專利名稱：抗震加固用內嵌式減震鋼框架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抗震加固用內嵌式減震鋼框架，主要用于建筑抗震加固，屬于土 木工程結構消能減震領域。
背景技術：
目前，混凝土結構設計中最常用加固方法是加大截面加固法。但是，加大截面加固 法有其不足之處，例如，現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長，對生產和生活有一定的影響，且加固后 建筑物內部空間有所減少，影響其使用功能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服了加大截面加固法的上述缺陷，提出了一種抗震加固用內 嵌式減震鋼框架。該框架在混凝土框架結構體系中增設一定數(shù)量的帶有金屬屈服型阻尼器 的內嵌式鋼框架，解決了混凝土框架結構抗震加固中所遇到的諸多問題，同時可實現(xiàn)高效、 快速加固混凝土框架結構，不需濕作業(yè)，僅對局部施工，絕大部分構件及配件由工廠預制， 現(xiàn)場裝配，可實現(xiàn)標準化生產。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術方案。在建筑物某些跨的若干層均可 布置該減震鋼框架，該減震鋼框架包括形狀為“門”字形的上鋼框架和下鋼框架、金屬屈服 型阻尼器以及第一連接件和第二連接件。其中本層的上鋼框架通過第一連接件與上層的 下鋼框架固定連接，本層的下鋼框架通過過第一連接件與下層的上鋼框架固定連接。所述的上鋼框架1由左右兩部分結構組成，兩部分結構的相對位置能夠調節(jié)，進 而使上鋼框架的長度能夠沿左右方向調節(jié)，以適應結構中原框架的尺寸。上鋼框架1左右 兩部分之間的連接形式為在兩部分的連接處均設置有圓孔，連接鋼板上設置有橢圓形的 通孔，安裝時，將連接鋼板上的通孔分別和上鋼框架左右兩部分的圓孔對上，調整好左右兩 部分位置后，用螺栓分別穿過兩部分的圓孔和連接鋼板上的通孔將上鋼框架1的左右兩部 分固定。所述的下鋼框架2由左右兩部分結構組成，兩部分結構的相對位置能夠調節(jié)，進而 使下鋼框架的長度能夠沿左右調節(jié)，以適應結構中原框架的尺寸；下鋼框架2左右兩部分 之間的連接形式與上鋼框架1左右兩部分之間的連接形式相同。在上鋼框架的兩個拐角的外側分別布置有第一連接件，所述的第一連接件4由 “n_r ”或“ n ”形的底蓋和覆蓋于樓板上的蓋板板組成，底蓋的截面形狀與上梁的截面 形狀相同，底蓋覆蓋在上梁的表面，蓋板布置在樓板的上表面并與底蓋位置相對應，螺栓穿 過蓋板、樓板和底蓋將三者固定；所述的上鋼框架的上表面與上梁通過螺栓連接，左右兩個外側面分別與左柱和右 柱通過螺栓連接，具體連接關系為在上鋼框架兩個側面的上部分別固定一鋼板，鋼板分別 與左柱和右柱螺栓連接，上鋼框架的左右兩個外側面只通過該鋼板與左柱和右柱接觸，沒 有鋼板的部位不與左柱和右柱接觸；在上鋼框架上表面的左右兩側部位分別與本層的第一 連接件的底蓋固定連接，上鋼框架只通過第一連接件的底蓋與上梁接觸；
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所述的下鋼框架2的下部與下梁14通過螺栓連接，左右兩個外側面分別與左柱12 和右柱13通過螺栓連接，具體連接關系為在下鋼框架2兩個外側面的下部分別固定一鋼 板，鋼板分別與左柱和右柱通過螺栓連接，下鋼框架2的左右兩側只通過該鋼板與左柱和 右柱接觸，沒有鋼板的部位不與左柱和右柱接觸，在下鋼框架21的下表面的左右兩側部位 和下層的第一連接件4的蓋板固定連接，在下鋼框架2的中部通過第二連接件5與下梁14
固定連接，所述的第二連接件5與第一連接件4結構相同，包括一由“1_1"”或“XT”形的
