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱。

背景技术

目前，我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)采用“三水准”抗震设防目标对结构进行抗震设计，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。随着我国国民经济的持续快速发展，不少地区抗震水平已经基本上可以避免人员伤亡，已经实现“小震不坏、大震不倒”，但震后结构往往由于塑性变形过大，需进行加固或拆除，其成本或间接损失甚至高于建造成本，尚不能实现“中震可修”。因此，控制结构的残余塑性变形越来越受到业主和研究者们的重视，并已成为性能化抗震设计及评估的一个重要指标。

自复位钢框架结构是一种通过张拉预拉杆为结构提供自复位力的新型结构形式，在结构受到地震作用后可以有效减小结构的残余变形。在小震地震作用下，自复位钢框架结构梁柱节点间隙不张开，类似于抗弯框架，其结构构件保持为弹性；在中震或大震作用下，自复位钢框架结构通过梁柱节点顶住张开间隙，使安装在节点位置的耗能构件来消耗地震能量，以减轻甚至避免主体结构损伤，地震作用后依靠预拉杆使间隙闭合实现自复位的功能。通过对耗能构件尺寸、预拉杆数量和初张力、梁柱构件尺寸的调整，可使自复位钢框架结构在侧向荷载作用下的刚度、承载力、延性和滞回性能发生改变，这种特殊性能可以方便工程师在结构设计时进行不同部位结构刚度匹配的调整。

然而传统的自复位钢框架结构的柱距会随着梁柱节点的张开而增大，必须采用复杂的楼板布置形式以避免柱距增大时楼板受拉开裂。此外，传统的自复位钢框架结构通常需要在施工现场进行预拉杆的张拉和构件焊接，不利于保证施工质量且施工难度较大，这都限制了自复位框架在实际工程中的应用，而目前提出的双梁自复位钢框架虽然能解决上述问题，但是初始刚度小，梁柱连接易发生破坏等问题，这严重影响了自复位双梁在实际工程中的应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种新型结构的装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其耗散能力强，能有效提高抗震能力。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，包括竖向设置的钢管混凝土柱和水平设置的工字钢梁；所述工字钢梁的一端为尖端，所述工字钢梁尖端的顶部和底部均为斜边，所述工字钢梁尖端的中部与所述钢管混凝土柱的侧壁铰接连接；所述工字钢梁尖端的顶部翼缘板和底部翼缘板与所述钢管混凝土柱之间均连接有支撑板；所述工字钢梁与所述钢管混凝土柱之间还设有预应力钢绞线。

作为上述技术方案的进一步技术方案，所述支撑板为L型板，L型板的两侧壁之间焊接有肋筋。

作为上述技术方案的进一步技术方案，所述工字钢梁的翼缘板上开设有通孔；所述支撑板上也开设有通孔；固定螺栓穿过所述工字钢梁和所述支撑板上的对应通孔后将所述支撑板固定连接到所述工字钢梁上。

作为上述技术方案的进一步技术方案，所述支撑板与所述钢管混凝土柱之间通过穿芯螺栓固定连接。

作为上述技术方案的进一步技术方案，所述预应力钢绞线平行所述工字钢梁的长度方向设置；在所述工字钢梁远离所述钢管混凝土柱的一端焊接有加强板，所述加强板垂直所述工字钢梁的长度方向设置；所述预应力钢绞线的一端固定连接于该加强板上，所述预应力钢绞线的另一端固定连接于所述钢管混凝土柱的外侧壁上。

作为上述技术方案的进一步技术方案，在所述加强板靠近所述钢管混凝土柱的一侧焊接有多个加强肋用于增固加强板与工字钢梁之间的连接。

作为上述技术方案的进一步技术方案，所述加强肋至少设有三个。

作为上述技术方案的进一步技术方案，所述钢管混凝土柱内设有用于所述预应力钢绞线穿过的导管。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本实用新型中的工字钢梁能绕转动螺栓向上或向下转动，使楼板始终保持水平状态，地震时，可以有效避免梁柱转动对楼板产生的不利影响；同时L型支撑板可在节点转动过程中屈服耗能，从而保证主体结构在地震过程中始终处于弹性状态，在震后由预应力钢绞线提供的自复位能力使结构恢复到初始状态；本实用新型可在工厂预制，保证预应力钢绞线初始预应力的准确施加；现场施工时，直接将预制好的钢管混凝土柱和工字钢梁与其他构件用螺栓连接即可，无焊接工作，可显著缩短施工周期和劳动力成本，实现装配式施工，符合建筑行业未来发展趋势。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中各标号的释义为：钢管混凝土柱1，导管2，垫板3，穿芯螺栓4，固定螺栓5，支撑板6，工字钢梁7，转动螺栓8，连接板9，预应力钢绞线10，加强肋11，加强板12。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以便对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。

显然，对这些实施例的说明是示意性的，并不构成对本实用新型的具体限定，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的优选实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱包括钢管混凝土柱1、工字钢梁7、耗能部件和连接部件。钢管混凝土柱1竖向设置，工字钢梁7水平设置。

