應用于聯肢剪力墻結構的雙階屈服耗能鋼連梁的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑工程和結構抗震技術領域，特別是涉及一種應用于聯肢剪力墻結構的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁。
【背景技術】
[0002]現代城市中擁有著眾多的高層、超高層結構。高層、超高層結構是現代城市中為解決用地緊張，發揮現代城市功能，體現現代城市風貌所采用的主要建筑形式之一。高層建筑所承受的水平地震作用和風荷載較大，側向剛度成為結構設計時控制的主要因素，鋼筋混凝土剪力墻由于整體性能好，抗側向剛度大，承載力高，在水平荷載作用下側移小等特點，在高層建筑中得到普遍應用。連梁是剪力墻結構或框架-剪力墻結構的聯系兩片墻肢的耗能構件。傳統的連梁一般采用鋼筋混凝土連梁，但由于建筑需求，鋼筋混凝土連梁設計的往往跨高比較小，容易引起鋼筋混凝土連梁的剪切破壞，影響連梁的延性以及耗能能力，過早的破壞使連梁不能按找預先的設計目標發揮抗震第一道防線的作用。
[0003]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合成混合聯肢剪力墻。研宄發現，鋼連梁設計為剪切屈服的滯回曲線非常飽滿，延性和耗能能力顯著優于傳統的鋼筋的混凝土連梁。一般的鋼連梁設計為罕遇地震下發揮耗能作用，但由于建筑設計的需求，要求多遇地震下就要提拱屈服耗能作用。
[0004]目前很多學者研發了很多可更換的耗能連梁，這些連梁的特點大多是將混凝土連梁中部替換為一段消能梁段。這樣的做法的不足之處在于只能夠滿足連梁在多遇地震下屈服發揮附加阻尼比的作用，耗能屈服后不能發揮連梁連接兩片墻肢的耦連作用，并且在罕遇地震下不能進一步發揮耗能作用。
【發明內容】
[0005]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種應用于聯肢剪力墻結構的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁，具有在多遇地震下既能發揮耗能提供附加阻尼比的功能，也能發揮作為連梁的耦連作用，并且在罕遇地震下能夠發揮更加大的耗能作用。除此之夕卜，該應用于聯肢剪力墻結構的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁，在震后修復時同樣是可以更換的，提升建筑強震后的迅速修復能力。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0007]一、
[0008]一種應用于聯肢剪力墻結構的雙階屈服耗能鋼連梁，其特征在于，
[0009]包括發生第一階剪切屈服的剪切屈服板梁(2)，
[0010]和發生第二階彎曲屈服的彎曲屈服工字梁(1)，
[0011]和連接剪切屈服板梁(2)和彎曲屈服工字梁(I)的梁端端板(3)，所述剪切屈服板梁(2)套在所述彎曲屈服工字梁(I)內部，兩者采用對接焊縫焊接在所述梁端端板(3)上；
[0012]和連接所述梁端端板(3)和節點處的梁段(7)的高強螺栓(6);
[0013]所述剪切屈服板梁⑵包含兩端的近似剛性的彈性區(22)和中部的塑性剪切屈服耗能區(21);
[0014]所述近似剛性的彈性區(22)采用高屈服點鋼材制作，用于提供第一階屈服剛度的功能；
[0015]所述塑性剪切屈服耗能區(21)的中部在高度方向進行圓弧倒角削弱；
[0016]所述彎曲屈服工字梁⑴包含端部狗骨式處理的翼緣(11)和雙腹板(12)，
[0017]除此之外還包括夾在塑性剪切屈服耗能區(21)和雙腹板(12)間的兩塊填板⑷，以及防止雙腹板(12)面外失穩的豎向加勁肋(5)。
[0018]二、
[0019]所述剪切屈服板梁(2)發生第一階塑性屈服耗能區(21)的剪切屈服。進一步地，所述剪切屈服板梁(2)通過以下技術構造實現第一階剪切屈服功能。
