[发明专利]一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系及其设计方法

说明书

本发明涉及结构工程技术领域，公开了一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系及设计方法。本发明由层框架结构上下叠合而成，每个层框架结构包括钢柱、钢梁和楼板，上下相邻的层框架结构之间的钢柱在与下层楼板的连接处断开，通过自身摩擦连接，同时相邻的层框架结构之间连接有高强拉索；钢柱顶端设置有上法兰板，与钢梁固定连接，钢柱底端设置有下法兰板，下法兰板与下层相邻层框架结构的楼板上表面接触设置，楼板的上表面上设置有摩擦涂料层和限位装置，所述限位装置为沿楼板边沿设置的钢板条带。本发明一种层与层之间通过高强拉索和柱与柱之间的相互摩擦力进行连接，施工便捷高效，受力性能好。

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，特别是涉及一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系及设计方法。

背景技术

传统的钢结构建筑施工时进行了大量的焊接作业，严重影响了施工进度，造成了环境污染，且现场焊接质量不易得到保证，影响结构安全。装配式钢结构体系因其工业化程度高，施工速度快、环境污染小和施工质量易控制而被广泛采用。

目前的装配钢结构建筑大部分采用螺栓连接或焊缝连接，现场螺栓连接或焊缝连接仍耗费大量施工时间，而且连接节点均为刚性连接，地震作用下节点容易发生破坏。随着装配式钢结构建筑层数逐渐增大，钢框架结构的抗震性能和经济性变差，钢框架-支撑结构的抗震性能和经济性优势较为凸出。本发明提出的一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系采用高强拉索支撑提供较大的抗侧刚度，使得结构体系较为经济。利用上下层间柱之间通过自身摩擦进行耗能来减少结构损伤，具有一定的应用前景。

发明内容

本发明提供一种层与层之间通过高强拉索和柱与柱之间的相互摩擦力进行连接，施工便捷高效，受力性能好的一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系及设计方法。

解决的技术问题是：现有装配式钢结构框架均为刚性连接，施工节点多，效率低，框架结构本身抗震性差。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系，由相同的层框架结构上下叠合而成，每个层框架结构包括钢柱、钢梁和楼板，每个层框架结构中的钢柱沿横向和纵向间隔布置，钢梁沿横向和纵向布置且两端分别与相邻的两个钢柱顶端侧壁固定连接，其特征在于：上下相邻的层框架结构之间的钢柱在与下层楼板的连接处断开，通过自身摩擦连接，同时相邻的层框架结构之间连接有高强拉索；钢柱顶端设置有上法兰板，与钢梁固定连接，钢柱底端设置有下法兰板，下法兰板与下层相邻层框架结构的楼板上表面接触设置，楼板的上表面上设置有摩擦涂料层和限位装置，所述限位装置为沿楼板边沿设置的钢板条带。

本发明一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系，进一步的，所述下法兰板的边沿不超出相邻楼板的边沿设置，下法兰板的边长比钢柱截面边长大至少100mm，下法兰板的外边沿与相邻楼板的边沿之间的最小距离不小于60mm。

本发明一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系，进一步的，所述摩擦涂料层表面的摩擦系数为0.1-2.0，且自钢柱中轴线向四周逐渐增大。

本发明一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系，进一步的，所述高强拉索设置在层框架结构的侧立面内，每个竖直面内的高强拉索呈X形排布，每根高强拉索的上端通过上连接板与上层的层框架结构连接，下端通过下连接板与下层的层框架结构连接，上连接板为直角三角形钢板，上连接板的两直角边沿分别与钢柱侧壁和钢梁下表面焊接固定，下连接板与下层的层框架结构的钢梁上表面焊接固定。

本发明一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系，进一步的，所述每个层框架结构中的钢柱顶端与楼板之间还设置有双向摩擦阻尼器。

本发明一种预应力支撑摩擦减震装配式钢结构体系的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、根据设计需求，确定基本结构参数；