本實(shí)用新型涉及一種新型鋼梁，尤其涉及一種自復(fù)位消能鋼梁，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的鋼框架結(jié)構(gòu)主要依靠梁、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性變形來(lái)耗散地震能量，震后結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的塑性殘余變形，使得結(jié)構(gòu)難以修復(fù)甚至只能拆除重建，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。自復(fù)位結(jié)構(gòu)是一種旨在減少或消除結(jié)構(gòu)“殘余變形”的新型結(jié)構(gòu)形式，典型的自復(fù)位結(jié)構(gòu)體系主要由自復(fù)位系統(tǒng)和耗能系統(tǒng)兩部分組成。自復(fù)位系統(tǒng)包括梁、柱節(jié)點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線及形狀記憶合金等復(fù)位元件。耗能系統(tǒng)由耗能元件或耗能裝置構(gòu)成，如耗能鋼筋、角鋼、阻尼器等，主要用于消耗地震能量，易于替換，從而減少結(jié)構(gòu)修復(fù)時(shí)間。

目前，雖然關(guān)于自復(fù)位鋼框架體系的研究取得了不少成果，但主要還是通過(guò)自復(fù)位后張預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)繞梁上、下翼緣的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的復(fù)位與耗能，由于節(jié)點(diǎn)的繞動(dòng)，梁柱接觸面交替開(kāi)合，引起框架樓板等構(gòu)件的擴(kuò)展變形協(xié)調(diào)。一方面，通過(guò)特殊的樓板體系設(shè)計(jì)以協(xié)調(diào)框架擴(kuò)展變形，如近些年提出的集合梁體系和可滑移組合樓板體系等。另一方面，提出了不產(chǎn)生擴(kuò)展變形的新型自復(fù)位鋼框架體系，如自復(fù)位鋼桁架梁的提出等。自復(fù)位鋼桁架梁在水平加載過(guò)程中雖然具有很好的復(fù)位性能和耗能能力，但試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)大跨度的自復(fù)位鋼桁架梁施加水平和豎向荷載共同作用時(shí)，自復(fù)位鋼桁架桿件變形較大，將影響鋼桁架梁的受力性能和復(fù)位效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是解決框架樓板等構(gòu)件的擴(kuò)展變形協(xié)調(diào)問(wèn)題，同時(shí)提供一種既具有穩(wěn)定的復(fù)位性能和承載能力，又兼具良好的耗能能力的自復(fù)位粘彈性消能鋼梁結(jié)構(gòu)，特別適用于對(duì)受力性能和復(fù)位效果要求較高的大跨度鋼框架結(jié)構(gòu)體系。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種自復(fù)位粘彈性消能鋼梁，包括工字鋼梁、梁端連接墊板和粘彈性消能體。所述工字鋼梁通過(guò)梁端連接墊板、粘彈性消能體和自復(fù)位系統(tǒng)與框架柱連接。

所述梁端連接墊板的一側(cè)與框架柱通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接，另一側(cè)焊接有連接件Ⅰ和連接件Ⅱ。

所述粘彈性消能體包括兩塊焊接在梁端連接墊板上的抗剪連接板。所述抗剪連接板的內(nèi)側(cè)附著粘彈性材料。所述抗剪連接板上，開(kāi)有若干長(zhǎng)槽孔。

所述工字鋼梁具有坡口Ⅰ和坡口Ⅱ。所述坡口Ⅰ是切除端部下翼緣及端部腹板靠近下翼緣的部分所形成。所述坡口Ⅱ是切除端部上翼緣及端部腹板靠近上翼緣的部分所形成。所述坡口Ⅱ處焊接有連接件Ⅲ。所述工字鋼梁的上翼緣通過(guò)連接件Ⅲ鉸接在連接件Ⅰ上。

所述工字鋼梁的腹板插入兩塊抗剪連接板之間的縫隙中。所述工字鋼梁的腹板上具有若干螺栓孔。所述若干抗剪螺栓穿過(guò)兩塊抗剪連接板上的長(zhǎng)槽孔和腹板上的螺栓孔?？辜袈菟ǖ囊活^旋入螺母。所述螺母未擰緊。

