[发明专利]摇摆式自定心钢框架-混凝土剪力墙抗震系统

说明书

技术领域

本发明为一种装配式抗震结构体系，用于提高钢框架结构抵抗侧向变形的能力，实现结构在地震后的自动复位，消除或减少钢框架结构在地震作用下的残余变形和损伤，通过摩擦装置耗散地震能，减少震后修复的代价。

背景技术

地震是全人类共同面对的自然灾害之一，对人们的生命和财产安全构成了严重的威胁。国内外的震害调查表明，对于常见的钢框架结构，其柱底和梁柱节点区均是容易破坏的区域，而这些部位恰是结构保证承载力的关键部位，其破坏往往将导致结构倒塌。同时，对于钢框架结构体系，由于其抗侧刚度较低，设计的主导因素往往是结构的刚度而不是强度；在很多因变形过大而破坏的案例中，构件中的应力并不高。为提高钢框架的抗变形能力，往往在钢框架中设置一定数量的钢支撑或钢筋混凝土剪力墙。

此外，传统钢框架在地震中的耗能主要通过钢材自身的塑性变形来实现，震后存在较大的残余变形；钢支撑或钢筋混凝土剪力墙也容易发生屈曲、混凝土开裂（压碎）或钢筋屈服等塑性损伤，给修复和后续使用带来困难。

针对上述现状，本申请提出了一种“摇摆式自定心钢框架-混凝土剪力墙抗震结构体系”，通过预应力构件使得结构具有自定心功能（地震后结构自动复位），有效地消除或减少了结构的残余变形；通过附加摩擦耗能装置和墙体保护装置，解决了结构的耗能和剪力墙脚部的局部承压问题，使得主体结构在地震作用下的基本无损，减少了震后修复的代价。

鉴于我国钢产量的日益增多，钢框架结构在住宅，办公楼等建筑中所占比例稳步增长，而钢框架结构的震害非常普遍且修复的难度较大，本申请具有积极的社会意义和科学意义。

发明内容

技术问题：为了克服传统钢框架的不足，本发明提供了一种工厂预制、现场拼装的摇摆式自定心钢框架-混凝土剪力墙抗震系统，以降低结构在地震作用下的残余变形和结构损伤，减少震后修复的工作量和代价。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种摇摆式自定心钢框架-混凝土剪力墙抗震系统，该系统包括相对平行设置的第一钢柱和第二钢柱、位于第一钢柱和第二钢柱之间的混凝土墙和摩擦件，摩擦件包括结构相同的第一摩擦件和第二摩擦件；第一钢柱与混凝土墙之间通过第一摩擦件连接，第二钢柱与混凝土墙之间通过第二摩擦件连接，其中，

混凝土墙通过竖向预应力钢绞线与基础梁相连，楼板与混凝土墙固结，第一钢柱和第二钢柱分别通过铰接装置铰接于基础梁。

优选的，摩擦件包括T形连接件，角钢，黄铜摩擦片及摩擦型高强螺栓；其中黄铜摩擦片贴于T形连接件的腹板两侧；

T形连接件的翼缘通过预埋在混凝土墙中的普通螺栓与混凝土墙连接，T形连接件的腹板上开有竖向的槽道，角钢一边通过普通螺栓与钢柱连接，另一边通过摩擦型高强螺栓夹紧T形连接件的腹板。

优选的，在混凝土墙的脚部外包有钢套。

优选的，第一钢柱与混凝土墙在每一楼层的半层高处通过第一摩擦件连接，第二钢柱与混凝土墙在每一楼层的半层高处通过第二摩擦件连接。

有益效果：

1、在一榀钢框架中的若干跨采用本申请的结构形式后，整个钢框架结构在地震作用下得损伤将会减小，抗震性能得到改善，可以获得以下优异的性能：

2、具有自定心能力，大大减小了震后的残余变形；

3、震后的损伤小，并且集中在耗能件等附属构件上，而钢柱，剪力墙等主要构件基本保持弹性，便于修复；

4、大部分构件可以在工厂预制，然后现场组装，有利于加快施工进度、保证质量和减少人工成本；

5、采用预应力技术，剪力墙的初始抗侧刚度大。

附图说明

图1为钢框架的平面图。

    图2为选取的含有摇摆式自定心钢框架—混凝土墙的一榀框架的立面图。

    图3为摇摆式自定心钢框架—混凝土墙连接方式示意图。

    图4为H型钢柱（构件4）详细构造图。也即：通篇提及的第一钢柱41和第二钢柱42。

    图5为钢柱铰接于基础的连接装置（构件8）的详细构造图，其由13和14两个构件通过高强螺栓连接。

    图6a为构件13的俯视图，图6b为构件13的正立面图，图6c为构件13的侧立面图。

    图7a为构件14的俯视图，图7b为构件14的正立面图，图7c为构件14的侧立面图。