底蓋和蓋板，本層的下鋼框架2與第二連接件5中的蓋板固定，第二連接件5的底蓋板覆蓋 在下層的上梁上，螺栓穿過蓋板、樓板和底蓋將三者固定，本層的下鋼框架2只通過第二連 接件5的底蓋與下梁14接觸。上鋼框架1和下鋼框架2之間的相對位置能夠調節(jié)，位置調節(jié)好后上鋼框架1與 下鋼框架2通過螺栓固定連接，構成一矩形框架；上鋼框架1和下鋼框架2之間的連接形式 與上鋼框架左右兩部分之間的連接形式相同。金屬屈服型阻尼器3的兩端分別與上鋼框架1和下鋼框架2通過螺栓連接。所述的金屬屈服型阻尼器3為防屈曲支撐。金屬屈服型阻尼器3與上鋼框架1和 下鋼框架2的連接方式為在上鋼框架1和下鋼框架2上焊接一鋼板，金屬屈服型阻尼器3 的兩端通過連接鋼板與該鋼板固定連接。在建筑物某些跨的若干層均可布置兩個金屬屈服型阻尼器3，每層的兩個金屬屈 服型阻尼器呈V字形或者倒V字形布置。每相鄰兩層的四個金屬屈服型阻尼器3呈X形或 單V字形布置。在建筑物某些跨的每層均可設置一個沿矩形框架對角線方向布置的金屬屈服型 阻尼器3。每相鄰兩層的兩個金屬屈服型阻尼器3呈(交叉)單斜式布置。所述的上鋼框架和下鋼框架為熱軋型鋼，為角鋼、槽鋼、T型鋼或H型鋼。與現(xiàn)有抗震、減震加固技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、上鋼框架、下鋼框架、金屬屈服型阻尼器以及第一連接件、第二連接件、第三連 接件、第四連接件和第五連接件均可在工廠制造，加工工藝簡單、標準化程度高、施工速度 快，可在建筑物不停止使用的狀態(tài)下進行加固施工。2、傳力明確，各層內嵌減震鋼框架之間、減震鋼框架與主體結構之間協(xié)同工作可 靠，改變了靠吃掉既有柱子及節(jié)點的抗震承載力進行抗震、減震的不良作法，可有效降低地 震對既有主體結構的負荷。可明顯提高等效黏滯阻尼比，降低地震作用，降低地震對既有主 體結構構件的抗震需求。3、本發(fā)明結構簡單、性能穩(wěn)定，應用范圍廣泛，可適用于住宅、學校、醫(yī)院，以及各 類民用及工業(yè)用建筑的抗震減震加固。


圖1為本發(fā)明的構造及連接示意2(a)為本發(fā)明上鋼框架的結構示意2(b)為本發(fā)明下鋼框架的結構示意3為金屬屈服型阻尼器_防屈曲支撐的結構示意4(a)為第一連接件的結構示意圖
圖4 (b)為第一連接件的剖面圖A-A圖4(c)為第一連接件的剖面圖B-B圖5(a)為第二連接件的結構示意5 (b)為第二連接件的剖面圖C-C圖6為第三連接件的結構示意7為第四連接件的結構示意8為第五連接件的結構示意9 (a)金屬屈服型阻尼器(防屈曲支撐)交叉V字形布置圖9 (b)金屬屈服型阻尼器(防屈曲支撐)交叉單斜式布置圖9(c)金屬屈服型阻尼器(防屈曲支撐)(倒)V字形布置圖9 (d)金屬屈服型阻尼器(防屈曲支撐)單斜式布置圖中1、上鋼框架，2、下鋼框架，3、金屬屈服型阻尼器防屈曲支撐，4、第一連接件， 5、第二連接件，6、第三連接件，7、第四連接件，8、第五連接件，9、定位螺孔，10、可移動定位 螺孔，11、上梁，12、左柱，13、右柱，14、下梁，15、底蓋，16、蓋板，17、連接鋼板。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明如圖1所示，本實施例中的減震鋼框架可以布置在建筑物某些跨的各個樓層，包 括上鋼框架1、下鋼框架2、金屬屈服型阻尼器3以及第一連接件4和第二連接件5。上鋼框 架1和下鋼框架2的形狀均為“門”字型，二者互相連接構成一矩形框架。在上鋼框架和下 鋼框架的四個拐角處分別通過第一連接件4與梁固連，第一連接件4由“"LT”或“1_T”
形的底蓋15和覆蓋于樓板上的蓋板16組成，底蓋的截面形狀與上梁的截面形狀相同，底蓋 覆蓋在上梁的表面，蓋板布置在樓板的上表面并與底蓋位置相對應，螺栓穿過蓋板、樓板和 底蓋將三者固定，如圖4所示。下鋼框架的中部通過第二連接件5與下梁固連，所述的第二連接件5由“"LP”或 “i_r ”形的底蓋15和覆蓋于樓板上蓋板16組成，底蓋覆蓋在下層的上梁的表面，蓋板布