所述復(fù)位系統(tǒng)包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線、內(nèi)套管、外套管、錨固板、連接板和錨具。

所述外套管焊接在工字鋼梁的下翼緣的下方。所述內(nèi)套管的穿入外套管中。所述外套管短于內(nèi)套管。所述內(nèi)套管兩端設(shè)置有錨固板。所述錨固板的直徑不小于外套管截面外徑。所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線設(shè)置于內(nèi)套管內(nèi)，每根預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩端穿過(guò)錨固板的錨固孔并通過(guò)錨具與錨固板連接。所述錨固板上設(shè)有與連接板形狀相匹配的通孔。所述連接板一端與內(nèi)套管焊接，另一端穿過(guò)錨固板上的通孔并且位于錨固板外部。所述連接板位于錨固板外部的一端與連接件Ⅱ通過(guò)銷子鉸接。

進(jìn)一步，所述框架柱選用H型鋼，其翼緣與梁端連接墊板采用高強(qiáng)螺栓連接。

進(jìn)一步，所述內(nèi)套管兩端各開(kāi)設(shè)有4個(gè)凹槽。所述連接板遠(yuǎn)離梁端連接墊板一端焊接十字連接板呈十字狀。所述連接板十字狀端插入所述凹槽并與內(nèi)套管焊接連接。

進(jìn)一步，所述內(nèi)套管和外套管之間存在間隙。所述連接板十字狀端的長(zhǎng)和高與外套管的內(nèi)徑相等，從而保證內(nèi)套管和外套管的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的方向。

本實(shí)用新型還公開(kāi)一種自復(fù)位粘彈性消能鋼梁，包括工字鋼梁、梁端連接墊板和粘彈性消能體。所述工字鋼梁通過(guò)梁端連接墊板、粘彈性消能體和自復(fù)位系統(tǒng)與框架柱連接。

所述梁端連接墊板的一側(cè)與框架柱通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接，另一側(cè)焊接有連接件Ⅰ和連接件Ⅱ。

所述粘彈性消能體包括兩塊焊接在梁端連接墊板上的抗剪連接板。所述抗剪連接板的內(nèi)側(cè)附著粘彈性材料。所述抗剪連接板上，開(kāi)有若干長(zhǎng)槽孔。

所述工字鋼梁具有坡口Ⅰ和坡口Ⅱ。所述坡口Ⅰ是切除端部下翼緣及端部腹板靠近下翼緣的部分所形成。所述坡口Ⅱ是切除端部上翼緣及端部腹板靠近上翼緣的部分所形成。所述坡口Ⅱ處焊接有連接件Ⅲ。所述工字鋼梁的上翼緣通過(guò)連接件Ⅲ鉸接在連接件Ⅰ上。

所述工字鋼梁的腹板插入兩塊抗剪連接板之間的縫隙中。所述工字鋼梁的腹板上具有若干螺栓孔，若干抗剪螺栓穿過(guò)兩塊抗剪連接板上的長(zhǎng)槽孔和腹板上的螺栓孔?？辜袈菟ǖ囊活^旋入螺母。所述螺母未擰緊。

所述復(fù)位系統(tǒng)包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線、方管內(nèi)套管、槽鋼、錨固板、連接板和錨具。

所述槽鋼焊接在工字鋼梁的下翼緣的下方。所述方管內(nèi)套管穿入槽鋼的凹槽形中。

所述槽鋼短于方管內(nèi)套管。所述方管內(nèi)套管兩端設(shè)置有錨固板。所述錨固板的長(zhǎng)不小于槽鋼的腰寬。所述錨固板的寬不小于槽鋼的腿長(zhǎng)。所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線設(shè)置于方管內(nèi)套管內(nèi)，每根預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩端穿過(guò)錨固板的錨固孔并通過(guò)錨具與錨固板連接。所述錨固板上設(shè)有與連接板形狀相匹配的通孔。所述連接板一端與方管內(nèi)套管焊接，另一端穿過(guò)錨固板上的通孔并且位于錨固板外部。所述連接板位于錨固板外部的一端與連接件Ⅱ通過(guò)銷子鉸接。

