一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置及其安装方法与流程

本发明涉及一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置及其安装方法，属于土木工程结构抗倒塌加固领域。

背景技术：

随着城市化的发展，煤气爆炸事件经常发生，有可能造成承重柱失效进而引起结构的连续倒塌。为此，有必要提升结构的防连续倒塌能力和鲁棒性。对于老旧框架结构，大多没有设置斜撑，一旦遭遇煤气爆炸等偶然荷载发生结构柱失效，仅凭自身框架结构未必有足够的抗连续倒塌能力。而对于一些新建的框架结构特别是钢结构来说，设置的支撑多为约束屈曲支撑，主要用于提高抗震能力，且其布置方式多为沿着竖向从上到下单向全高布置在结构的某一跨。这种布置方法或许对与支撑相连的柱子受损失效的倒塌工况有帮助，但是对其它柱子失效工况无法起到直接作用。此外，引起连续倒塌的荷载主要是重力，方向单调，而地震荷载是往返的，因此用于抵抗倒塌的斜撑没有必要做得如同约束屈曲支撑一样粗壮。此外，也有很多加固方法是集中在加固梁柱节点或是加固梁、柱本身。这些加固措施可以增强常规的极限承载力，但是未必能全面提升结构的抗倒塌能力。综上所述，目前非常缺乏一种更加合理、有效地提高和加固框架结构抗连续倒塌能力的措施与方法。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置及其安装方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置，包括相互交叉设置的两根圆钢，所述圆钢位于建筑物连续两根框架柱之间，圆钢的两端分别设置有钢板，所述钢板固定在框架柱的侧壁上。

作为进一步的优选方案，所述钢板上设置有铰接头，所述圆钢的端部铰接安装在铰接头上。

作为进一步的优选方案，所述圆钢一端的钢板在一侧框架柱上的位置高于圆钢另一端的钢板在另一侧框架柱上的位置。

作为进一步的优选方案，所述铰接头位于钢板的中心向左或右偏移20mm的位置。

作为进一步的优选方案，所述钢板上具有螺栓孔，穿过螺栓孔设置有螺栓孔。

作为进一步的优选方案，所述交叉圆钢支撑装置设立在结构物的顶层框架柱间。

一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤一：在四块钢板的两侧各开设六个直径为12mm螺栓孔；

步骤二：在每块钢板的表面焊接一个铰接头，铰接头的位置位于钢板中心向左或右偏移20mm；

步骤三：在每块钢板的螺栓孔内安装螺栓，将四块钢板通过螺栓固定在相邻的两根框架柱之间，每根框架柱的一侧面上安装有两个钢板，该侧面上的两个钢板呈一上一下固定设置；

步骤四：将一根圆钢设置在相邻的两根框架柱之间，该圆钢的一端安装在一侧框架柱上靠上钢板的铰接头上，该圆钢的另一端安装在另一侧框架柱上靠下钢板的铰接头上。

与现有技术相比，本发明的一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置及其安装方法，通过在顶层框架柱间设立圆钢支撑，提高了框架结构的整体性，大大加强了框架结构的抗侧刚度以及抗连续倒塌能力，当建筑物遭到煤气爆炸等偶然荷载发生结构柱失效时，可以很大程度上保护结构物，此法施工简单，无湿作业，加固效果好，可靠度高，价格低廉，可推广性高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是框架结构移除柱实验结果图；

图3是框架结构移除柱数值模拟结果图；

其中，1-圆钢，2-钢板，3-铰接头，4-框架柱。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

如图1所示，本发明的一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置，可用于低层、中高层框架结构，包括相互交叉设置的两根圆钢1，所述圆钢1位于建筑物连续两根框架柱4之间，圆钢1的两端分别设置有钢板2，所述钢板2固定在框架柱4上。

所述钢板2上设置有铰接头3，所述圆钢1的端部铰接在铰接头3上。

所述铰接头3的位置位于钢板中心向左（右）偏移20mm，四块钢板4两两对应，以避免圆钢1安装时相互碰撞或阻碍。

所述圆钢1一端的钢板2在一侧框架柱上的位置高于圆钢1另一端的钢板2在另一侧框架柱上的位置。

所述钢板2上具有螺栓孔，穿过螺栓孔设置有螺栓孔。

一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置的安装方法，本法采取在框架结构的顶层每两根柱间设立十字交叉圆钢支撑的方法，圆钢采用两根直径40mm热轧圆钢，圆钢两端均焊有铰接头，上端与一柱顶相连，下端与另一柱底相连，接头采用螺栓连接，将两块钢板分别通过长螺杆固定在柱子内表面和外表面，钢板上焊有用来与圆钢相连的铰接头，通过双螺母连接固定，具体拓展步骤如下：

步骤一：在四块钢板2的两侧各开设六个直径为12mm螺栓孔；

步骤二：在每块钢板2的表面焊接一个铰接头3，为了避免安装交叉圆钢支撑时圆钢碰撞阻挡，导致无法安装，铰接头3的位置位于钢板中心向左或右偏移20mm，四块钢板两两对应，；

步骤三：在每块钢板2的螺栓孔内安装螺栓，将四块钢板2通过螺栓固定在相邻的两根框架柱4之间，每根框架柱4的一侧面上安装有两个钢板，该侧面上的两个钢板2呈一上一下固定在该框架柱上；

步骤四：将一根圆钢1设置在相邻的两根框架柱4之间，圆钢1的一端安装在一侧框架柱上靠上钢板2的铰接头3上，圆钢1的另一端安装在另一侧框架柱上靠下钢板2的铰接头3上。

步骤五：螺栓采用高强螺栓，连接处连接注意螺栓拧紧，防止滑动过大。

步骤六：在圆钢1、钢板2上喷涂防锈材料，防止钢板锈蚀，影响使用功能，注意螺栓处不喷涂。

步骤七：交叉圆钢支撑装置布置在框架结构的顶层框架柱之间，以保证无论哪一层哪一跨框架柱失效，均能最大程度发挥支撑的作用，提高建筑物的抗连续倒塌能力。

图2是基于本发明所做的一框架结构移除柱实验，两根曲线分别代表纯框架和加支撑框架的实验结果，结果显示加设支撑后框架结构抗连续倒塌能力得到了极大提升，支撑的作用不言而喻。

图3为本发明所做的一框架结构移除柱数值模拟研究，两根曲线分别代表纯框架和加支撑框架的数值模拟结果，结果显示加设支撑后框架结构抗连续倒塌能力同样得到了极大提升，与实验相符合。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种提高框架结构抗连续倒塌能力的加固装置及其安装方法，包括相互交叉设置的两根圆钢，圆钢位于建筑物连续两根框架柱之间，圆钢的两端分别设置有钢板，钢板固定在框架柱上。与现有技术相比，本发明的通过在顶层框架柱间设立圆钢支撑，大大加强了框架结构的竖向刚度以及抗连续倒塌能力，提高了框架结构的整体性，当建筑物遭到煤气爆炸等偶然荷载发生结构柱失效时，可以很大程度上保护结构物免遭倒塌，此法施工简单，无湿作业，加固效果好，可靠度高，价格低廉，可推广性高。

技术研发人员：喻君;任兆鹏;罗力中;甘艺平
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2018.05.04
技术公布日：2018.11.06