一种具有自复位功能的框架结构的制作方法

本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种具有自复位功能的框架结构。

背景技术：

我国现阶段的抗震思想是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这一抗震思想要求结构遭遇设防烈度的地震后主体结构不应有大的破坏并可以修复。但由于地震作用的不确定性和复杂性，结构有可能遭受比设防烈度更大的地震作用，这样会使结构构件严重受损。另外结构在遭受设防烈度的地震后虽然可能没有倒塌，但有部分构件因残余变形过大而无法修复，最后整个结构只能被推倒重建，造成了巨大的浪费，也影响了人们的正常生活。为此，考虑设计一种可恢复功能结构，使结构在地震后能最快地恢复其正常使用功能。这样建筑不仅能够在地震中保护人们的生命财产安全，在地震后也能帮助人们尽快恢复正常生活。因此，开发能减少残余变形，且具有震损部件可更换功能的框架形式来取代可修复性能较差的传统框架形式，仍是十分必要而有意义的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种具有自复位功能的框架结构。

本发明的技术方案如下：

一种具有自复位功能的框架结构，包括：

二工字形柱，竖直设于混凝土基础上，每一工字形柱的腹板的两侧均固设有一加劲肋板；

一T形上杆，包括彼此固接的一上腹板和一上顶板，且两端分别固接一上端板，该上端板上凸设一上耳板；

一T形下杆，包括彼此固接的一下腹板和一下底板，且两端分别固接一下端板，该下端板上凸设一下耳板；

和至少一耗能连接件；

二工字形柱竖直放置于混凝土基础上，且底部不与混凝土基础接触，每一加劲肋板均通过一预应力筋与混凝土基础相连，T形上杆通过其两端的上端板的上耳板与所述二工字型柱铰接，T形下杆通过其两端的下端板的下耳板与所述二工字型柱铰接，且铰接处的水平抗剪承载力大于T形上杆或T形下杆的轴向承载力；T形上杆与T形下杆上下平行设置并具有间隙，且T形上杆的上腹板与T形下杆的下腹板通过至少一耗能连接件相连。

在本发明的一个优选实施方案中，所述至少一耗能连接件为至少一摩擦耗能连接件。

进一步优选的，所述摩擦耗能连接件为硬质连接钢板，所述T形上杆的上腹板设有一与T形上杆平行的长条形通孔，硬质连接钢板的上缘和下缘分别通过螺栓与所述上腹板和下腹板相连并紧贴，且连接上述硬质连接钢板的上缘与所述上腹板的螺栓滑动适配于上述长条形通孔内。

进一步优选的，所述至少一摩擦耗能连接件与上腹板及下腹板之间的总的滑动摩擦力为T形上杆的轴向抗压屈服承载力和T形下杆的轴向抗压屈服承载力中的较小值的0.7～0.9倍。

在本发明的一个优选实施方案中，所述至少一耗能连接件为至少一屈服耗能连接件。

进一步优选的，所述屈服耗能连接件为软钢钢板，软钢钢板上设有若干沿T形上杆和T形下杆长度方向依次排列的竖眼形通孔，软钢钢板的上缘和下缘分别通过螺栓与所述上腹板和下腹板相连。

进一步优选的，所述至少一屈服耗能连接件的总的水平抗剪屈服承载力为T形上杆的轴向抗压屈服承载力和T形下杆的轴向抗压屈服承载力中的较小值的0.7～0.9倍。

在本发明的一个优选实施方案中，所述混凝土基础上设有二限位块，以限制二工字形柱的位移。

本发明的有益效果：

1、相比传统的钢框架，本发明具有自复位功能。

2、本发明中由于预应力筋的存在，地震过后，预应力筋的弹性回复力能使结构恢复到初始状态，消除残余位移，使钢框架能够自复位。

3、本发明具有可替换功能，在水平地震作用下，T形上杆和T形下杆主要承受轴力作用，通过合理设计能保证其不发生破坏，耗能连接件通过螺栓与T形上杆和T形下杆连接，损坏后易于更换，而不像传统的钢框架，需要进行大幅度的维护甚至重建，具有良好的经济性和便捷性。

4、本发明具有更好的延性和耗能能力，能够满足结构对延性和耗能的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1沿A-A的剖视图。

图3为图1沿B-B的剖视图。

图4为图1沿C-C的俯视图。

图5为本发明实施例1的T形上杆的结构示意图。

图6为本发明实施例2的结构示意图。

图7为图6沿D-D的剖视图。

图8为本发明实施例1和2中二工字形柱与混凝土基础的连接结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

如图1所示，一种具有自复位功能的框架结构，包括一T形上杆1、一T形下杆2、两对硬质连接钢板3和二工字形柱5。

如图1和图2所示，T形上杆1，包括彼此固接的一上腹板11和一上顶板12，且两端分别固接一上端板13，该上端板13上凸设一上耳板14，如图5所示，此外该T形上杆1的上腹板11设有与T形上杆1的长度方向平行且沿T形上杆1的长度方向依次排列的二长条形通孔15；