進(jìn)一步，所述框架柱選用H型鋼，其翼緣與梁端連接墊板采用高強(qiáng)螺栓連接。

進(jìn)一步，所述方管內(nèi)套管端部開(kāi)設(shè)有4個(gè)凹槽。所述連接板遠(yuǎn)離梁端連接墊板的一端焊接十字連接板呈十字狀。所述連接板十字狀端插入所述凹槽并與方管內(nèi)套管焊接連接。

進(jìn)一步，所述方管內(nèi)套管和槽鋼之間存在間隙。所述連接板十字狀端的尺寸與槽鋼的高度與腿厚之差及腿寬與腰厚之差相匹配，從而保證方管內(nèi)套管和槽鋼的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的方向。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果是毋庸置疑的:

1、本實(shí)用新型提出的自復(fù)位粘彈性消能鋼梁充分發(fā)揮工字鋼的抗彎剛度，通過(guò)梁上下翼緣端部的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，始終保持框架柱間距不變，并將框架對(duì)荷載作用下的位移反應(yīng)集中在內(nèi)外套管之間的相對(duì)位移上，有效避免了自復(fù)位框架通過(guò)節(jié)點(diǎn)耗能帶來(lái)的變形擴(kuò)展問(wèn)題；

2、本實(shí)用新型提出的自復(fù)位粘彈性消能鋼梁充分發(fā)揮了粘彈性材料穩(wěn)定的滯回特性，通過(guò)抗剪連接鋼板與工字鋼腹板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使粘彈性材料層產(chǎn)生往復(fù)剪切變形，從而吸收和耗散大部分能量，將結(jié)構(gòu)的震害集中在可更換的粘彈性材料，有效控制了結(jié)構(gòu)震后的修復(fù)成本；

3、本實(shí)用新型提出的自復(fù)位粘彈性消能鋼梁采用內(nèi)外套管、錨固板和預(yù)應(yīng)力鋼絞線所組成的復(fù)位系統(tǒng)，有效控制結(jié)構(gòu)的殘余變形。特別適用于對(duì)受力性能和復(fù)位效果要求較高的大跨度鋼框架結(jié)構(gòu)體系。

附圖說(shuō)明

圖1為自復(fù)位粘彈性消能鋼梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意圖；

圖2為圖1的A-A剖面圖；

圖3為自復(fù)位系統(tǒng)部分部件的立體三維示意圖；

圖4為自復(fù)位系統(tǒng)裝配示意圖；

圖5為另一種實(shí)施方式的自復(fù)位系統(tǒng)剖面示意圖；

圖6為工字鋼梁上翼緣與連接件鉸接點(diǎn)俯視圖；

圖7為連接件Ⅰ和連接件Ⅲ結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：工字鋼梁1、上翼緣101、腹板102、螺栓孔1021、下翼緣103、坡口Ⅰ104、坡口Ⅱ105、梁端連接墊板2、銷子201、連接件Ⅰ202、銷孔Ⅲ2021、高強(qiáng)螺栓203、連接件Ⅱ204、銷孔Ⅰ2041、金屬銷205、連接件Ⅲ206、銷孔Ⅵ2061、粘彈性消能體3、抗剪連接板301、長(zhǎng)槽孔3011、粘彈性材料302、抗剪螺栓303、螺母3031、框架柱4、自復(fù)位系統(tǒng)5、預(yù)應(yīng)力鋼絞線501、內(nèi)套管502、凹槽5021、外套管503、錨固板504、通孔5041、錨固孔5042、連接板505、銷孔Ⅱ5051、端連接板5052、錨具506、方管內(nèi)套管507、槽鋼508。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本實(shí)用新型上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1：

參見(jiàn)圖1，自復(fù)位粘彈性消能鋼梁，包括工字鋼梁1、梁端連接墊板2、粘彈性消能體3、H型鋼框架柱4和自復(fù)位系統(tǒng)5。

所述梁端連接墊板2的一側(cè)與H型鋼框架柱4的翼緣通過(guò)高強(qiáng)螺栓203連接，另一側(cè)焊接有連接件Ⅰ202和連接件Ⅱ204。

參見(jiàn)圖1和圖2，所述粘彈性消能體3包括兩塊焊接在梁端連接墊板2上的抗剪連接板301。所述抗剪連接板301的內(nèi)側(cè)附著粘彈性材料302。所述抗剪連接板301上，開(kāi)有若干長(zhǎng)槽孔3011。

