【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于框架及其施工方法，具體為一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架及其施工方法。
技術介紹
1、地震對建筑結構產生嚴重損害，主要是因為地震波導致的地面震動和變形，建筑結構在地震中主要承受剪力和彎矩，節點的破壞情況與梁柱的破壞順序密切相關，為避免結構嚴重破壞，“強柱弱梁”是結構設計的核心原則，消能減震技術通過在結構的關鍵部位設置耗能裝置，吸收地震能量，減小主體結構的地震反應。
2、鋼結構作為裝配式結構的一種，具有施工效率高、成本低、質量高、環保且易于維護等優點，其強度高、重量輕和延展性好的特性，使得鋼結構在地震中表現出良好的抗震性能，鋼結構節點的連接設計對于整體結構的穩定性和安全性至關重要，設計鋼結構時，不僅要注重其強度和剛度，還需特別關注其塑性變形和耗能能力，以提升整體抗震性能。
3、現有的鋼結構框架在實際應用中，其延性、耗能性能以及可施工性均存在不足。這些缺陷導致結構在受到外力作用時易于發生脆性破壞，難以有效吸收和分散外部能量，進而增大了結構失效的風險，特別是在地震等極端事件下，耗能性能不佳的鋼結構框架無法有效耗散能量，可能遭受嚴重損傷甚至發生倒塌，此外，可施工性差不僅影響了施工效率，還可能導致施工質量難以得到保障，進一步威脅到結構的安全性和穩定性。
技術實現思路
1、專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術的目的是提供一種具有優異延性、出色耗能性能的頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，本專利技術的另一目的是提供一種可施工性好、施工
2、技術方案：本專利技術的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，包括型鋼柱和型鋼梁，型鋼柱設置有抗剪端板，抗剪端板通過四號螺栓與型鋼梁的梁腹板連接，且梁腹板與柱翼緣之間設置有豎向縫隙，型鋼梁的下翼緣設置有屈曲約束耗能組件，屈曲約束耗能組件的兩端分別與型鋼柱和型鋼梁連接，型鋼梁的上部翼緣下方設置有預應力組件。型鋼柱和型鋼梁共同承受和傳遞荷載，確保整個結構的穩定性和安全性，預應力組件通過預應力鋼絞線提供預應力，增加型鋼梁上翼緣的屈服力和整體穩定性，使結構在地震等外力作用下更加穩定和安全，屈曲約束耗能組件能夠發生預期的變形和耗能，有效分散地震能量，保護主體結構免受過大的破壞，抗剪端板主要起到抗剪作用，增加結構的抗剪承載力和整體穩定性，豎向縫隙允許結構在地震等極端條件下有一定的變形能力，以吸收和分散地震能量。
3、進一步地，預應力組件包括預應力鋼絞線、錨具和墊片，預應力鋼絞線設置于型鋼梁的上部翼緣下方。預應力鋼絞線的兩端通過錨具和墊片與型鋼柱連接。預應力鋼絞線貫穿至型鋼柱的外側。預應力鋼絞線的預應力與型鋼梁的上翼緣屈服力之和大于屈曲約束耗能組件的屈服力。預應力鋼絞線能夠提供所需的預應力，從而有效提高型鋼梁上翼緣的屈服力和承載能力，改善結構的受力性能，錨具和墊片用于固定預應力鋼絞線，確保預應力能夠有效地傳遞到型鋼梁上翼緣。
4、進一步地，屈曲約束耗能組件包括約束蓋板、可更換耗能板、填充板、柱端連接段、梁端連接段、一號螺栓、二號螺栓和三號螺栓，可更換耗能板通過約束蓋板、填充板和三號螺栓與型鋼梁的下翼緣連接。柱端連接段設置于可更換耗能板的一側，且通過一號螺栓與型鋼柱相連接，梁端連接段設置于可更換耗能板的另一側，且通過二號螺栓與型鋼梁的下翼緣連接?？筛鼡Q耗能板采用q235以下的低屈服鋼材。約束蓋板用于包裹和約束可更換耗能板，防止其在受力過程中發生非預期的變形或屈曲，可更換耗能板在地震作用下發生塑性變形，吸收地震能量，同時可更換的設計使得震后能夠方便地對其進行更換和維修，延長了結構的使用壽命，填充板起到填充和支撐的作用，增強了約束蓋板對可更換耗能板的約束效果，提高了耗能組件的整體性能，柱端連接段與梁端連接段分別用于將可更換耗能板與型鋼柱和型鋼梁進行連接，確保耗能組件與主體結構的整體性。
