一种龙凤榫式连接可更换梁连接结构及连接方法与流程

本发明涉及建筑工程及结构抗震技术领域，特别涉及一种龙凤榫式连接可更换梁连接结构及连接方法。

背景技术：

工程结构的抗震设计理念，逐渐从防止结构倒塌转向结构功能可维持、可恢复。近年来，可恢复功能抗震结构的研究受到了各国地震工程学者和工程技术人员的广泛关注，目前已成为地震工程领域新的研究方向。可恢复功能结构，又称功能可恢复结构是指地震后不需修复或稍加修复即可恢复其使用功能的结构。而在可更换结构体系中，及连接方式是其结构体系能否发挥其性能的重要技术之一。然而目前的可更换梁技术大部分设计是安装拆卸步骤繁琐，需要有专业人士实施，且允许的工件误差范围小，变形范围有限，这就导致了梁体耗能性能受限，除此之外，目前很多可更换梁均是局部破坏则整体废弃，不能实现定点修复，在经济上是一种浪费。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种龙凤榫式连接可更换梁连接结构及连接方法，该连接构造耗能效果明显，实现震后方便更换，快速恢复结构的使用功能，同时可实现可更换梁段定点更换，操作简单快捷，相比于传统可更换梁，修复代价更低，具有良好的经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种龙凤榫式连接可更换梁连接结构，包括左右分别设置的左钢柱2和右钢柱3，左钢柱2和右钢柱3分别通过左嵌入式连接板4、右嵌入式连接板5连接可更换尾梁段1，可更换尾梁段1之间设置有用于更换的可更换续梁段6。

所述的左嵌入式连接板4、右嵌入式连接板5上开有螺栓孔，通过高强螺栓贯穿，连接左钢柱2和右钢柱3。

所述的的左嵌入式连接板4、右嵌入式连接板5结构相同，包括端板和卯口，卯口为梯形，端板与可更换梁段翼缘等宽，卯口与可更换梁段的肋板等宽，端板高度与可更换梁段整体高度相同，端板上卯口两侧设置螺栓口，端板与卯口采用坡口全融透焊缝连接。

所述的可更换尾梁段1包括左榫头1-1和右榫头1-2，其中榫头采用梯形结构，榫头高度与可更换梁段腹板高度相同，上翼缘向两侧延伸，下翼缘向两侧收缩，长度均为榫头长度两倍。

所述的可更换续梁段6包含梯形榫头6-1与梯形卯口6-2，卯口允许略大于榫头，上翼缘向榫头伸出方向延伸，延伸长度为榫头长度的两倍，下翼缘向卯口方向延伸，延伸长度为榫头长度两倍，榫头与卯口高度与可更换梁段腹板高度相同。

一种龙凤榫式连接可更换梁的连接方法，包括以下步骤；

步骤一，根据需要长度算出需要的可更换续梁段6的个数，可更换续梁段6之间将卯口与榫头对齐从上往下滑到底；

步骤二，在可更换续梁段6末尾装上可更换尾梁段1，将可更换尾梁段1的卯口与可更换续梁段6的榫头对齐从上往下滑到底；

步骤三，分别将左端板4-1与左钢柱2、右端板5-1与右钢柱3间高强螺栓终拧；

步骤四，分别将可更换尾梁段1与左嵌入式连接板卯口接合，可更换续梁段6与右嵌入式连接板卯口接合。

本发明的有益效果：

(1)在可更换梁安装或者更换过程中，仅通过上下滑动便可实现可更换梁的拆卸和组装，有效减少螺栓的使用，大幅提高可更换梁的可更换性能，降低成本。

(2)连接方式采用龙凤榫式连接，在地震作用下，由于榫头与卯口相互挤压变形将会使节点产生相反的摩擦力，从而使上部被保护的梁减少地震响应，同时，由于榫头与卯口之间会有反复来回摩擦滑移，从而达到更优异耗能抗震的作用。