所述工字鋼梁1具有坡口104和坡口105。所述坡口104是切除端部下翼緣及端部腹板靠近下翼緣的部分所形成。所述坡口105是切除端部上翼緣及端部腹板靠近上翼緣的部分所形成。參見(jiàn)圖6與圖7，所述連接件Ⅲ206焊接在坡口105處。所述連接件Ⅰ202為凹字形，連接件Ⅲ206為凸字形。所述連接件Ⅰ202上具有銷孔Ⅲ2021，連接件Ⅲ206上具有銷孔Ⅵ2061。所述連接件Ⅰ202與連接件Ⅲ206插裝配合后，金屬銷205穿過(guò)銷孔Ⅲ2021和銷孔Ⅵ2061，將工字鋼梁1上翼緣鉸接在梁端連接墊板2上。

參見(jiàn)圖1，圖中垂直紙面方向?yàn)樽笥曳较?，H型鋼框架柱豎向?yàn)樯舷路较颉?qiáng)震作用下，工字鋼梁1可以繞上翼緣鉸接點(diǎn)上下轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述工字鋼梁1的腹板102插入兩塊抗剪連接板301之間的縫隙中。所述工字鋼梁1的腹板102上具有若干螺栓孔1021。所述若干抗剪螺栓303穿過(guò)兩塊抗剪連接板301上的長(zhǎng)槽孔3011和腹板上的螺栓孔1021?？辜袈菟?03的一頭旋入螺母3031。所述螺母未擰緊，與抗剪連接板301之間存在間隙。強(qiáng)震作用下，抗剪螺栓303可沿長(zhǎng)槽孔3011滑動(dòng)，從而保證梁端鉸能轉(zhuǎn)動(dòng)。

參見(jiàn)圖1和圖4，所述復(fù)位系統(tǒng)5包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線501、內(nèi)套管502、外套管503、錨固板504、連接板505和錨具506。

所述外套管503焊接在工字鋼梁1的下翼緣103的下方。所述內(nèi)套管502的穿入外套管503中。所述外套管503短于內(nèi)套管502。所述內(nèi)套管502和外套管503之間存在間隙。所述內(nèi)套管502兩端設(shè)置有錨固板504。所述錨固板504的直徑不小于外套管503截面外徑。所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線501設(shè)置于內(nèi)套管502內(nèi)，每根預(yù)應(yīng)力鋼絞線501兩端穿過(guò)錨固板504的錨固孔5042并通過(guò)錨具506與錨固板504連接,從而將內(nèi)外套管預(yù)壓在一起。

參見(jiàn)圖1、圖3和圖4，所述錨固板504上設(shè)有與連接板505形狀相匹配的通孔5041。所述連接板505一端與內(nèi)套管502焊接，另一端穿過(guò)錨固板504上的通孔5041并且位于錨固板504外部。所述內(nèi)套管502端部開(kāi)設(shè)有4個(gè)凹槽5021。所述連接板505遠(yuǎn)離梁端連接墊板2的一端焊接十字連接板5052呈十字狀。所述連接板505十字狀端插入所述凹槽5021并與內(nèi)套管502焊接連接。所述連接板505十字狀端的尺寸與外套管503的內(nèi)徑相匹配，從而保證內(nèi)套管502和外套管503的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的方向。所述連接板505位于錨固板504外部的一端與連接件Ⅱ204通過(guò)銷子201鉸接。

強(qiáng)震作用下，始終保持框架柱間距不變，并將框架對(duì)荷載作用下的位移反應(yīng)集中在內(nèi)外套管之間的相對(duì)位移上，有效避免了自復(fù)位框架通過(guò)節(jié)點(diǎn)耗能帶來(lái)的變形擴(kuò)展問(wèn)題，使得樓板系統(tǒng)與自復(fù)位粘彈性消能鋼梁之間無(wú)需為變形協(xié)調(diào)而采用特殊處理。加載階段，抗剪連接鋼板與工字鋼腹板之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使粘彈性材料層產(chǎn)生往復(fù)剪切變形，從而吸收和耗散大部分能量。此過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線儲(chǔ)存彈性變形能。當(dāng)卸載時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼絞線釋放所儲(chǔ)存彈性變形能參與復(fù)位。