5、進一步地，屈曲約束耗能組件的長度應滿足大震作用下應變不超過3％的要求。
6、進一步地，型鋼梁的梁腹板下部設置有安裝啟口，安裝啟口便于屈曲約束耗能組件的安裝和拆卸，提高了施工效率。
7、本專利技術所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架的施工方法，包括以下步驟：
8、步驟一，現場樹立焊接有抗剪端板的型鋼柱，之后通過吊裝將型鋼梁腹板與抗剪端板對齊通過四號螺栓固定連接，滿足施工階段豎向剪力需求；
9、步驟二，將型鋼梁的梁腹板上部與型鋼柱翼緣焊接；
10、步驟三，在型鋼梁上部翼緣下方布置預應力鋼絞線，預應力鋼絞線的屈服力不能大于鋼梁腹板上部與柱翼緣連接段以及梁上翼緣所提供的屈服力之和；
11、步驟四，通過一號螺栓將可更換耗能板連接在鋼柱翼緣處、通過二號螺栓將可更換耗能板連接在型鋼梁翼緣處；
12、步驟五，在可更換耗能板兩側分別放置填充板，之后在填充板上方設置約束蓋板通過三號螺栓將耗能器整體固定連接在型鋼梁翼緣處。
13、工作原理：首先，型鋼柱和型鋼梁作為主要的承重構件，共同承受和傳遞來自上部結構的荷載，它們之間的連接通過抗剪端板和螺栓實現，確保結構的整體穩定性和抗剪承載力，在地震等外力作用下，抗剪端板能夠有效地抵抗剪切力，防止結構發生剪切破壞，當地震發生時，可更換耗能板會進入塑性變形階段，通過吸收和耗散地震能量來保護主體結構免受破壞，約束蓋板、填充板和連接螺栓共同確?？筛鼡Q耗能板按照預定的方式變形和耗能，提高了結構的抗震性能，而且使得震后能夠方便地對可更換耗能板進行更換和維修，延長了結構的使用壽命，另外，預應力組件通過預應力鋼絞線為型鋼梁的上翼緣提供預應力，增加了其屈服力和整體穩定性，這種預應力設計使得結構在地震等外力作用下更加穩定和安全，同時，預應力鋼絞線的預應力與型鋼梁上翼緣的屈服力之和大于屈曲約束耗能組件的屈服力，確保了結構在受力過程中能夠保持足夠的強度和穩定性。預應力鋼絞線的設置，可使鋼梁下部耗能器截面擴大，提高了下部結構的承載能力，進而提高了框架整體的承載能力。
14、有益效果：本專利技術和現有技術相比，具有如下顯著性特點：
15、1、通過引入預應力鋼絞線，實現了鋼絞線預應力與型鋼梁上翼緣屈服力的有效疊加，使得整個框架結構的受彎承載能力得到顯著提高，鋼絞線預應力的大小直接決定了下翼緣屈曲約束耗能組件的設計上限，從而大幅增強了結構的整體承載性能；
16、2、通過屈曲約束耗能組件的設計，實現了對框架受彎承載能力的精確控制，屈曲約束耗能組件使得中和軸位置更加明確，節點在受力時的壓縮區域和拉伸區域被有效限制在節點區下部，確保了節點應力分布的穩定性和變形特征的可預測性，不僅有助于更好地實現強柱弱梁的設計原則，還顯著提升了框架結構的抗震性能；
17、3、通過型鋼梁下部設置的可更換耗能板，實現了地震作用下塑性損傷的集中化，使得主要承重構件如板、梁、柱在地震中能夠避免發生塑性變形，確保了結構的安全性，同時，裝配式節點的設計使得受損部件易于拆卸和更換，大幅縮本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：包括型鋼柱(1)和型鋼梁(2)，所述型鋼柱(1)設置有抗剪端板(7)，所述抗剪端板(7)通過四號螺栓(3)與型鋼梁(2)的梁腹板連接，且梁腹板與柱翼緣之間設置有豎向縫隙(8)，所述型鋼梁(2)的下翼緣設置有屈曲約束耗能組件(4)，所述屈曲約束耗能組件(4)的兩端分別與型鋼柱(1)和型鋼梁(2)連接，所述型鋼梁(2)的上翼緣設置有預應力組件(6)。
2.根據權利要求1所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述預應力組件(6)包括預應力鋼絞線(61)、錨具(62)和墊片(63)，所述預應力鋼絞線(61)設置于型鋼梁(2)的上部翼緣下方，所述預應力鋼絞線(61)的兩端通過錨具(62)和墊片(63)與型鋼柱(1)連接。