工字钢梁7的一端为尖端，其顶部和底部均被切割为斜边，仅其中部与钢管混凝土柱1的侧壁铰接连接。在钢管混凝土柱1的侧壁上焊接有连接板9，该连接板9上开设有连接通孔；工字钢梁7尖端中部亦开设有连接通孔，通过转动螺栓8穿过连接板9上的连接通孔和工字钢梁7尖端的连接通孔实现工字钢梁7与钢管混凝土柱1的铰接连接。使用连接板9和转动螺栓8作为工字钢梁7和钢管混凝土柱1之间的连接部件，将工字钢梁7的一端设置为尖端，使得工字钢梁7可绕转动螺栓8旋转，从而使得工字钢梁7和钢管混凝土柱1之间为非刚性连接，在钢管混凝土柱1晃动倾斜后，工字钢梁7依然能始终保持水平状态，地震时，可以有效避免工字钢梁7转动对楼板产生的不利影响。

工字钢梁7尖端的顶部翼缘板与钢管混凝土柱1之间连接有支撑板6，支撑板6为L型板，并在L型板的两侧壁之间焊接有肋筋。支撑板6的一边通过固定螺栓5与工字钢梁7的顶部翼缘板螺栓连接，支撑板6的另一边则通过穿芯螺栓4与钢管混凝土柱1之间螺栓连接。在工字钢梁7相对钢管混凝土柱1转动时，L型支撑板6作为工字钢梁7和钢管混凝土柱1之间主要耗能部件，支撑板6可在节点转动过程中屈服耗能，从而保证主体结构在地震过程中始终处于弹性状态，避免了主体结构的损害。

进一步的，在工字钢梁7尖端的底部翼缘板与钢管混凝土柱1之间也连接有支撑板6并焊接有肋筋。在工字钢梁7的顶部和底部均设置支撑板6作为主要耗能部件，能确保无论工字钢梁7相对钢管混凝土柱1向上转动还是向下转动，均能保证主体结构在地震过程中始终处于弹性状态，避免主体结构的损害。

耗能部件还包括有预应力钢绞线10，预应力钢绞线10平行工字钢梁7的长度方向设置。在工字钢梁7远离钢管混凝土柱1的一端焊接有加强板12，加强板12垂直工字钢梁7的长度方向设置。所述预应力钢绞线10对应工字钢梁7的顶部和底部平行对称设置有2个，预应力钢绞线10在工厂进行张拉，其一端用锚具锚固于该加强板12上，另一端用锚具锚固于钢管混凝土柱1的外侧壁上。在震后由预应力钢绞线10提供的自复位能力可使整个结构恢复到初始状态，实现自复位功能。本实用新型中所述的锚具可选用挤压式锚具、夹片式锚具、压接式锚具、支撑式锚具和锥塞式锚具。为防止加强板12被拉坏，在加强板12靠近钢管混凝土柱1的一侧焊接有多个加强肋11用于增固加强板12与工字钢梁7之间的连接，防止加强板12发生局部破坏。加强肋11通常设置不少于三个。

在钢管混凝土柱1远离工字钢梁7的一侧外壁上还设有垫板3，该垫板3作为穿芯螺栓4及预应力钢绞线10端部的加强连接件，可对穿芯螺栓4和预应力钢绞线10与钢管混凝土柱1连接的局部进行加强，防止其损坏钢管混凝土柱1。

钢管混凝土柱1和工字钢梁7均由工厂预制。在钢管混凝土柱1浇筑混凝土时需在对应位置提前预埋导管2，以便于预应力钢绞线10的贯穿，各部件在工厂预先安装好后进行预应力钢绞线10的张拉、锚固。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之类。

Claims (8)

1.一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：包括竖向设置的钢管混凝土柱（1）和水平设置的工字钢梁（7）；所述工字钢梁（7）的一端为尖端，所述工字钢梁（7）尖端的顶部和底部均为斜边，所述工字钢梁（7）尖端的中部与所述钢管混凝土柱（1）的侧壁铰接连接；所述工字钢梁（7）尖端的顶部翼缘板和底部翼缘板与所述钢管混凝土柱（1）之间均连接有支撑板（6）；所述工字钢梁（7）与所述钢管混凝土柱（1）之间还设有预应力钢绞线（10）。

2.根据权利要求1所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：所述支撑板（6）为L型板，L型板的两侧壁之间焊接有肋筋。

3.根据权利要求2所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：所述工字钢梁（7）的翼缘板上开设有通孔；所述支撑板（6）上也开设有通孔；固定螺栓（5）穿过所述工字钢梁（7）和所述支撑板（6）上的对应通孔后将所述支撑板（6）固定连接到所述工字钢梁（7）上。

4.根据权利要求2所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：所述支撑板（6）与所述钢管混凝土柱（1）之间通过穿芯螺栓（4）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：所述预应力钢绞线（10）平行所述工字钢梁（7）的长度方向设置；在所述工字钢梁（7）远离所述钢管混凝土柱（1）的一端焊接有加强板（12），所述加强板（12）垂直所述工字钢梁（7）的长度方向设置；所述预应力钢绞线（10）的一端固定连接于该加强板（12）上，所述预应力钢绞线（10）的另一端固定连接于所述钢管混凝土柱（1）的外侧壁上。

6.根据权利要求5所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：在所述加强板（12）靠近所述钢管混凝土柱（1）的一侧焊接有多个加强肋（11）用于增固加强板（12）与工字钢梁（7）之间的连接。

7.根据权利要求6所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：所述加强肋（11）至少设有三个。

8.根据权利要求1所述的一种装配式抗震钢管混凝土韧性柱，其特征在于：所述钢管混凝土柱（1）内设有用于所述预应力钢绞线（10）穿过的导管（2）。

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