一种可恢复功能的装配式多肢l形异形柱及其装配方法

文档序号:1961839 发布日期:2021-12-14 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 一种可恢复功能的装配式多肢l形异形柱及其装配方法 (Function-recoverable assembly type multi-limb L-shaped special-shaped column and assembly method thereof ) 是由 白恒宇 倪欣 白国强 刘涛 董超 席嘉诚 朱涛 于 2021-10-14 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱及其装配方法,L型支撑面包括三组支撑架和对应设置于支撑架的三组持力型钢结构,且持力型钢结构外部均包裹有持力橡胶板,芯柱可以配合持力型钢结构将荷载传递到牛腿上,过程中持力橡胶板位于牛腿上部的局部区域将会产生弹性压缩变形,使得顶板和持力板发生相对位移;持力板和可拆卸的顶板中间设置的多个阻尼器,保证阻尼器在芯柱和持力板发生相对位移时消耗大量地震能量;本结构设置的L形异形柱适用于建筑物的转角处,结构稳定性强使得L形异形柱具备了足够的抗扭转能力,同时还能够满足更换阻尼器的功能,延长了本结构的使用寿命,本申请L形异形柱在小震或中震作用下可以自复位,在大震作用后仅需调整各部件的位置并更换阻尼器即可快速恢复结构功能。(The invention provides an assembled multi-limb L-shaped special-shaped column capable of recovering functions and an assembling method thereof, wherein an L-shaped supporting surface comprises three groups of supporting frames and three groups of holding force profile steel structures correspondingly arranged on the supporting frames, the outside of each holding force profile steel structure is wrapped with a holding force rubber plate, a core column can be matched with the holding force profile steel structures to transmit loads to a bracket, and a local area of the holding force rubber plate, which is positioned at the upper part of the bracket, can generate elastic compression deformation in the process, so that a top plate and the holding force plate generate relative displacement; the plurality of dampers are arranged between the holding plate and the detachable top plate, so that a large amount of seismic energy is consumed when the damper generates relative displacement between the core column and the holding plate; the L shape dysmorphism post that this structure set up is applicable to the corner of building, and structural stability makes L shape dysmorphism post possess sufficient antitorque commentaries on classics ability by force, can also satisfy the function of changing the attenuator simultaneously, has prolonged the life of this structure, and this application L shape dysmorphism post can be from restoring to the throne under little shake or the middle shake effect, only needs the position of adjustment each part and changes the attenuator and can resume structural function fast after big shake effect.)

一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱及其装配方法

技术领域

本发明涉及结构技术领域,特别涉及一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱及其装配方法。

背景技术

结构柱在地震中承担主要竖向力,如果在震中遭受较大地震作用出现损坏,轻则需要维修加固,重则建筑丧失安全能力。在现有建筑转角部位的结构柱因截面惯性矩较小,使得转角结构柱抗扭转能力弱,为了降低扭转现象,通常采取加大截面面积的方法,但是该种办法会明显影响建筑的使用空间,故也可以根据结构布置情况采用异形柱来承担上部荷载。可恢复功能是一种新型结构功能形式,具有可恢复功能的结构可以在小震后简单修复、大震后及时更换即可快速恢复结构功能,但是我国目前鲜有在可恢复功能异形柱方向的专利技术。

现有的技术中公布了一种内置芯柱可恢复功能的多肢L形异形柱及其装配方法,该种技术方案通过呈L形分布的双向芯柱和两个单向芯柱,双向芯柱和两个单向边柱的外壁上均贴合设置中心边柱和多个边柱,然后在边柱之间以及边柱和中心边柱之间连接钢梁和可更换构件来组成结构柱。但是该方案中边柱变截面部分较多,且存在圆弧形区域部分,且混凝土材料具有较大的脆性,故该种技术方案中边柱施工难度大,且地震过程中芯柱与边柱容易相互挤压导致部分区域被压碎,从而发生构件破坏。

发明内容

针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱及其装配方法,针对建筑物墙角区域提供稳定支撑同时具备可恢复功能,且构件之间不会发生压溃破坏现象。

本发明是通过以下技术方案来实现:

一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱,其特征在于,L形异形柱包括多个肢柱竖直设置形成,且多个肢柱沿高度方向间隔设置由多级L型支撑面,L型支撑面包括三组支撑架和三组持力型钢结构;