如图1和图2所示，T形下杆2，包括彼此固接的一下腹板21和一下底板22，且两端分别固接一下端板23，该下端板23上凸设一下耳板24；

如图1和图8所示，二工字形柱5，竖直放置于混凝土基础6上，每一工字形柱5的腹板的两侧均固设有一加劲肋板51，每一加劲肋板51均通过一预应力筋52与混凝土基础6相连，利用预应力筋52在地震作用下产生的弹性回复力恢复到初始状态，消除残余位移，从而实现框架的自复位功能，此外，加劲肋板51的厚度需要满足一定要求，以保证其在预应力筋52内拉力的作用下不发生破坏；混凝土基础6上设有二限位块61(材质为钢)，以分别限制二工字形柱5的位移，以防位移过大，优选的，该限位块61通过螺栓与混凝土基础6连接；

如图1和图4所示，T形上杆1通过其两端的上端板13的上耳板14与二工字形柱5铰接，T形下杆2通过其两端的下端板23的下耳板24与所述二工字形柱5铰接，且铰接处的水平抗剪承载力大于T形上杆1或T形下杆2的轴向承载力，以满足“强节点，弱构件”的要求；T形上杆1与T形下杆2上下平行设置并具有间隙，且T形上杆1的上腹板11与T形下杆2的下腹板21通过两对硬质连接钢板3相连，以通过硬质连接钢板3与T形上杆1的摩擦耗散能量。

如图1、图3和图5所示，每对硬质连接钢板3对应一长条形通孔15，硬质连接钢板3的上缘和下缘分别通过螺栓与所述上腹板11和下腹板21相连，使得每对硬质连接钢板3分别从所述上腹板11和下腹板21的两侧夹紧该上腹板11和下腹板21，连接上述硬质连接钢板3的上缘与所述上腹板11的螺栓滑动适配于上述长条形通孔15内，以适应水平荷载作用产生的连接钢板4与T形上杆11腹板之间的水平向相对滑动。

该两对硬质连接钢板3与上腹板11及下腹板21之间的总的滑动摩擦力为T形上杆1的轴向抗压屈服承载力和T形下杆2的轴向抗压屈服承载力中的较小值的0.7～0.9倍，优选为0.8倍，以保证结构既有良好的耗能能力，又有足够的抗侧刚度。

实施例2

如图6所示，一种具有自复位功能的框架结构，设于二工字形柱5之间，包括一T形上杆1、一T形下杆2、两对软钢钢板4和二工字形柱5。

T形上杆1，包括彼此固接的一上腹板11和一上顶板12，且两端分别固接一上端板13，该上端板13上凸设一上耳板14；

T形下杆2，包括彼此固接的一下腹板21和一下底板22，且两端分别固接一下端板23，该下端板23上凸设一下耳板24；

如图6和图8所示，二工字形柱5，竖直放置于混凝土基础6上，每一工字形柱5的腹板的两侧均固设有一加劲肋板51，每一加劲肋板51均通过一预应力筋52与混凝土基础6相连，利用预应力筋52在地震作用下产生的弹性回复力恢复到初始状态，消除残余位移，从而实现框架的自复位功能，此外，加劲肋板51的厚度需要满足一定要求，以保证其在预应力筋52内拉力的作用下不发生破坏；混凝土基础6上设有二限位块61(材质为钢)，以分别限制二工字形柱5的位移，以防位移过大，优选的，该限位块61通过螺栓与混凝土基础6连接；

T形上杆1通过其两端的上端板13的上耳板14与二工字形柱5铰接，T形下杆2通过其两端的下端板23的下耳板24与所述二工字形柱5铰接，且铰接处的水平抗剪承载力大于T形上杆1或T形下杆2的轴向承载力，以满足“强节点，弱构件”的要求；T形上杆1与T形下杆2上下平行设置并具有间隙，且T形上杆1的上腹板11与T形下杆2的下腹板21通过软钢钢板4相连，水平荷载作用产生的T形上杆1和T形下杆2之间的错动使所述软钢钢板4发生水平向剪切变形，进而耗散能量。

如图6和图7所示，软钢钢板4上设有若干沿T形上杆1和T形下杆2长度方向依次排列的竖眼形通孔41，软钢钢板4的上缘和下缘分别通过螺栓与所述上腹板11和下腹板21相连，使得每对软钢钢板4分别从所述上腹板11和下腹板21的两侧夹紧该上腹板11和下腹板21。

该两对软钢钢板4的总的水平抗剪屈服承载力为T形上杆1的轴向抗压屈服承载力和T形下杆2的轴向抗压屈服承载力中的较小值的0.7～0.9倍，优选为0.8倍，以保证结构既有良好的耗能能力，又有足够的抗侧刚度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。