3.根據權利要求2所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述預應力鋼絞線(61)貫穿至型鋼柱(1)的外側。
4.根據權利要求2所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述預應力鋼絞線(61)的預應力與型鋼梁(2)的上翼緣屈服
5.根據權利要求1所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述屈曲約束耗能組件(4)包括約束蓋板(41)、可更換耗能板(42)、填充板(43)、柱端連接段(44)、梁端連接段(45)、一號螺栓(46)、二號螺栓(47)和三號螺栓(48)；所述可更換耗能板(42)通過約束蓋板(41)、填充板(43)和三號螺栓(48)與型鋼梁(2)的下翼緣連接。
6.根據權利要求5所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述可更換耗能板(42)的一側設置于柱端連接段(44)，且通過一號螺栓(46)與型鋼柱(1)相連接，所述可更換耗能板(42)的另一側設置于梁端連接段(45)，且通過二號螺栓(47)與型鋼梁(2)的下翼緣連接。
7.根據權利要求5所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述可更換耗能板(42)采用Q235以下的低屈服鋼材。
8.根據權利要求1所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述屈曲約束耗能組件(4)的長度應滿足大震作用下應變不超過3％的要求。
9.根據權利要求1所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述型鋼梁(2)的梁腹板下部設置有安裝啟口(5)。
10.根據權利要求1所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：包括型鋼柱(1)和型鋼梁(2)，所述型鋼柱(1)設置有抗剪端板(7)，所述抗剪端板(7)通過四號螺栓(3)與型鋼梁(2)的梁腹板連接，且梁腹板與柱翼緣之間設置有豎向縫隙(8)，所述型鋼梁(2)的下翼緣設置有屈曲約束耗能組件(4)，所述屈曲約束耗能組件(4)的兩端分別與型鋼柱(1)和型鋼梁(2)連接，所述型鋼梁(2)的上翼緣設置有預應力組件(6)。
2.根據權利要求1所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述預應力組件(6)包括預應力鋼絞線(61)、錨具(62)和墊片(63)，所述預應力鋼絞線(61)設置于型鋼梁(2)的上部翼緣下方，所述預應力鋼絞線(61)的兩端通過錨具(62)和墊片(63)與型鋼柱(1)連接。
3.根據權利要求2所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述預應力鋼絞線(61)貫穿至型鋼柱(1)的外側。
4.根據權利要求2所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述預應力鋼絞線(61)的預應力與型鋼梁(2)的上翼緣屈服力之和大于屈曲約束耗能組件(4)的屈服力。
5.根據權利要求1所述的一種頂部不張開的大承載力延性耗能鋼框架，其特征在于：所述屈曲約...
【專利技術屬性】
技術研發人員：童超，李蘭欣，金辰華，王艷芳，姜昊天，
申請(專利權)人：金陵科技學院，
類型：發明
國別省市：
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