置在本層樓板的上表面并與下層的底蓋位置相對應，螺栓穿過蓋板、樓板和底蓋將三者固 定，如圖5所示。上鋼框架1由左右兩部分結構組成，如圖2(a)所示，上鋼框架左右兩部分之間的 連接形式如圖6所示，即第三連接件，在兩部分的連接處均設置有圓孔，連接鋼板上設置有 橢圓形的通孔，安裝時，將連接鋼板上的通孔分別和上鋼框架1左右兩部分的圓孔對上，調 整好左右兩部分位置后，用螺栓穿過左右兩部分的圓孔和連接鋼板上的通孔，將上鋼框架1 兩部分位置固定。由于兩部分結構的相對位置能夠調節(jié)，進而使上鋼框架的長度沿左右方 向能夠調節(jié)，以適應原框架的尺寸。上鋼框架1的上部與上梁11通過螺栓連接，左右兩個 外側面分別與左柱12和右柱13通過螺栓連接，具體連接關系如圖1所示，在上鋼框架1的 左右兩個外側面的靠上的部位均焊接一鋼板，該鋼板再與左柱和右柱螺栓連接，上鋼框架 1的兩個側面只通過焊接鋼板與左柱和右柱接觸，沒有焊接鋼板部位不和左柱和右柱接觸。 在上鋼框架1的上表面的靠近左右兩側與和第一連接件4的底蓋焊接或者螺栓連接，上鋼框架1只通過第一連接件的蓋板與上梁接觸，沒有蓋板的部位不與上梁11接觸。下鋼框架2也由左右兩部分組成，如圖2(b)所示，下鋼框架2左右兩部分之間連 接形式如圖8所示，其連接結構與上鋼框架的左右兩部分的鏈接結構基本相同，在兩部分 的連接處均設置有圓孔，連接鋼板上設置有橢圓形的通孔，安裝時，將連接鋼板上的通孔和 下鋼框架2左右兩部分的圓孔對上，調整好左右兩部分位置后，用螺栓穿過兩部分的通孔 將下鋼框架2位置固定。下鋼框架2的下部與下梁14通過螺栓連接，左右兩側也分別與左柱12和右柱13 通過螺栓連接，具體連接關系如圖1所示，在下鋼2的左右兩個外側面靠下的部位分別焊接 有一鋼板，該鋼板再與左柱和右柱螺栓連接，下鋼框架2的左右兩側只通過焊接鋼板與左 柱和右柱接觸，沒有焊接鋼板部位不和左柱和右柱接觸。在下鋼框架2的下表面的左右兩 側邊緣部位與和下層的第一連接件4的底蓋焊接或者螺栓連接。在下鋼框架2的中部與下 梁14連接的中部和第二連接件5的底蓋焊接或者螺栓連接，第二連接件5與第一連接件4 結構相同，包括一底蓋和蓋板，本層的下鋼框架2與第二連接件5中的蓋板固定，第二連接 件5的底蓋板覆蓋在下層的上梁上，螺栓穿過蓋板、樓板和底蓋將三者固定，本層的下鋼框 架2只通過第二連接件5的底蓋與下梁14接觸。上鋼框架1和下鋼框架2之間的相對位置能夠調節(jié)，位置調節(jié)好后上鋼框架1與 下鋼框架2連接，構成一矩形框架，如圖1所示，上鋼框架1和下鋼框架2之間的連接形式 與上鋼框架左右兩部分之間的連接形式相同，如圖6所示。金屬屈服型阻尼器3的兩端分別與上鋼框架1和下鋼框架2通過螺栓連接。本實 施例中的金屬屈服型阻尼器選用的是防屈曲支撐，能有效消能減震。也可以選用其他金屬 屈服型阻尼器，如低屈服點鋼耗能器鉛阻尼器。金屬屈服型阻尼器3的兩端分別通過第四 連接件7與上鋼框架1和下鋼框架2相連，第四連接件7實際為一連接鋼板，與焊接在上鋼 框架1和下鋼框架2的連接板通過螺栓連接。在建筑物的每層可以布置兩個金屬屈服型阻尼器，如圖1、圖9(a)、圖9(c)所示， 每層的兩個金屬屈服型阻尼器呈(倒)V字形布置。每相鄰兩層的四個金屬屈服型阻尼器 3呈X形或單(倒)V字形布置。在建筑物的每層也可以布置一個金屬屈服型阻尼器，如圖9 (b)、圖9 (d)所示，該 阻尼器沿由上鋼框架1和下鋼框架2組成的矩形框架的對角線方向布置。而每相鄰兩層的 兩個金屬屈服型阻尼器3可以呈交叉單斜式布置，如圖9 (b)所示，也可以呈單斜式布置，如 圖9(d)所示。本實施例中的上鋼框架1和下鋼框架2為熱軋型鋼，為角鋼、槽鋼、T型鋼或H型 鋼。