一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱制造技术

本实用新型专利技术公开一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱，包括方钢管混凝土柱，方钢管混凝土柱平行方向设置有型钢辅柱，方钢管混凝土柱与型钢辅柱的相对两端之间垂直连接有耗能结构，方钢管混凝土柱与型钢辅柱之间还垂直连接有多个耗能连梁，多个耗能连梁位于两个耗能结构之间，耗能连梁、耗能结构、方钢管混凝土柱、型钢辅柱之间形成多个长方形单元，每个长方形单元的一个对角线位置首尾相近设置有一个斜腹杆，具有构件截面面积小、地震耗能能力强、施工简便、通风能力强的优点。另外，在强震作用后，结构可以实现快速恢复功能。

A Lattice Square Concrete Filled Steel Tubular Special-shaped Column with Replaceable Members

【技术实现步骤摘要】
一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱
本技术属土木工程结构
，涉及一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱。
技术介绍
现代工业建筑由于结构体量大、结构体系复杂，其在地震作用后会产生难以修复的损伤，这将严重影响到工业建筑的后期使用安全，造成工业建筑的使用功能失效，从而导致工业厂房停产，严重影响了人们的正常生产活动。因此，现代工业建筑在满足抗震设计的前提下，提升工业建筑震后快速修复的能力是未来的发展趋势。此外，在承受荷载大的工业建筑中，单肢柱由于截面惯性矩较小，导致构件抵抗地震作用的扭转能力降低，而加大单肢柱的截面面积使得建筑内部出现凸角，影响建筑内部的使用面积和器械布置，而异形柱的提出为解决上述问题的有效途径。另外，钢结构以其自重轻、延性好的特点，在抗震设防区的实际工程中得到大量应用。钢结构中钢连梁具有良好的耗能能力，而且自重轻、施工简便。研究表明，钢连梁合理设计后可实现剪切屈服，其抗震延性和耗能能力显著优于传统的钢筋混凝土连梁，特别适合于高烈度地震区的建筑结构。对于截面高度较大且受到大荷载作用的压弯构件，通过采用格构式压弯构件，其中将两个独立支柱通过连接件连接的格构式柱叫做双肢格构式柱。双肢格构式柱多用于工业建筑，具有质量轻、受力性能好及通风性能好等优点。但是，目前大部分双肢格构式柱在地震作用下，连接件与支柱之间的连接损伤难以修复，对工业建筑的结构功能快速恢复是不利的。综上所述，提出一种可以震后快速恢复功能且适用于工业建筑需要的双肢格构式异形柱就显得十分必要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱，具有构件截面面积小、地震耗能能力强、施工简便、通风能力强的优点。本技术所采用的一个技术方案是，一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱，包括方钢管混凝土柱，方钢管混凝土柱平行方向设置有型钢辅柱，方钢管混凝土柱与型钢辅柱的相对两端之间垂直连接有耗能结构，方钢管混凝土柱与型钢辅柱之间还垂直连接有多个耗能连梁，多个耗能连梁位于两个耗能结构之间，耗能连梁、耗能结构、方钢管混凝土柱、型钢辅柱之间形成多个长方形单元，每个长方形单元的一个对角线位置首尾相近设置有一个斜腹杆。本技术的特点还在于：每个耗能结构包括可更换梁段，可更换梁段两端分别连接一个端板，每个端板均连接一个耗能梁段，其中一个耗能梁段连接在方钢管混凝土柱上，另一个耗能梁段连接在型钢辅柱上。可更换梁段的截面高度低于耗能梁段的截面高度。方钢管混凝土柱包括方钢管，方钢管内壁每个侧面焊接至少两个肋板条，方钢管内置有混凝土。型钢辅柱、耗能连梁、耗能梁段、可更换梁段的截面均为“工”字型。本技术的有益效果是：1)采用异形柱的结构方法，可以解决建筑物建筑凸角的问题，同时也增大了结构的抗弯刚度；增加建筑物内部的使用面积，便于器械灵活布置；2)便于管线布置，可更换耗能梁段截面高度低于耗能连段，且可更换耗能梁段与楼板脱开，方便管线布置；3)自重较轻且耗能能力强，灵活地运用了工字钢其自重轻、延性好的特点，有效的提高了构件的地震耗能能力；4)强震后可快速恢复结构功能，在强震作用下，可更换耗能梁段剪切屈服，其余部分保持弹性；强震后只需要更换可更换耗能梁段，即可快速恢复结构功能，节约了时间成本和经济成本；5)抗侧移刚度大、抗剪承载力强，通过设置斜腹杆与梁柱节点相连接，可以有效地增大结构的抗侧移刚度和抗剪承载力；6)施工简便，所有构件皆工厂生产预制，在施工现场焊接连接或螺栓连接装配，有效地提高了施工效率，适用于工业建筑。附图说明图1是本技术一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱的平面结构示意图；图2是本技术一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱的立体结构示意图。图中，1.方钢管混凝土柱，2.型钢辅柱，3.耗能连梁，4.斜腹杆，5.耗能梁段，6.端板，7.可更换梁段。