一种波形腹板工字钢半包混凝土组合框架结构的制作方法

本实用新型属于土木工程抗震与减震领域，涉及组合框架结构，具体涉及一种波形腹板工字钢半包混凝土组合框架结构。

背景技术：

传统钢结构框架的梁柱构件多采用工字型截面，腹板主要承受剪力作用易发生剪切屈曲，而设置波纹钢腹板可以提高腹板局部稳定性和平面外刚度，使腹板在屈服前不发生屈曲。进一步，为防止波形腹板和翼缘提前发生局部屈曲，在两片翼缘之间浇筑混凝土。即为钢翼缘和腹板提供侧向约束，保证主体框架各种情况下都不发生破坏，又提高了工字型截面弱轴的刚度，可降低工字型截面柱翼缘宽度使得与梁同宽。

目前实际工程中的框架结构在地震作用下，框架主体发生了严重破坏，虽然框架结构不会发生整体倒塌，然而震后修复工作难以进行，所以对框架结构进行变形集中和损伤控制是非常有必要的。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种波形腹板工字钢半包混凝土组合框架结构，解决现有技术中的组合框架结构变形集中和损伤控制能力差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种波形腹板工字钢半包混凝土组合框架结构，包括梁和柱，梁和柱之间通过梁柱连接节点相连，所述的梁为波形腹板工字钢半包混凝土梁，所述的柱为波形腹板工字钢半包混凝土柱；

所述的波形腹板工字钢半包混凝土梁和波形腹板工字钢半包混凝土柱的内部结构相同，包括工字钢，工字钢包括一对平行设置的翼板和设置在中间连接翼板的腹板，所述的腹板采用波形板制成，腹板两侧的翼板之间半包式填充有混凝土层。

所述的波形腹板工字钢半包混凝土梁和梁柱连接节点之间设置有可更换梁端保险机构，所述的可更换梁端保险机构包括波形盖板，还包括设置在波形盖板下部与波形盖板垂直设置的波形腹板；

所述的波形腹板工字钢半包混凝土梁和波形腹板工字钢半包混凝土柱之间设置有支撑型阻尼器。

本实用新型还具有如下技术特征：

所述的波形腹板为双层叠合设置的一对波形板制成，波形板的波峰与波峰相对叠合设置，波形腹板外侧的波谷处设置有三角形加劲肋板。

所述的腹板的波峰处固结有垂直于腹板中心面且与翼板平行的一组栓钉抗剪连接件。

所述的波形腹板工字钢半包混凝土柱与梁柱连接节点之间设置有加腋。

所述的梁柱连接节点靠近梁的两侧分别设置有节点上连接板，节点上连接板下方设置有与节点上连接板垂直设置的节点腹连接板，节点上连接板与波形盖板之间通过螺栓实现可拆卸连接，节点腹连接板与波形腹板之间通过螺栓实现可拆卸连接。

所述的波形腹板工字钢半包混凝土梁的两端分别设置有梁上连接板，梁上连接板下方设置有与梁上连接板垂直设置的梁腹连接板，梁上连接板与波形盖板之间通过螺栓实现可拆卸连接，梁腹连接板与波形腹板之间通过螺栓实现可拆卸连接。

所述的波形盖板与节点上连接板和梁上连接板之间的连接处分别设置有盖板垫板；所述的波形腹板与节点腹连接板和梁腹连接板之间的连接处分别设置有腹板垫板。

所述的支撑型阻尼器包括套筒，套筒两端分别设置有阻尼缓冲芯体，一个阻尼缓冲芯体与梁连接支座铰接，另一个阻尼缓冲芯体与柱连接支座铰接，梁连接支座固定安装在波形腹板工字钢半包混凝土梁的底面上，所述的柱连接支座固定安装在波形腹板工字钢半包混凝土柱的侧壁上。

所述的阻尼缓冲芯体采用屈服强度235Mpa的普通低碳钢板制成。

所述的工字钢和梁柱连接节点采用屈服强度420Mpa的高强钢板制成；所述的波形盖板和波形腹板采用屈服强度345Mpa的高强钢板制成。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本实用新型的梁、柱采取相同的截面类型，仅在端部连接处构造不同。这样不仅可以方便制作加工，而且框架平面平整，便于建筑布置。

(Ⅱ)本实用新型的梁、柱采用高强钢与高延性混凝土组合截面，具有极高承载力和屈强比，能保证任何工况下都保持弹性工作而不发生破坏，而将变形和破坏集中于分阶段耗能、易更换的阻尼器和保险丝处，大大提高了建筑物震后恢复使用的能力，其经济性和实用性更强。

(Ⅲ)本实用新型是装配式结构，震后通过更换相应构件，可快速重新恢复结构的使用功能。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是可更换梁端保险机构的结构示意图。

图3是可更换梁端保险机构的分解结构示意图。

图4是梁柱连接节点的结构示意图。

图5是梁端部的结构示意图。

图6是支撑型阻尼器的结构示意图。

图7是本实用新型的一榀框架示意图。

图中各个标号的含义为：1-波形腹板工字钢半包混凝土梁，2-波形腹板工字钢半包混凝土柱，3-梁柱连接节点，4-可更换梁端保险机构，5-支撑型阻尼器，6-加腋，7-螺栓；