所述支撑架包括牛腿,所述牛腿设置于肢柱相邻侧壁上,相邻牛腿之间连接有牛腿连梁;所述相邻支撑架共用同一肢柱;

所述三组持力型钢结构分别对应设置于三组支撑架内,持力型钢结构外部均包裹设置有持力橡胶板,所述持力橡胶板底部设置于支撑架上;所述持力型钢结构均包括方钢管,所述方钢管的外壁中部均水平垂直设置有两组钢牛腿,所述方钢管同一外壁的两组钢牛腿的自由端均分别位于同一肢柱的相邻两个牛腿上方;

所述末级L型支撑面下侧在多个肢柱之间连接有横向钢构,所述横向钢构上侧固定设置有持力板;

所述每一级L型支撑面的持力型钢结构和持力板中心均分别沿竖直方向贯穿浇筑有芯柱;

所述芯柱底部可拆卸的设置有顶板;

所述持力板和顶板之间均可拆卸设置有多个阻尼器。

进一步,所述每一级L型支撑面上的持力橡胶板之间间隙设置。

进一步,所述芯柱顶部均设置有承载柱头。

进一步,位于L型支撑面中间的芯柱的承载柱头包括水平垂直连接的X向连接槽和Y向连接槽;

位于L型支撑面两侧的芯柱的承载柱头一个端部为X向连接槽,另一个端部为Y向连接槽。

进一步,所述方钢管内壁设置有剪力件。

进一步,所述方钢管两端固定连接有变截面钢管,所述变截面钢管的内壁设置有剪力件。

进一步,所述变截面钢管靠近方钢管两端的截面小,远离方钢管两端的截面大。

进一步,所述持力橡胶板厚度等于持力型钢结构的高度,宽度等于持力型钢结构宽度。

一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱的装配方法,包括以下步骤:

S1:预先制备持力型钢结构,并采用支模浇筑橡胶至持力型钢结构外部,并形成持力橡胶板;

S2:将所有肢柱固定在预定位置;

S3:按照预设位置在末级L型支撑面下侧的多个肢柱之间均固定连接横向钢构,并在其上分别固定设置三个持力板;

S4:按照预设位置在从下至上依次在肢柱上的牛腿之间连接牛腿连梁,形成支撑架后,按照预设位置放入持力橡胶板,将持力橡胶板和牛腿弱连接,形成多级L型支撑面;

S5:每一级L型支撑面的持力型钢结构和持力板中心均沿竖直方向贯穿浇筑形成芯柱和承载柱头,浇筑时在芯柱底部预埋用于可拆卸顶板的预埋件;

S6:将顶板连接在芯柱底部;

S7:采用机械设备对顶板施加竖直向上的支撑力,使得承载柱头顶部抬升至预定标高;

S8:在X向连接槽和Y向连接槽中浇筑梁,预留部分受力钢筋、锚固钢筋及钢筋预留保护层厚度不进行浇筑;

S9:在持力板和顶板之间安装阻尼器;

S10:拆除S7中的机械设备;

S11:浇筑S8中梁上部的受力钢筋、锚固钢筋及钢筋的预留保护层,形成可恢复功能的装配式多肢L形异形柱。

与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:

本发明提供一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱及其装配方法,L型支撑面包括三组支撑架和对应设置于支撑架的三组持力型钢结构,且持力型钢结构外部均包裹有持力橡胶板,芯柱可以配合持力型钢结构将荷载传递到牛腿上,过程中持力橡胶板位于牛腿上部的局部区域将会产生弹性压缩变形,使得顶板和持力板发生相对位移;持力板和可拆卸的顶板中间设置的多个阻尼器,保证阻尼器在芯柱和持力板发生相对位移时消耗大量地震能量;本结构设置的L形异形柱适用于建筑物的转角处,结构稳定性强使得L形异形柱具备了足够的抗扭转能力,同时还能够满足更换阻尼器的功能,延长了本结构的使用寿命,本申请L形异形柱在小震或中震作用下可以自复位,在大震作用后仅需调整各部件的位置并更换阻尼器即可快速恢复结构功能;同时,L形异形柱的两肢端面通常还会砌筑砖墙,如果结构在地震中发生损伤,还需要拆除L形异形柱两端的砖墙,才能完整对结构进行检测加固。而本发明L形异形柱为格构式结构,L形异形柱由多个肢柱组成,如果需要对柱子进行检修,只需要从外露的肢柱间隙向内进行检测或调整部件的位置,并不需要拆除L形异形柱两肢端面的砖墙。本申请L形异形柱使用时可选择是否对L形异形柱两肢厚度方向的外露区域进行封堵。