[0020]所述剪切屈服板梁(2)包含兩端的近似剛性的彈性區(22)和中部的塑性剪切屈服耗能區(21)。
[0021]所述塑性屈服耗能區(21)高度與近似剛性的彈性區(22)高度相同，并且采用對接焊縫連接。
[0022]所述塑性屈服耗能區(21)的厚度一般小于或者等于近似剛性的彈性區(22)的厚度。
[0023]所述塑性屈服耗能區(21)采用的鋼材比近似剛性的彈性區(22)采用的鋼材屈服點低，并且使用低屈服點鋼制作。
[0024]所述塑性屈服耗能區(21)的形狀類似一個倒放的“工”字形，通過中部做圓弧倒角削弱來提供不同的承載力，同時使塑性剪切變形集中于削弱部位發生。
[0025]三、
[0026]所述彎曲屈服工字梁(I)發生第二階梁端彎曲屈服。進一步地，所述彎曲屈服工字梁(I)通過以下技術構造實現第二階梁端彎曲屈服功能。
[0027]所述彎曲屈服工字梁⑴包含端部狗骨式處理的翼緣(11)和雙腹板(12)。
[0028]所述端部狗骨式處理的翼緣(11)采用狗骨式處理保護與梁端端板(3)連接處的對接焊縫。
[0029]所述彎曲屈服工字梁(I)采用高屈服點的鋼材制作，通過設計使之發生梁端彎曲屈服。
[0030]四、
[0031]進一步地，所述應用于聯肢剪力墻結構的可更換的雙階屈服耗能鋼連梁通過以下方案實現可更換的功能。
[0032]所述剪切屈服板梁(2)和所述彎曲屈服工字梁(I)，通過對接焊縫焊接在所述梁端端板(3)上后和梁段(7)焊接所述梁端端板(3)后，再通過高強螺栓(6)連接，以此達到可更換的功能。
[0033]所述節點處的梁段(7)可以直接內埋于墻肢內部，也可以與型鋼立柱連接后，再將立柱埋于墻肢內部。
[0034]本發明與現有技術相比，有如下優點:
[0035]I)施工制作簡單。本發明以鋼材為原料，剪切屈服板梁(2)與彎曲屈服工字梁(I)可以分別在工廠加工。塑性屈服耗能區(I)與近似剛性的彈性區(22)通過對接焊縫連接，可以現場或者工廠制作安裝。塑性屈服耗能區(I)與近似剛性的彈性區(22)為鋼板的形式，只需要簡單的切割即可以制作完成，加工方便。
[0036]2)多遇地震下既能發揮耗能作用也能發揮結構作用。本發明可保證連梁在多遇地震往復荷載下塑性屈服耗能區(21)發生剪切屈服，并且使變形集中于塑性屈服耗能區
(21)，增強耗能能力。在多遇地震下，彎曲屈服工字梁(I)保持彈性維持連梁作為結構構件的耦連作用。
[0037]3)罕遇地震作用耗能能力強。在罕遇地震作用下，兩階屈服同時發生，塑性屈服耗能區(21)的剪切屈服和彎曲屈服工字梁(I)的彎曲屈服共同發生能量耗散能力比只具有單一耗能構件的要大很多。
[0038]4)本發明在強震作用后可以更換，實現連梁功能的快速修復，從而實現建筑結構震后功能的快速恢復能力。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發明應用于聯肢剪力墻結構的雙階屈服耗能鋼連梁的立面及左視示意圖。
[0040]圖2為圖1的俯視圖。
[0041]圖3為聯肢剪力墻結構中應用本發明的示意圖。
[0042]圖4為本發明荷載位移曲線中明顯的雙階屈服點示意。
[0043]圖中標號說明
[0044]I彎曲屈服工字梁
[0045]11狗骨式處理的翼緣
[0046]12雙腹板
[0047]2剪切屈服板梁
[0048]21塑性剪切屈服耗能區
[0049]22近似剛性的彈性區
[0050]3梁端端板
[0051]4填板
[0052]5加勁肋板
[0053]6高強螺栓
[0054]7節點處外伸梁段
【具體實施方式】
[0055]以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0056]請參閱圖1至圖2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發明所能