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱，如图1及图2所示，包括方钢管混凝土柱1，方钢管混凝土柱1平行方向设置有型钢辅柱2，方钢管混凝土柱1与型钢辅柱2的相对两端之间垂直连接有耗能结构，方钢管混凝土柱1与型钢辅柱2之间还垂直连接有多个耗能连梁3，多个耗能连梁3位于两个耗能结构之间，耗能连梁3、耗能结构、方钢管混凝土柱1、型钢辅柱2之间形成多个长方形单元，每个长方形单元的一个对角线位置首尾相近设置有一个斜腹杆4。每个耗能结构包括可更换梁段7，可更换梁段7两端分别连接一个端板6，每个端板6均连接一个耗能梁段5，其中一个耗能梁段5连接在方钢管混凝土柱1上，另一个耗能梁段5连接在型钢辅柱2上。可更换梁段7的截面高度低于耗能梁段5的截面高度，强震作用下可更换消能梁段7剪切屈服、耗散能量，而两端耗能梁段5保持弹性。方钢管混凝土柱1包括方钢管，方钢管内壁每个侧面焊接至少两个肋板条，方钢管内置有混凝土。型钢辅柱2、耗能连梁3、耗能梁段5、可更换梁段7的截面均为“工”字型。本技术一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱中各部件的作用如下：方钢管混凝土柱1的制作方法为：带肋方钢管内浇混凝土形成方钢管混凝土柱1。方钢管混凝土柱1可以采用现浇的方法在现场制作，且能够增加框架的抗侧移刚度和抗扭刚度，也具有一定的地震耗能能力。可更换梁段7与楼板脱开，便于更换和管线的布置。耗能连梁3与方钢管混凝土柱1、耗能梁段5与方钢管混凝土柱1通过连接件焊接连接和螺栓连接。型钢辅柱2、耗能连梁3、耗能梁段5和可更换梁段7有自重轻、地震耗能能力强、施工简便的优点。斜腹杆4与长方形单元通过连接件焊接或通过螺栓连接。斜腹杆4可以提供侧向支撑，可以提高构件抗侧移刚度以及抗剪承载力。耗能梁段5的屈服承载力大于可更换梁段7的屈服承载力。本技术一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱的工作原理为：异形柱设置有方钢管混凝土柱1作为主柱、型钢辅柱2作为辅助，主柱和辅柱之间连有耗能连梁3，还连有耗能梁段5、端板6和可更换梁段7，还设置斜腹杆4来增加异形柱的抗侧移刚度和抗剪承载力。另外，可更换梁段7的截面高度低于耗能梁段5，且可更换耗能梁段7的屈服承载力低于耗能梁段5的屈服承载力。在地震作用下，方钢管混凝土柱1承受主要的荷载，且具有较好的地震耗能能力，而型钢辅柱2可以通过协调变形的方式来耗散地震能量，以较小的截面使得结构获得较大的抗弯曲刚度。在强烈地震作用下，可更换梁段7剪切屈服，其余部分保持弹性。在强烈地震作用过后，可以单独将可更换梁段7更换，即可实现结构功能的快速恢复。通过上述方式，本技术一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱，采用异形柱的结构方法，可以解决建筑物建筑凸角的问题，同时也增大了结构的抗弯刚度；增加建筑物内部的使用面积，便于器械灵活布置；便于管线布置，可更换耗能梁段7截面高度低于耗能梁段5，且可更换耗能梁段7与楼板脱开，方便管线布置；自重较轻且耗能能力强，灵活地运用了工字钢其自重轻、延性好的特点，有效的提高了构件的地震耗能能力；在强烈地震作用下，可更换耗能梁段7剪切屈服，其余部分保持弹性；强震后只需要更换可更换耗能梁段7，即可快速恢复结构功能，节约了时间成本和经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱，其特征在于，包括方钢管混凝土柱(1)，所述方钢管混凝土柱(1)平行方向设置有型钢辅柱(2)，所述方钢管混凝土柱(1)与型钢辅柱(2)的相对两端之间垂直连接有耗能结构，所述方钢管混凝土柱(1)与型钢辅柱(2)之间还垂直连接有多个耗能连梁(3)，多个所述耗能连梁(3)位于两个耗能结构之间，所述耗能连梁(3)、耗能结构、方钢管混凝土柱(1)、型钢辅柱(2)之间形成多个长方形单元，每个所述长方形单元的一个对角线位置首尾相近设置有一个斜腹杆(4)；每个所述耗能结构包括可更换梁段(7)，所述可更换梁段(7)两端分别连接一个端板(6)，每个所述端板(6)均连接一个耗能梁段(5)，其中一个耗能梁段(5)连接在方钢管混凝土柱(1)上，另一个所述耗能梁段(5)连接在型钢辅柱(2)上。

【技术特征摘要】
1.一种可更换构件的格构式方钢管混凝土双肢异形柱，其特征在于，包括方钢管混凝土柱(1)，所述方钢管混凝土柱(1)平行方向设置有型钢辅柱(2)，所述方钢管混凝土柱(1)与型钢辅柱(2)的相对两端之间垂直连接有耗能结构，所述方钢管混凝土柱(1)与型钢辅柱(2)之间还垂直连接有多个耗能连梁(3)，多个所述耗能连梁(3)位于两个耗能结构之间，所述耗能连梁(3)、耗能结构、方钢管混凝土柱(1)、型钢辅柱(2)之间形成多个长方形单元，每个所述长方形单元的一个对角线位置首尾相近设置有一个斜腹杆(4)；每个所述耗能结构包括可更换梁段(7)，所述可更换梁段(7)两端分别连接一个端板(6)，每个所述端板(6)均连接一个耗能梁段(5)，其中一个耗能梁段(5)连接在方钢管混凝土柱(1)上，另...

【专利技术属性】
技术研发人员：马辉，白恒宇，刘云贺，李哲，司建辉，席嘉诚，陈云冲，张鹏，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61