11-工字钢，12-翼板，13-腹板，14-混凝土层，15-栓钉抗剪连接件，16- 梁上连接板，17-梁腹连接板；

31-节点上连接板，32-节点腹连接板；

41-波形盖板，42-波形腹板，43-三角形加劲肋板，44-盖板垫板，45-腹板垫板；

51-套筒，52-阻尼缓冲芯体，53-阻尼缓冲芯体，54-梁连接支座，55-柱连接支座。

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

遵从上述技术方案，如图1至图7所示，本实施例给出一种波形腹板工字钢半包混凝土组合框架结构，包括梁和柱，梁和柱之间通过梁柱连接节点3相连，所述的梁为波形腹板工字钢半包混凝土梁1，所述的柱为波形腹板工字钢半包混凝土柱2；

所述的波形腹板工字钢半包混凝土梁1和波形腹板工字钢半包混凝土柱 2的内部结构相同，包括工字钢11，工字钢11包括一对平行设置的翼板12和设置在中间连接翼板12的腹板13，所述的腹板采用波形板制成，腹板13两侧的翼板12之间半包式填充有混凝土层14。

所述的波形腹板工字钢半包混凝土梁1和梁柱连接节点3之间设置有可更换梁端保险机构4，所述的可更换梁端保险机构4包括波形盖板41，还包括设置在波形盖板41下部与波形盖板41垂直设置的波形腹板42；

所述的波形腹板工字钢半包混凝土梁1和波形腹板工字钢半包混凝土柱 2之间设置有支撑型阻尼器5。

本实施例中，波形腹板工字钢半包混凝土梁1和波形腹板工字钢半包混凝土柱2的内部结构相同，即采用相同的组合截面。即一榀框架中梁和柱子的截面尺寸相同，框架梁柱构件截面平整，便于建筑布置与空间利用。

本实施例中，为保证主体框架始终在弹性条件下工作，波形腹板工字钢半包混凝土梁1和波形腹板工字钢半包混凝土柱2的的腹板13均采用波形钢板以保证腹板13的剪切屈曲不先于整体屈服之前发生。为防止波形的腹板13和翼板12提前发生局部屈曲，在两片翼板12之间浇筑高延性的混凝土层14。即为钢的翼板12和腹板13提供侧向约束，保证主体框架各种情况下都不发生破坏，又提高了工字型截面弱轴的刚度，可降低工字型截面柱翼板宽度使得与梁同宽。

作为本实施例的一种优选方案，波形腹板42为双层叠合设置的一对波形板制成，波形板的波峰与波峰相对叠合设置，波形腹板42外侧的波谷处设置有三角形加劲肋板43。

可更换梁端保险机构4的三块波形钢板仅在三角形加劲肋板43上部有焊接，其余部分都为三块相互独立的波形钢板。三角形加劲肋板43的腹部双层叠合波形钢板在波谷处相互接触。

作为本实施例的一种优选方案，腹板13的波峰处固结有垂直于腹板13 中心面且与翼板12平行的一组栓钉抗剪连接件15。

作为本实施例的一种优选方案，波形腹板工字钢半包混凝土柱2与梁柱连接节点3之间设置有加腋6。

作为本实施例的一种具体方案，梁柱连接节点3靠近梁的两侧分别设置有节点上连接板31，节点上连接板31下方设置有与节点上连接板31垂直设置的节点腹连接板32，节点上连接板31与波形盖板41之间通过螺栓7实现可拆卸连接，节点腹连接板32与波形腹板42之间通过螺栓7实现可拆卸连接。

波形腹板工字钢半包混凝土梁1的两端分别设置有梁上连接板16，梁上连接板16下方设置有与梁上连接板16垂直设置的梁腹连接板17，梁上连接板 16与波形盖板41之间通过螺栓7实现可拆卸连接，梁腹连接板17与波形腹板 42之间通过螺栓7实现可拆卸连接。螺栓7采用高强度双头螺栓。

作为本实施例的一种优选方案，波形盖板41与节点上连接板31和梁上连接板16之间的连接处分别设置有盖板垫板44；所述的波形腹板42与节点腹连接板32和梁腹连接板17之间的连接处分别设置有腹板垫板45。

作为本实施例的一种具体方案，支撑型阻尼器5包括套筒51，套筒51两端分别设置有阻尼缓冲芯体52、53，一个阻尼缓冲芯体52与梁连接支座54 铰接，另一个阻尼缓冲芯体53与柱连接支座55铰接，梁连接支座54固定安装在波形腹板工字钢半包混凝土梁1的底面上，所述的柱连接支座55固定安装在波形腹板工字钢半包混凝土柱2的侧壁上。

可更换梁端保险丝4和支撑型阻尼器5均可以耗能，并且可更换，其中的波形钢板利用“手风琴”效应前期耗能性能较好而随后变弱的特点在初始阶段耗能。而支撑型阻尼器5是一种防屈曲约束型阻尼器，可在随后通过屈服甚至强化阶段耗能。二者的变形始终具有一定相关关系。若因罕遇地震或超罕遇地震，支撑型阻尼器5变形较大而引起可更换梁端保险丝4局部屈曲，则可更换梁端保险丝4仍因双层叠合波纹钢腹板有较大的抗剪强度，可以保证结构安全。震后通过更换可更换梁端保险丝4和支撑型阻尼器5，将结构破坏和变形集中在可更换区域，实现“大震可修”的可恢复理念。

作为本实施例的一种优选方案，阻尼缓冲芯体52、53采用屈服强度 235Mpa的普通低碳钢板制成。工字钢11和梁柱连接节点3采用屈服强度 420Mpa的高强钢板制成；波形盖板41和波形腹板42采用屈服强度345Mpa的高强钢板制成。主要是利用主体框架中高强钢材屈强比高的特点，通过支撑型阻尼器5和可更换梁端保险机构4的钢材强度预设阈值使主体框架在各种地震下都保证弹性工作不发生破坏。