一种震损连梁部分切除的加固结构及加固方法与流程

1.本发明涉及建筑结构加固技术领域，具体是涉及一种震损连梁部分切除的加固结构及加固方法。


背景技术：

2.连梁指在剪力墙结构和框架，在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢，在墙肢平面内相连的梁。连梁一般具有跨度小、截面大，与连梁相连的墙体刚度又很大等特点，一般在风荷载和地震作用下,连梁的内力往往很大，因此在发生地震等极端自然灾害时容易造成连梁的损坏。
3.而针对连梁损坏的加固修复，通常采用粘贴纤维复合材和粘贴钢板的方式，例如采用粘贴纤维布方法对连梁进行加固，可采用u型箍 钢板压条 穿墙螺杆的方式，u型箍粘贴在垂直于连梁轴线方向上。但是当再次发生地震等极端自然灾害来临时，连梁往往需要再次重新加固修复，对于地震多发地区，对于工人施工难度、施工量等造成了不小的困扰。
4.根据对连梁的受力进行分析，连梁在受到地震等极端自然灾害时，其损毁区域多数以中部的耗能段损坏严重，而两侧与墙体靠近的连梁部分其抗震强度高，该部分连梁由于与墙体距离近为未耗能段，因此不易发生损毁。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种震损连梁部分切除的加固结构及加固方法。
6.本发明的技术方案是：一种震损连梁部分切除加固结构，将震损连梁中间部分的耗能段截掉，中间部分切除的连梁长度一般满足阻尼器的尺寸大小400～700mm即可，保留两端未耗能段的连梁残余段，对连梁残余段套设加固结构进行结构加固，所述加固结构包括：框架主体、传动组件以及紧固组件，
7.所述框架主体包括前后设置的两组环形支架以及多组等间距环绕设置在两组环形支架之间的滑槽件，框架主体前端面还设有用于与阻尼器连接的连接板体，所述连接板体上设置有与阻尼器连接的球铰链支座，
8.所述传动组件包括两组对称设置于滑槽件两侧的v型连杆、底部连接片以及防滑垫片，所述v型连杆外端与滑槽件槽体内壁通过转轴固定转动连接，v型连杆内端与滑槽件槽体内壁滑槽滑动连接，v型连杆通过连接处铰接的转动件与所述底部连接片配设有的卡槽滑动连接，所述防滑垫片设置于底部连接片下方用于与连梁残余段接触，且防滑垫片与底部连接片通过螺杆可拆卸连接，
9.所述紧固组件包括分别设置与两组v型连杆内侧的紧固拉环、以及多组周向等间距设置的自紧螺栓，所述紧固拉环分别与各个v型连杆的内端通过滑动推块连接，所述滑动推块与v型连杆连接并与滑槽件滑动连接，所述自紧螺栓螺杆内端与紧固拉环位置对应处设置的嵌槽之间设有用于张紧螺杆的弹簧，自紧螺栓螺杆外端贯穿环形支架并与自紧螺栓
螺母连接。
10.通过上述加固结构的结构设计，能够在对连梁残余段加固处理或不加固处理时，起到对连梁残余段较好的加固紧固处理，并且加固结构具有装置自收紧的作用，避免因长期使用出现松动等情况，同时，拆装方便，便于重复利用，再出现地震等后，可对其进行快速拆卸并对连梁残余段进行再次修复加固，其加固结构由于具有重复利用并且自动补偿松动缝隙的作用，能够显著提高加固处理后的连接寿命且易于维修维护。
11.进一步地，所述自紧螺栓螺杆内端与紧固拉环位置对应处设置的嵌槽之间设有用于张紧螺杆的弹簧。通过弹簧对自紧螺栓进行自动收紧，避免长期使用后出现松动的情况。
12.进一步地，所述防滑垫片采用硬质橡胶或钢板，且可根据加固结构与连梁残余段间隙大小选择不同厚度的防滑垫片，防滑垫片与连梁残余段接触一侧侧面还设置有防滑纹。通过上述防滑垫片的不同替换以及连接方式，可以根据实际连梁残余段的规格来加装不同厚度的防滑垫片，从而提高加固结构的适用性。