进一步的,每一级L型支撑面上的持力橡胶板之间间隙设置,便于持力橡胶板在受到挤压力产生形变时,有一定的形变空间,进而能够达到本结构整体的稳定性。

本发明提供一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱装配方法,本方法中采用支模浇筑的方法对持力型钢结构外部包裹持力橡胶板进行制作,能够大量的应用于工业生产中,同时,本方法步骤简单,可实行性极高。

附图说明

图1为本发明具体实施例中一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱示意图;

图2为本发明具体实施例中一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱侧视图;

图3为本发明具体实施例中一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱剖视图;

图4为本发明具体实施例中一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱底部剖视图;

图5为本发明具体实施例中L型支撑面、持力型钢结构和持力橡胶板的结构示意图;

图6为本发明具体实施例中持力型钢结构示意图;

图7为本发明具体实施例中持力型钢结构加装变截面钢管的示意图;

图8为本发明具体实施例中持力型钢结构加装变截面钢管的侧视图;

图9为本发明具体实施例中持力板的结构示意图;

图10为发明具体实施例中肢柱的一种结构示意图。

图中:肢柱10,横向钢构11,持力型钢结构2,方钢管20,剪力件201,变截面钢管202,钢牛腿21,持力橡胶板3,牛腿30,牛腿连梁31,承载柱头4,X向连接槽40,Y向连接槽41,持力板5,通孔50,芯柱6,顶板60,阻尼器7。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱,如图1、图2和图3所示,L形异形柱由多个肢柱10竖直设置形成,且多个肢柱10沿高度方向间隔设置有多级L型支撑面,L型支撑面包括三组支撑架和三组持力型钢结构2;

所述支撑架包括牛腿30,所述牛腿30设置于肢柱10相邻侧壁上,牛腿30与肢柱10在工厂中一体浇筑成型,相邻牛腿30之间连接有牛腿连梁31,牛腿连梁31与牛腿30依靠预埋件可拆卸连接;所述相邻支撑架共用同一肢柱10,如图5所示;

进一步的,如图10所示,所述肢柱10设置有牛腿30的侧壁根据其与其他肢柱10的位置关系进行设置,若其侧壁相对一侧有其他肢柱10的侧壁,则此肢柱10的侧壁与他肢柱10的侧壁在同一高度对应设置有牛腿30;

所述三组持力型钢结构2分别对应设置于三组支撑架内,持力型钢结构2外部均包裹设置有持力橡胶板3,所述持力橡胶板3底部设置于牛腿30上,具体的,如图5所示,持力橡胶板3具有一定的弹性,能够在芯柱6带动持力型钢结构2产生向下的位移趋势时,产生弹性压缩变形;

所述持力型钢结构2均包括方钢管20,所述方钢管20的外壁中部均水平垂直设置有两组钢牛腿21,所述方钢管20同一外壁的两组钢牛腿21的自由端均分别位于同一肢柱10的相邻两个牛腿30上方;

具体的,如图5所示,钢牛腿21的延伸方向与肢柱10的对角线平行设置,牛腿30能够提供较大的支撑力,用以承担持力型钢结构2传递来的荷载,同时可以配合持力型钢结构2使得持力橡胶板3产生弹性挤压变形。

如图4所示,所述末级L型支撑面下侧的多个肢柱10之间连接有横向钢构11,所述横向钢构11上侧设置有持力板5,持力板5和横向钢构11通过预埋件固定连接,横向钢构11采用工字型钢,横向钢构11与肢柱10采用预埋件可拆卸连接;具体的,如图9所示,持力板5中部设置矩形通孔50,所述通孔50为预留浇筑芯柱6时使用,芯柱6截面小于通孔50,通孔50与方钢管20同轴设置;

进一步的,当方钢管20的端部设置有变截面钢管202时,持力板5的通孔50应稍大于变截面钢管202的最大外径所围成的截面,保证方钢管20对应位置的芯柱6能够通过持力板5的通孔50;

再进一步的,持力板5的顶部距最近的牛腿30设置有一定的间距,保证持力板5与牛腿30不发生结构碰撞的同时还便于持力板5的安装施工;