(3)榫头与卯口采用梯形结构，有效防止了可更换梁段之间脱卯的情况，同时增大了榫头与卯口之间的摩擦面积，提高梁段耗能效果。

(4)由于榫卯式连接处会有一定的空隙，因此允许钢结构因焊接变形而产生的误差，使得可更换梁即使产生一定程度变形依旧不会影响其可更换性能。

(5)由于整根梁是由梁段拼接而成，当部分梁段产生塑性变形失效时不用替换整根梁段，仅通过更换部分梁段即可实现恢复，实现定点修复，提高经济效益。

本发明采用龙凤榫式连接方式，该连接方式吸取了传统木结构榫卯的柔性耗能抗震的特点，同时使更换安装步骤更加方便简单，地震后，仅需将损坏的部分梁段拆除，将新的耗能梁段接入即可，无需整段更换，快速结构使用功能，操作极其简单方便，修复代价相比于现有可更换梁更低，具有良好的经济效益，有效解决了钢结构因变形及震后残余变形造成的安装更换问题，和安装拆卸步骤繁琐需要专业施工人员指导的问题，极大的提高了可更换性能和经济效益。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为可更换尾梁段俯视图。

图3为可更换尾梁段正视图。

图4为可更换续梁段正视图。

图5为可更换续梁段俯视图。

图6为嵌入式连接板示意图。

图中：1、可更换尾梁段；2、左钢柱；3、右钢柱；4、左嵌入式连接板；5、右嵌入式连接板；6、可更换续梁段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、图3、图4、图6所示，一种龙凤榫式连接可更换梁连接构造，包括可更换尾梁段1、左钢柱2、右钢柱3、左嵌入式连接板4、右嵌入式连接板5和可更换续梁段6，可更换梁段装于左钢柱2和右钢柱3之间，可更换梁段1通过左右嵌入式连接4、5与左右柱2、3连接。

如图2、图3所示，与可更换续梁段6和右嵌入式连接板5连接的可更换续梁段1包括左榫头1-1和右榫头1-2，其中榫头采用梯形结构，榫头高度与可更换梁段腹板高度相同，上翼缘向两侧延伸，下翼缘向两侧收缩，长度均为榫头长度两倍。

如图4、图5所示，可更换续梁段6包含梯形榫头6-1与梯形卯口6-2，卯口允许略大于榫头，上翼缘向榫头伸出方向延伸，延伸长度为榫头长度的两倍，下翼缘向卯口方向延伸，延伸长度为榫头长度两倍，榫头与卯口高度与可更换梁段腹板高度相同。

如图6所示，左嵌入式连接板4包含4-1端板与4-2卯口，端板的宽度与可更换梁段翼缘宽度相同，端板高度与可更换梁段整体高度相同，端板上卯口两侧设置螺栓口，端板与卯口采用坡口全融透焊缝连接，右嵌入式连接板5与左嵌入式连接板4相同。

左端板4-1与左钢柱2通过高强螺栓连接。

可更换梁段腹板两侧对称设置有若干加劲肋，加劲肋与可更换梁段采取切除加劲肋角部焊接。可更换梁段1翼缘部分采用q235或q345钢材；腹板部分采用ly225或q235钢材。

本发明龙凤榫式连接方法，包括如下步骤：

步骤一，根据需要长度算出需要的可更换续梁段个数，续梁段之间将卯口与榫头对齐从上往下滑到底。

步骤二，在续梁段末尾装上可更换尾梁段，将尾梁段的卯口与续梁段的榫头对齐从上往下滑到底。

步骤三，分别将左端板与左钢柱、右端板与右钢柱间高强螺栓终拧。

步骤四，将可更换尾梁段与左嵌入式连接板卯口接合，可更换续梁段与右嵌入式连接板卯口接合。

本发明可更换梁段榫卯段与连接件采用相对高强钢，具有加强节点区域，有效避免钢结构中梁柱节点区域发生焊缝撕裂等脆性破坏的不利影响。

榫头与卯口吸取了传统木结构榫卯的柔性耗能抗震的特点，相互挤压变形将会使节点产生相反的摩擦力，从而使上部被保护的梁减少地震响应，同时，由于榫头与卯口之间会有反复来回摩擦滑移，从而达到更优异耗能抗震的作用同时使更换安装步骤更加方便简单，地震后，仅需将损坏的部分梁段拆除，将新的耗能梁段接入即可，无需整段更换，快速结构使用功能，操作极其简单方便，修复代价相比于现有可更换梁更低，具有良好的经济效益，有效解决了钢结构因变形及震后残余变形造成的安装更换问题，和安装拆卸步骤繁琐需要专业施工人员指导的问题，极大的提高了可更换性能和经济效益。