13.进一步地，所述框架主体采用一体成型方式或采用焊接成型方式制备而成，所述紧固拉环与滑动推块采用螺栓或焊接的连接方式。本发明框架主体根据其结构提供了多种加工方式，可根据实际生产制造需求进行不同工艺方式的选择。
14.作为本发明的另一种技术方案，所述阻尼器具体为阻尼系数可调节的可变阻尼器，所述可变阻尼器设置于两端连梁残余段之间，其两端分别与其对应一侧的连接板体的球铰链支座连接，所述可变阻尼器包括上支座、下支座以及设置于上支座并与下支座配合的活塞及活塞杆，所述活塞通过活塞杆与上支座内顶面连接，活塞包括活塞外壳以及活塞内壳，
15.所述活塞外壳为上大下小的圆柱凸台结构，其上、下端面均密集设置有用于油泥等经过的孔，且活塞外壳下部圆柱部分侧壁也设置有用于油泥等经过的孔，
16.所述活塞内壳为上下连通的环形圆柱筒体，其上、下端面对应设置有与活塞外壳上、下端面匹配的第一孔板、第二孔板，所述第一孔板、第二孔板分别通过周向设置的多组用于补偿与活塞外壳贴合间隙的弹簧伸缩杆与活塞内壳的翻边固定连接，所述活塞内壳侧壁周向等间距设有斜螺纹，且所述活塞外壳内壁与活塞内壳位置对应处设置有配合斜螺纹使其转动的螺纹槽，活塞内壳侧壁上设置有与活塞外壳下部圆柱部分侧壁设置的孔位置匹配的孔，
17.所述活塞内壳中心处架设有用于与活塞杆对接的内杆，所述内杆下端通过固定杆与活塞内壳的内壁固定连接，内杆上端与活塞杆下端面配设的沉槽滑动连接，且沉槽内设置有升降电机并通过升降电机的输出轴与内杆上端的转动片固定连接。
18.上述可变阻尼器的结构设计，能够根据升降电机的短行程升降操作控制活塞的孔的通量，从而实现阻尼系数的可变调整，可根据连接需求对可变阻尼器进行预先设置，从而使其根据不同震动情况调节可变阻尼器的阻尼系数等。
19.更进一步地，所述可变阻尼器可对与连梁残余段连接处加装压力传感器以及配设控制器，从而实现对可变阻尼器的升降电机进行动态调节指令。通过加装压力传感器以及控制器对可变阻尼器的升降电机进行动态调节指令，从而使其自动根据不同震动情况调节可变阻尼器的阻尼系数等。
20.一种震损连梁部分切除加固结构的加固方法，包括以下步骤：
21.步骤一：震损连梁部分切除
22.将震损连梁中间部分的耗能段截掉，截掉的中间部分占连梁总长度比例为0.25～0.5，保留两端未耗能段的连梁残余段；
23.步骤二：连梁残余段加固
24.对连梁残余段端部的裂缝进行处理，并对连梁残余段进行加固处理，随后对两组连梁残余段分别套设加装用于自收紧的加固结构；
25.步骤三：阻尼器加装
26.将阻尼器两端与其两端对应的加固结构端面固定，即完成震损连梁部分切除的加固处理。
27.进一步地，所述连梁残余段的加固处理采用高延性混凝土加固、碳纤维布加固或粘贴钢板加固中任意一种方式。采用上述加固方式能够较好的修复连梁受损后的未耗能段，从而修复及提高连梁残余段的结构强度。
28.进一步地，所述阻尼器选用金属复合型阻尼器，但不限于这一种阻尼器的使用，还可采用其他具有相同缓冲作用的阻尼器、减震装置或耗能装置等结构件，其在步骤二开始前预先对连梁残余段端部预埋用于与阻尼器连接的连接钢板。通过预埋连接钢板的方式对阻尼器进行连接，能够以低成本的方式快速将阻尼器与连梁残余段进行连接，并且连接强度满足施工方法的需求。
29.本发明的有益效果是：
30.(1)本发明的加固方法，通过对连梁残余段加固成耗能性能好的连梁，能够很好的解决由于地震等造成连梁损坏的修复问题，并且当再次地震来临时，无需加固只需更换阻尼器即可，施工方便且省时省力。