所述每一级L型支撑面的持力型钢结构2和持力板5中心均分别沿竖直方向贯穿浇筑有芯柱6,具体的,芯柱6为现浇钢筋混凝土结构,且所述芯柱6贯穿通孔50设置,进一步的,芯柱6与通孔50留有一定间隙,用于实现芯柱6竖直方向的相对运动;

所述芯柱6底部可拆卸的设置有顶板60,具体的,顶板60与芯柱6采用预埋件可拆卸连接;

所述持力板5和顶板60之间均可拆卸的设置有多个阻尼器7,具体的,顶板60和持力板5底部形成对阻尼器7两端的限位结构;进一步的持力板5和顶板60之间的多个阻尼器7能够满足本结构竖向的相对位移,保证阻尼器7在芯柱6与持力板5发生相对位移时可以耗散大量地震能力,同时顶板60与芯柱6通过预埋板可拆卸连接,便于后期更换阻尼器7。

本发明提供的一种优选实施例为,所述每一级L型支撑面上的持力橡胶板3之间间隙设置,便于持力橡胶板3在受到挤压力产生形变时,有一定的形变空间,进而能够达到本结构整体的稳定性。

本发明提供的另一种优选实施例为,所述芯柱6顶部设置有承载柱头4;具体的,位于L型支撑面中间位置的支撑架,其上的芯柱6的承载柱头4设置有水平垂直连接的X向连接槽40和Y向连接槽41;

位于L型支撑面两侧位置的支撑架,其上的芯柱6的承载柱头4一个端部设置有X向连接槽40,另一个端部设置有Y向连接槽41,承载柱头4用于连接梁。

本发明提供的另一种优选实施例为,如图6所示,所述持力型钢结构2均包括方钢管20,所述方钢管20的外壁中部均水平垂直设置有钢牛腿21,具体的,方钢管20的每个外壁均设置有两组钢牛腿21,具体的,钢牛腿21的下翼缘与水平面平行,而上翼缘与水平面呈一定夹角,且钢牛腿21中腹板从远离方钢管20的一侧靠近方钢管20的过程中,腹板截面逐渐增大;钢牛腿21可以使得芯柱6的荷载通过钢牛腿21传递到持力橡胶板3上,使得持力橡胶板3可以产生弹性压缩变形,即钢牛腿21可以使得芯柱6的荷载最终传递到牛腿30上;进一步的,所述方钢管20内壁设置有剪力件201,剪力件201用于防止芯柱6和方钢管2沿着柱高方向发生相对位移,进一步使得芯柱6可以与持力型钢结构2和持力橡胶板3共同受力变形;

再进一步的,如图7和图8所示,所述方钢管20两端固定连接有变截面钢管202,所述变截面钢管202的内壁设置有剪力件201;具体的,其中变截面钢管202的斜边与本申请结构高度方向之间的夹角小于摩擦角,由于芯柱6采用混凝土浇筑成型,因此芯柱6的形状与变截面钢管202和方钢管20内部的形状相同,可以进一步加强芯柱6与持力型钢结构2之间的受力整体性。

本发明提供的另一种优选实施例为,所述持力橡胶板3厚度等于持力型钢结构2的高度,宽度等于持力型钢结构2宽度,进而能够使得持力型钢结构2被完全包裹于持力橡胶板3内部,保证芯柱6的荷载可以被全部传递到持力橡胶板3上。

本申请中阻尼器7的耗能原理为:芯柱6浇筑完成后,会依靠剪力件201或剪力件201及变截面钢管202与持力型钢结构2形成整体,芯柱6上的荷载会通过钢牛腿21传递到持力橡胶板3,多层设置的持力橡胶板3产生弹性压缩变形,这时芯柱6与持力板5会产生相对竖向位移,顶板60与持力板5的相对位移也会增大,由此阻尼器7会产生地震耗能效果。

本发明提供一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱装配方法,其包括以下步骤:

S1:预先制备持力型钢结构2,并采用支模浇筑橡胶至持力型钢结构2外部,并形成持力橡胶板3;

S2:将所有肢柱10固定在预定位置;

S3:按照预设位置在末级L型支撑面下侧的多个肢柱10之间均固定连接横向钢构11,并在其上分别固定设置三个持力板5;