安裝時，先在上梁和下梁兩側樓板的適當位置鉆孔，在左柱、右柱、上梁和下梁的 適當位置鉆孔。如圖4(a)、(b)，圖5(a)、(b)所示，通過螺栓將第一連接件和第二連接件固 定在梁和樓板上接，如圖4、圖5所示，安裝上鋼框架1，通過第三連接件6使上鋼框架1處 于可縮放調節(jié)狀態(tài)，就位后用臨時支撐頂緊，。在上鋼框架1的左右兩側與左柱和右柱連接 處的上角部焊接鋼板并與左柱和右柱螺栓連接，上鋼框架1與柱接觸的左右兩側只通過焊 接鋼板與左柱和右柱接觸。在上鋼框架1的左右兩側與上梁11連接的角部和第一連接件 4的底蓋焊接或者螺栓連接，上鋼框架1與梁接觸的角部只通過蓋板接觸。如圖1、圖2(b)
7所示，安裝下鋼框架2，通過第五連接件8，如圖8所示使下鋼框架2處于可縮放調節(jié)狀態(tài)， 就位后用臨時支撐頂緊，在下鋼框架2的左右兩側與左柱和右柱連接處的下角部也焊接有 鋼板，下鋼框架2與柱接觸的左右兩側只通過焊接鋼板與左柱和右柱接觸。在下鋼框架2 的左右兩側與下梁14連接的角部和第一連接件4的底蓋焊接或者螺栓連接，在下鋼框架2 的中部與下梁14連接的中部和第二連接件5的底蓋焊接或者螺栓連接，下鋼框架2只通過 底蓋與梁接觸，其他部位不接觸。上鋼框架1與上梁、左柱和右柱通過后錨固螺栓連接，下 鋼框架2與下梁、左柱和右柱通過后錨固螺栓連接，上下鋼框架之間位置調節(jié)好后固定連 接為一體，組成矩形的內嵌鋼框架。如圖1、圖3所示，安裝防屈曲支撐，并通過第四連接件 7用定位螺栓與上下鋼框架固定。待全部結構膠和環(huán)氧砂漿結硬后，焊接第一連接件4、第 二連接件5、第三連接件6、第四連接件7、第五連接件8，旋緊所有螺栓。焊接部位做防銹處 理。內嵌式減震鋼框架通過連接件實現(xiàn)可靠連接，傳遞所需要的伴生內力。其所承擔的層 間剪力及伴生內力不增加既有混凝土柱的負擔，以樓板為主傳遞水平力，可實現(xiàn)內嵌鋼框 架與混凝土主體結構的協(xié)同工作，能實現(xiàn)防屈曲支撐屈服耗能，達到消能減震的目的。本層的第一連接件與上層下框架通過穿過樓板的螺栓連接，第二連接件與上層下 框架通過穿過樓板的螺栓連接。本實施例中上鋼框架、下鋼框架水平長度可以左右伸縮，上鋼框架與下鋼框架的 位置可以上下調整，以適應混凝土框架結構的實際尺寸變化。本實施例中的上鋼框架、下鋼框架、金屬屈服型阻尼器均可為工廠標準化制造。本層下鋼框架與下層上鋼框架、本層上鋼框架與上層下鋼框架之間可靠連接。
權利要求
一種抗震加固用內嵌式減震鋼框架，其特征在于在建筑物上布置該減震鋼框架，該減震鋼框架包括形狀為“門”字形的上鋼框架和下鋼框架、金屬屈服型阻尼器以及第一連接件和第二連接件；其中本層的上鋼框架通過第一連接件與上層的下鋼框架固定連接，本層的下鋼框架通過過第一連接件與下層的上鋼框架固定連接；所述的上鋼框架由左右兩部分結構組成，兩部分結構的相對位置能夠調節(jié)，進而使上鋼框架的長度沿左右方向能夠調節(jié)；所述的下鋼框架由左右兩部分結構組成，兩部分結構的相對位置能夠調節(jié)，進而使下鋼框架的長度沿左右方向能夠調節(jié)；在上鋼框架的兩個拐角的外側分別布置有第一連接件，所述的第一連接件由底蓋和蓋板組成，底蓋的截面形狀與上梁的截面形狀相同，底蓋覆蓋在上梁的表面，蓋板布置在樓板的上表面并與底蓋位置相對應，螺栓穿過蓋板、樓板和底蓋將三者固定；所述的上鋼框架的上表面與上梁通過螺栓連接，左右兩個外側面分別與左柱和右柱通過螺栓連接，具體連接關系為在上鋼框架兩個側面的上部分別固定一鋼板，鋼板分別與左柱和右柱螺栓連接，上鋼框架的左右兩個外側面只通過該鋼板與左柱和右柱接觸，沒有鋼板的部位不與左柱和右柱接觸；在上鋼框架上表面的左右兩側部位分別與本層的第一連接件的底蓋固定連接，上鋼框架只通過第一連接件的底蓋與上梁接觸；所述的下鋼框架的下部與下梁通過螺栓連接，左右兩個外側面分別與左柱和右