31.(2)本发明的加固方法，通过加设加固结构，能够在对连梁残余段快速加固处理并起到对连梁残余段较好的加固紧固处理，并且加固结构具有装置自收紧的作用，避免因长期使用出现松动等情况，同时，拆装方便，便于重复利用，能够显著提高加固处理后的连接寿命且易于维修维护。
32.(3)本发明的加固方法，通过加设可变阻尼器，能够实现阻尼系数的可变调整，并且可根据连接需求对可变阻尼器进行预先设置或根据加装传感器以及控制器对可变阻尼器的升降电机进行调节指令，从而使其根据不同震动情况调节可变阻尼器的阻尼系数等，从而进一步优化耗能段的抗震效果。
附图说明
33.图1是本发明实施例1加固方法的结构示意图。
34.图2是本发明实施例1加固结构的结构示意图一。
35.图3是本发明实施例1加固结构的结构示意图二。
36.图4是本发明实施例1加固结构的框架主体结构示意图。
37.图5是本发明实施例1加固结构的传动组件结构示意图。
38.图6是本发明实施例1加固结构的紧固组件结构示意图。
39.图7是本发明实施例1紧固组件的自紧螺栓结构示意图。
40.图8是本发明实施例2加固方法的结构示意图。
41.图9是本发明实施例2可变阻尼器的内部结构示意图。
42.图10是本发明实施例2可变阻尼器的上支座结构拆分图。
43.图11是本发明实施例2活塞的活塞外壳结构示意图。
44.图12是本发明实施例2活塞的活塞内壳结构拆分图。
45.图13是本发明实施例3加固方法的结构示意图。
46.图14是本发明实施例4加固方法的结构示意图。
47.图15是本发明实施例5加固方法的结构示意图。
48.其中，1-连梁残余段、2-阻尼器、3-加固结构、31-框架主体、311-环形支架、312-滑槽件、313-连接板体、314-球铰链支座、32-传动组件、321-v型连杆、322-底部连接片、323-防滑垫片、324-转动件、325-卡槽、326-滑动推块、33-紧固组件、331-紧固拉环、332-自紧螺栓、333-嵌槽、334-弹簧、4-可变阻尼器、41-上支座、42-下支座、43-活塞、431-活塞外壳、432-活塞内壳、433-第一孔板、434-第二孔板、435-弹簧伸缩杆、436-斜螺纹、437-螺纹槽、438-内杆、439-升降电机、44-活塞杆、5-连接钢板。
具体实施方式
49.实施例1
50.如图2、3所示，加固结构3包括：框架主体31、传动组件32以及紧固组件33三大部分，具体为：
51.1)框架主体31
52.如图2、3、4所示，框架主体31包括前后设置的两组环形支架311以及多组等间距环绕设置在两组环形支架311之间的滑槽件312，框架主体31前端面还设有用于与阻尼器2连接的连接板体313，连接板体313上设置有与阻尼器2连接的球铰链支座314，框架主体31采用一体成型方式或采用焊接成型方式制备而成，
53.2)传动组件32
54.如图2、3、5所示，传动组件32包括两组对称设置于滑槽件312两侧的v型连杆321、底部连接片322以及防滑垫片323，v型连杆321外端与滑槽件312槽体内壁通过转轴固定转动连接，v型连杆321内端与滑槽件312槽体内壁滑槽滑动连接，v型连杆321通过连接处铰接的转动件324与底部连接片322配设有的卡槽325滑动连接，防滑垫片323设置于底部连接片322下方用于与连梁残余段1接触，且防滑垫片323与底部连接片322通过螺杆可拆卸连接，防滑垫片323采用市售q460钢板，且可根据加固结构3与连梁残余段1间隙大小选择不同厚度的防滑垫片323，防滑垫片323与连梁残余段1接触一侧侧面还设置有防滑纹，通过上述防滑垫片323的不同替换以及连接方式，可以根据实际连梁残余段1的规格来加装不同厚度的防滑垫片323，从而提高加固结构3的适用性，
