專利名稱：一種可更換鋼連梁的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑工程和結構抗震技術領域，特別涉及一種可更換鋼連梁。
背景技術：
擁有眾多高層和超高層建筑是現代城市的重要特征。高層、超高層建筑的使用人口眾多、預期使用壽命長，一旦發生地震損傷，將導致大量用戶遷出避難，會對社會安定和人民群眾的生產和生活造成嚴重影響。由于高層建筑體量大、結構體系復雜，震后修復加固的經濟成本和時間成本會明顯高于中低層建筑。對于有些作為城市商業或金融中心的重要高層建筑，地震損傷引起的停業損失可能超過建筑結構本身的造價。因此，現代高層建筑在滿足地震安全的前提下，提升其震后功能快速恢復能力是結構抗震技術的發展方向。高層建筑大量采用框架-核心筒、或框架-剪力墻結構體系，其中剪力墻是最主要 的抗側力單元，往往承擔了超過80%的基底剪力和50%以上的地震傾覆彎矩。目前使用最多的仍是鋼筋混凝土聯肢剪力墻，實踐表明，鋼筋混凝土聯肢墻剛度大、承載力高，合理設計后具有一定的延性和耗能能力，可以做到大震不倒，但其地震損傷修復卻很困難。其中鋼筋混凝土連梁一般跨高比小，在地震往復作用下易發生剪切破壞，震后須對整根連梁修復，耗時耗力。近年來，美國、加拿大和新西蘭等國家采用鋼連梁代替鋼筋混凝土連梁，由鋼連梁和鋼筋混凝土墻肢組成混合聯肢剪力墻。研究表明，鋼連梁合理設計后可實現剪切屈服，滯回曲線非常穩定飽滿，延性和耗能能力顯著優于傳統的鋼筋混凝土連梁，混合聯肢剪力墻抗震性能好，特別適合于高烈度地震區的高層建筑。但由于高層建筑中整根鋼連梁的重量大、且其兩端埋入在鋼筋混凝土墻肢內，震后很難直接更換，鋼連梁的震后修復非常困難。
實用新型內容為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種可更換鋼連梁，具有在遭遇強烈地震時消能減震的作用，且具有震后可更換性，通過使用該連梁可提升建筑結構強震后功能快速恢復的能力。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是—種可更換鋼連梁，包括可更換消能梁段2以及置于可更換消能梁段2兩端的非消能梁段1，所述可更換消能梁段2和非消能梁段I間通過端板和高強螺栓5連接。所述可更換消能梁段2截面高度低于非消能梁段I，且可更換消能梁段2與樓板脫開。所述非消能梁段I的屈服承載力大于可更換消能梁段2。所述可更換消能梁段2內和樓板3垂直方向設置有多個加筋肋板4。所述非消能梁段I和可更換消能梁段2均采用工字鋼梁。所述可更換消能梁段2采用普通鋼材或低屈服點鋼。所述的強震后可更換鋼連梁用于高層或超高層建筑中。[0014]本實用新型和現有技術相比，具有如下優點I)施工簡便。本實用新型以鋼材為主要材料；可更換消能梁段與兩端的非消能梁段間采用高強螺栓裝配連接，可以現場組裝。施工過程無需模板工程。施工快速，便捷，現場施工的成本低廉。2)方便建筑管線布置。鋼連梁設計高度一般可低于混凝土連梁，可更換消能梁段截面高度又低于非消能梁段，且與樓板脫開，使得建筑的管線布設更為靈活。3)耗能能力強，抗震性能優越。本實用新型強震后可更換鋼連梁中的可更換消能梁段在較大往復荷載下發生剪切屈服，并通過其剪切滯回耗散地震能量。研究表明，往復荷載作用下，腹板剪切屈服的鋼梁具有大的、穩定的滯回耗能能力。通過合理加設加筋肋板， 將進一步提高其滯回耗能能力。因此可減小結構地震反應，改善結構的抗震性能。4)可實現震后功能快速恢復。本實用新型的強震后可更換鋼連梁在強烈地震作用下，可更換消能梁段剪切屈服，其余部分不屈服，震后通過更換消能梁段即可實現連梁的功能恢復，減少修復的經濟成本和時間成本，提升建筑結構強震后功能快速恢復的能力。本實用新型在強震作用下，可更換消能梁段腹板處剪切屈服，由于可更換消能梁段剪切變形大，可通過其滯回耗能大量耗散地震能量。同時，可更換消能梁段與其上方的混凝土樓板脫開，可有效減輕樓板開裂、使樓板易于震后修復。強震后，通過更換消能梁段，即可實現連梁的快速修復，從而提升高層建筑結構震后功能快速恢復的能力。