S4:按照预设位置在从下至上依次在肢柱10上的牛腿30之间连接牛腿连梁31,形成支撑架后,按照预设位置放入持力橡胶板3,将持力橡胶板3和牛腿30弱连接,形成多级L型支撑面;

S5:每一级L型支撑面的持力型钢结构2和持力板5中心均沿竖直方向贯穿浇筑形成芯柱6和承载柱头4,浇筑时在芯柱6底部预埋用于可拆卸顶板60的预埋件;

S6:将顶板60连接在芯柱6底部;

S7:采用机械设备对顶板60施加竖直向上的支撑力,使得承载柱头4顶部抬升至预定标高;

S8:在X向连接槽40和Y向连接槽41中浇筑梁,预留部分受力钢筋、锚固钢筋及钢筋预留保护层厚度不进行浇筑;

S9:在持力板5和顶板60之间安装阻尼器7;

S10:拆除S7中的机械设备;

S11:浇筑S8中梁上部的受力钢筋、锚固钢筋及钢筋的预留保护层,形成可恢复功能的装配式多肢L形异形柱。

关于阻尼器7的设计及选型,阻尼器7应具有较大初始强度,保证完成装配方法S10的瞬间阻尼器7发生结构形状变化较小,这是为了保证承载柱头4顶部标高变化较小。但这时会引起S8中浇筑梁顶部标高降低,此时再在S8中预留的钢筋顶部完成梁的浇筑,使得梁顶部达到预定标高。

结构设计人员应注意,完成S10后引起承载柱头4顶部标高变化量与S8中梁上部预留未浇筑高度之间的误差应较小。

下面对本发明提供的一种可恢复功能的装配式多肢L形异形柱的受力原理进行详细的说明,具体如下:

L形异形柱包括多个肢柱10竖直设置形成,且多个肢柱10沿高度方向间隔设置由多级L型支撑面,L型支撑面包括三组支撑架和三组持力型钢结构2,每个持力型钢结构2与持力橡胶板3成型后,然后将持力橡胶板3与牛腿2进行弱连接,这种情况下持力橡胶板3既可以依靠持力橡胶板3内部的钢牛腿21将荷载传递到牛腿2上,同时持力橡胶板3也具有一定的弹性,持力橡胶板3在牛腿2区域附近可以发生受压变形,那么多肢L形异形柱上设置多个持力橡胶板3就可以使得芯柱6发生较大的位移趋势。另外,持力板5为钢筋混凝土部件与横向钢构11连接后,持力板5与芯柱6之间无连接,持力板5不会对芯柱6的位移趋势起到限制作用。芯柱6下部还通过预埋件连接有顶板60,在顶板60与持力板5之间可拆卸连接多个可更换的阻尼器7后,随着芯柱6相对于持力板5产生位移趋势时,阻尼器7就会产生相应的耗能效果,这种效果有助于多肢L形异形柱耗散大量地震能量,且小震或中震中可以自复位,而大震后只需更换阻尼器7并重新调整各个部件的位置即可快速恢复本申请多肢L形异形柱的结构功能。当更换阻尼器7时,需要先采用机械设备对顶板60施加向上的支撑力,待到确认结构安全时再更换阻尼器7。

持力型钢结构2与持力橡胶板3结合后,由于持力型钢结构2自重较大,当持力橡胶板3安装在牛腿2后,持力橡胶板3本身就会由于持力型钢结构2的自重产生一定弹性压缩变形。另外,当浇筑完芯柱6和承载柱头4,芯柱6的自重会使得持力橡胶板3的弹性压缩变形更大,故在浇筑完芯柱6和后承载柱头4后,还需要采用机械设备从顶板60下部向上施加支撑力,使得持力橡胶板3的变形恢复同时使得承载柱头4的上顶面抬升至预定标高,完成上述步骤之后,才可以连接阻尼器7,最后再拆除施加支撑力的机械设备。

三个承载柱头4端部分别设置的X向连接槽40和Y向连接槽41,用于传递梁受到的力,进而通过本申请中的L型异形柱进行消耗分散,进而能起到针对在地震中建筑物拐角处稳定支撑,同时具备可恢复功能,解决现有技术中可更换构件异形柱存在易压溃破坏的情况。

本申请L形异形柱使用时可选择是否对L形异形柱两肢厚度方向的外露区域进行封堵,但是封堵时应选择便于拆卸的技术或工艺进行。

以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

17页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种三环索的轮辐式索桁架结构体系

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类