55.3)紧固组件33
56.如图2、3、6、7所示，紧固组件33包括分别设置与两组v型连杆321内侧的紧固拉环331、以及多组周向等间距设置的自紧螺栓332，紧固拉环331分别与各个v型连杆321的内端通过滑动推块326连接，紧固拉环331与滑动推块326采用焊接的连接方式，滑动推块326与v型连杆321连接并与滑槽件312滑动连接，自紧螺栓332螺杆内端与紧固拉环331位置对应处设置的嵌槽333之间设有用于张紧螺杆的弹簧334，自紧螺栓332螺杆外端贯穿环形支架311
并与自紧螺栓332螺母连接。
57.采用上述加固结构3的结构设计，能够在对连梁残余段1加固处理或不加固处理时，起到对连梁残余段1较好的加固紧固处理，并且加固结构3具有装置自收紧的作用，避免因长期使用出现松动等情况，同时，拆装方便，便于重复利用，再出现地震等后，可对其进行快速拆卸并对连梁残余段1进行再次修复加固，其加固结构3由于具有重复利用并且自动补偿松动缝隙的作用，能够显著提高加固处理后的连接寿命且易于维修维护。
58.上述加固结构3的加固方法为：根据连梁残余段1的宽度和厚度选择适合厚度的防滑垫片323，随后将防滑垫片323通过四组螺杆上紧至底部连接片322的底部，
59.将加固结构3套设于连梁残余段1上，随后将各个自紧螺栓332的螺母上紧，通过各个自紧螺栓332上紧后拉动各自对应的紧固拉环331向外侧运动，从而通过紧固拉环331的推动作用使各个传动组件32的滑动推块326沿着滑槽件312向外侧运动，从而推挤v型连杆321，进而v型连杆321向内聚拢从而下压转动件324所连接的底部连接片322，期间通过转动件324与卡槽325的滑动来补偿横向位移，从而施加对防滑垫片323推动至连梁残余段1的挤压力；
60.保持期间，通过上紧的各个紧固拉环331处配设的弹簧334，在其上紧过程时挤压弹簧334，当连接松动时，通过各个弹簧334的弹力恢复对其实现自紧作用。
61.如图1所示，一种震损连梁部分切除加固方法，包括以下步骤：
62.步骤一：震损连梁部分切除
63.将震损连梁中间部分的耗能段截掉，截掉的中间部分为600mm，保留两端未耗能段的连梁残余段1；
64.步骤二：连梁残余段1加固
65.对连梁残余段1端部的裂缝使用市售高延性混凝土进行修补处理，随后对两组连梁残余段1分别套设加装加固结构3；
66.步骤三：阻尼器2加装
67.阻尼器2选用市售金属复合型阻尼器，将阻尼器2两端与其两端对应的连梁残余段1端面固定，即完成震损连梁部分切除的加固处理。
68.实施例2
69.本实施例与实施例1基本相同，其加固方法同实施例1，与其不同之处在于，选用阻尼器的不同，如图8所示，本实施例所使用的阻尼器为可变阻尼器4：可变阻尼器4设置于两端连梁残余段1之间，其两端分别与其对应一侧的连接板体313的球铰链支座314连接，
70.如图9、10所示，可变阻尼器4包括上支座41、下支座42以及设置于上支座41并与下支座42配合的活塞43及活塞杆44，活塞43通过活塞杆44与上支座41内顶面连接，活塞43包括活塞外壳431以及活塞内壳432，
71.如图11所示，活塞外壳431为上大下小的圆柱凸台结构，其上、下端面均密集设置有用于油泥等经过的孔，且活塞外壳431下部圆柱部分侧壁也设置有用于油泥等经过的孔，
72.如图12所示，活塞内壳432为上下连通的环形圆柱筒体，其上、下端面对应设置有与活塞外壳431上、下端面匹配的第一孔板433、第二孔板434，第一孔板433、第二孔板434分别通过周向设置的多组用于补偿与活塞外壳431贴合间隙的弹簧伸缩杆435与活塞内壳432的翻边固定连接，活塞内壳432侧壁周向等间距设有斜螺纹436，且活塞外壳431内壁与活塞