柱通過螺栓連接，具體連接關系為在下鋼框架兩個外側面的下部分別固定一鋼板，鋼板分別與左柱和右柱通過螺栓連接，下鋼框架的左右兩側只通過該鋼板與左柱和右柱接觸，沒有鋼板的部位不與左柱和右柱接觸，在下鋼框架的下表面的左右兩側部位和下層的第一連接件的蓋板固定連接，在下鋼框架的中部通過第二連接件與下梁固定連接，所述的第二連接件與第一連接件結構相同，包括一底蓋和蓋板，本層的下鋼框架與第二連接件中的蓋板固定，第二連接件的底蓋板覆蓋在下層的上梁上，螺栓穿過蓋板、樓板和底蓋將三者固定，本層的下鋼框架只通過第二連接件的底蓋與下梁接觸；上鋼框架和下鋼框架之間的相對位置能夠調節(jié)，位置調節(jié)好后上鋼框架與下鋼框架通過螺栓連接，構成一矩形框架；金屬屈服型阻尼器的兩端分別與上鋼框架和下鋼框架固定連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種抗震加固用內嵌式減震鋼框架，其特征在于上鋼框架 左右兩部分之間的連接形式為兩部分通過連接鋼板固定，在兩部分的連接處均設置有圓 孔，連接鋼板上設置有橢圓形的通孔，安裝時，將連接鋼板上的通孔分別與左右兩部分上的 圓孔位置對應，調整好兩部分位置后，分別用螺栓穿過左右兩部分的圓孔和連接鋼板上的 通孔將上鋼框架位置固定。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種抗震加固用內嵌式減震鋼框架，其特征在于所述下鋼 框架左右兩部分連接形式與上鋼框架左右兩部分之間的連接形式相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種抗震加固用內嵌式減震鋼框架，其特征在于所述上鋼 框架和下鋼框架之間的連接形式與上鋼框架左右兩部分之間的連接形式相同。
5.根據(jù)權利要求1或權利要求2或權利要求3或權利要求4所述的一種抗震加固用內 嵌式減震鋼框架，其特征在于所述的金屬屈服型阻尼器為防屈曲支撐。
6.根據(jù)權利要求1或權利要求2或權利要求3或權利要求4所述的一種抗震加固用內 嵌式減震鋼框架，其特征在于在建筑物某些跨的某些層均布置兩個金屬屈服型阻尼器3，兩個金屬屈服型阻尼器呈V字形或者倒V字形布置。
7.根據(jù)權利要求1或權利要求2或權利要求3或權利要求4所述的一種抗震加固用內 嵌式減震鋼框架，其特征在于在建筑物某些跨的每層均設置一個沿矩形框架對角線方向 布置的金屬屈服型阻尼器。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種抗震加固用內嵌式減震鋼框架，其特征在于所述的上 鋼框架和下鋼框架為熱軋型鋼，為角鋼、槽鋼、T型鋼或H型鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗震加固用內嵌式減震鋼框架，主要用于建筑抗震加固。在建筑物某些跨的各層均可布置該減震鋼框架，該減震鋼框架包括上鋼框架和下鋼框架、以及金屬屈服型阻尼器。上下鋼框架由左右兩部分結構組成，兩部分結構的相對位置能夠調節(jié)。上鋼框架和下鋼框架之間的相對位置能夠調節(jié)，位置調節(jié)好后上鋼框架與下鋼框架螺栓連接，構成一矩形框架。金屬屈服型阻尼器的兩端分別與上鋼框架和下鋼框架螺栓連接。本發(fā)明傳力明確，各層內嵌減震鋼框架之間、減震鋼框架與主體結構之間協(xié)同工作可靠，改變了靠吃掉既有柱子及節(jié)點的抗震承載力進行抗震、減震的不良作法，可有效降低地震對既有主體結構的負荷。
文檔編號E04B1/24GK101864846SQ201010210769
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權日2010年6月18日
發(fā)明者任潔, 武娜, 高向宇, 黃海濤 申請人:北京工業(yè)大學