實(shí)施例2：

自復(fù)位粘彈性消能鋼梁，包括工字鋼梁1、梁端連接墊板2、粘彈性消能體3、H型鋼框架柱4和自復(fù)位系統(tǒng)5。

所述梁端連接墊板2的一側(cè)與H型鋼框架柱4的翼緣通過(guò)高強(qiáng)螺栓203連接，另一側(cè)焊接有連接件Ⅰ202和連接件Ⅱ204。

所述粘彈性消能體3包括兩塊焊接在梁端連接墊板2上的抗剪連接板301。所述抗剪連接板301的內(nèi)側(cè)附著粘彈性材料302。所述抗剪連接板301上，開(kāi)有若干長(zhǎng)槽孔3011。

所述工字鋼梁1具有坡口104和坡口105。所述坡口104是切除端部下翼緣及端部腹板靠近下翼緣的部分所形成。所述坡口105是切除端部上翼緣及端部腹板靠近上翼緣的部分所形成。參見(jiàn)圖6與圖7，所述連接件Ⅲ206焊接在坡口105處。所述連接件Ⅰ202為凹字形，連接件Ⅲ206為凸字形。所述連接件Ⅰ202上具有銷孔Ⅲ2021，連接件Ⅲ206上具有銷孔Ⅵ2061。所述連接件Ⅰ202與連接件Ⅲ206插裝配合后，金屬銷205穿過(guò)銷孔Ⅲ2021和銷孔Ⅵ2061，將工字鋼梁1上翼緣鉸接在梁端連接墊板2上。

所述工字鋼梁1的腹板102插入兩塊抗剪連接板301之間的縫隙中。所述工字鋼梁1的腹板102上具有若干螺栓孔1021。所述若干抗剪螺栓303穿過(guò)兩塊抗剪連接板301上的長(zhǎng)槽孔3011和腹板上的螺栓孔1021?？辜袈菟?03的一頭旋入螺母3031。

所述復(fù)位系統(tǒng)5包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線501、方管內(nèi)套管507、槽鋼508、錨固板504、連接板505和錨具506。

參見(jiàn)圖5，所述槽鋼508的腿端焊接在工字鋼梁1的下翼緣103的下方。所述方管內(nèi)套管507穿入槽鋼508的凹槽形內(nèi)。所述方管內(nèi)套管507和槽鋼508之間存在間隙。

所述槽鋼508短于方管內(nèi)套管507。所述方管內(nèi)套管兩端設(shè)置有錨固板504。所述錨固板504的長(zhǎng)不小于槽鋼508的腰寬。所述錨固板504的寬不小于槽鋼508的腿長(zhǎng)。所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線501設(shè)置于方管內(nèi)套管507內(nèi)，每根預(yù)應(yīng)力鋼絞線501兩端穿過(guò)錨固板504的錨固孔5042并通過(guò)錨具506與錨固板504連接,從而將方管內(nèi)套管507與槽鋼508預(yù)壓在一起。所述內(nèi)套管507端部開(kāi)設(shè)有4個(gè)凹槽5071。所述連接板505遠(yuǎn)離梁端連接墊板2的一端焊接十字連接板5052呈十字狀。所述連接板505十字狀端插入所述凹槽5071并與內(nèi)套管507焊接連接。所述錨固板504上設(shè)有與連接板505形狀相匹配的通孔5041。所述內(nèi)套管507和槽鋼508之間存在間隙。所述連接板505十字狀端的尺寸與槽鋼508的高度與腿厚之差及腿寬與腰厚之差相匹配，從而保證方管內(nèi)套管507和槽鋼508的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的方向。所述連接板505一端與內(nèi)套管507焊接，另一端穿過(guò)錨固板504上的通孔5041并且位于錨固板504外部。所述連接板505位于錨固板504外部的一端與連接件Ⅱ204通過(guò)銷子201鉸接。