圖I為本實用新型可更換鋼連梁的立面圖。圖2為本實用新型可更換鋼連梁的俯視圖(除去樓板)。圖3為使用本實用新型的聯肢剪力墻及其在地震作用下的變形示意圖，其中圖3a為地震前使用本實用新型的聯肢剪力墻；圖3b為強震時使用本實用新型的聯肢剪力墻的變形示意圖。圖4為本實用新型可更換鋼連梁的地震損傷分布及震后修復示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的結構原理作進一步詳細說明。如圖I和圖2所示，本實用新型一種可更換鋼連梁，應用于高層或超高層建筑中，包括可更換消能梁段2以及置于可更換消能梁段2兩端的非消能梁段1，可更換消能梁段2和非消能梁段I間通過端板和高強螺栓5連接，強震作用下可更換消能梁段2剪切屈服、并通過剪切滯回耗散地震能量，而兩端非消能梁段保持彈性；強震后可通過更換消能梁段實現連梁的快速修復。該連梁置于混凝土樓板3之下，與墻肢的連接方式采用與鋼板剪力墻肢的端柱焊接連接，或埋入到鋼筋混凝土墻肢的約束邊緣構件內。可更換消能梁段2截面高度低于非消能梁段1，且可更換消能梁段2與樓板脫開，便于震后可更換消能梁段2的更換。如圖3所示，強震作用下，本實用新型的強震后可更換鋼連梁兩端的非消能梁段I變形較小，而連梁中部的可更換消能梁段2發生剪切屈服，其剪切變形相對較大。同時，根據實際工程需求，在可更換消能梁段2腹板處合理設計加筋肋板4可有效避免腹板過早屈曲、顯著提高其剪切滯回耗能能力，并避免可更換消能梁段與兩端非消能梁段連接處發生損傷。如圖4所示，強震結束后，只需更換發生損傷的可更換消能梁段2，即可實現連梁的快速修復，進而實現震后結構功能的快速恢復。此外，可更換消能梁段2雖然變形較大，但與上方混凝土樓板3脫開，可有效減輕上方混凝土樓板3開裂。所述非消能梁段I和可更換消能梁段2均采用工字鋼梁。所述可更換消能梁段2采用普通鋼材或低屈服點鋼。 ·
權利要求1.一種可更換鋼連梁，其特征在于包括可更換消能梁段(2)以及置于可更換消能梁段⑵兩端的非消能梁段(I)，所述可更換消能梁段⑵和非消能梁段⑴間通過端板和高強螺栓(5)連接。
2.根據權利要求I所述的可更換鋼連梁，其特征在于所述可更換消能梁段(2)截面高度低于非消能梁段(I)，且可更換消能梁段(2)與樓板脫開。
3.根據權利要求I或2所述的可更換鋼連梁，其特征在于所述非消能梁段(I)的屈服承載力大于可更換消能梁段(2)。
4.根據權利要求I或2所述的可更換鋼連梁，其特征在于所述可更換消能梁段(2)內和樓板(3)垂直方向設置有多個加筋肋板(4)。
5.根據權利要求I或2所述的可更換鋼連梁，其特征在于所述非消能梁段(I)和可更換消能梁段(2)均采用工字鋼梁。
6.根據權利要求I或2所述的可更換鋼連梁，其特征在于所述可更換消能梁段(2)采用普通鋼材或低屈服點鋼。
7.權利要求I至6任一項所述的可更換鋼連梁，用于高層或超高層建筑中。
專利摘要一種可更換鋼連梁，包括可更換消能梁段以及置于可更換消能梁段兩端的非消能梁段，可更換消能梁段和非消能梁段間通過端板和高強螺栓連接，可更換消能梁段截面高度低于非消能梁段，且可更換消能梁段與樓板脫開，非消能梁段的屈服承載力大于可更換消能梁段；強震作用下可更換消能梁段剪切屈服、耗散地震能量，而兩端非消能梁段保持彈性；可更換消能梁段與樓板脫開，既可減輕地震作用下樓板開裂，也便于震后消能梁段的快速更換；本實用新型的強震后可更換鋼連梁耗能能力強，震后可快速修復，且施工簡便，使用該連梁可提升高層建筑結構強震后功能快速恢復的能力，具有廣闊的市場推廣應用前景。
文檔編號E04B1/98GK202644774SQ20122017755
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者紀曉東, 馬琦峰, 錢稼茹, 潘鵬 申請人:清華大學