内壳432位置对应处设置有配合斜螺纹436使其转动的螺纹槽437，活塞内壳432侧壁上设置有与活塞外壳431下部圆柱部分侧壁设置的孔位置匹配的孔，活塞内壳432中心处架设有用于与活塞杆44对接的内杆438，内杆438下端通过固定杆与活塞内壳432的内壁固定连接，内杆438上端与活塞杆44下端面配设的沉槽滑动连接，且沉槽内设置有升降电机439并通过升降电机439的输出轴与内杆438上端的转动片固定连接，
73.其中，可变阻尼器4可对与连梁残余段1连接处加装压力传感器以及配设控制器，从而实现对可变阻尼器4的升降电机439进行动态调节指令。通过加装压力传感器以及控制器对可变阻尼器的升降电机进行动态调节指令，从而使其自动根据不同震动情况调节可变阻尼器的阻尼系数等。
74.采用上述可变阻尼器4的结构设计，能够根据升降电机439的短行程升降操作控制活塞43的孔的通量，从而实现阻尼系数的可变调整，可根据连接需求对可变阻尼器4进行预先设置或根据加装压力传感器以及控制器对可变阻尼器4进行动态调节指令，从而使其根据不同震动情况调节可变阻尼器4的阻尼系数等。
75.上述可变阻尼器4阻尼调整的工作原理为：可变阻尼器4可通过外接市售单片机对其进行动态调整，并且在加固结构3与连梁残余段1连接处加设市售压力传感器，其通过远程信号传输或线缆的数据传输方式与市售单片机连接，同时市售单片机通过市售继电器与可变阻尼器4的升降电机439连接，其中，升降电机439根据市售升降电机对其进行外形改动以适配安装于活塞杆44内，
76.当需要调节阻尼系数时，升降电机439进行上升，从而带动内杆438向上运动，进而在内杆438的连接下使活塞内壳432向上运动，由于其与活塞外壳431通过斜螺纹436与螺纹槽437的配合，在其上升时，同时进行小幅转动，从而使其第一孔板433、第二孔板434分别与其对应的活塞外壳431上端面、下端面的孔错位一部分，并且由于活塞内壳432上升使其与活塞外壳431侧壁设置的孔同样错位一部分，从而实现调节了活塞43的孔的大小，
77.同时，在活塞内壳432上升后，其通过上下设置的各个弹簧伸缩杆435对运动间距产生补偿，从而保持第一孔板433与活塞外壳431上端面贴合、第二孔板434与活塞外壳431下端面贴合。
78.实施例3
79.如图13所示，一种震损连梁部分切除加固方法，包括以下步骤：
80.步骤一：震损连梁部分切除
81.将震损连梁中间部分的耗能段截掉，截掉的中间部分为600mm，保留两端未耗能段的连梁残余段1；
82.步骤二：连梁残余段1加固
83.预先对连梁残余段1端部预埋用于与阻尼器2连接的连接钢板5，连接钢板5选用市售q460钢板，对连梁残余段1端部的裂缝使用市售高延性混凝土进行修补处理，并对连梁残余段1采用市售高延性混凝土加固；
84.步骤三：阻尼器2加装
85.阻尼器2选用市售金属复合型阻尼器，将阻尼器2两端与其两端对应的连梁残余段1端面固定，即完成震损连梁部分切除的加固处理。
86.实施例4
87.如图14所示，一种震损连梁部分切除加固方法，包括以下步骤：
88.步骤一：震损连梁部分切除
89.将震损连梁中间部分的耗能段截掉，截掉的中间部分为600mm，保留两端未耗能段的连梁残余段1；
90.步骤二：连梁残余段1加固
91.预先对连梁残余段1端部预埋用于与阻尼器2连接的连接钢板5，连接钢板5选用市售q460钢板，对连梁残余段1端部的裂缝使用市售高延性混凝土进行修补处理，并对连梁残余段1采用市售碳纤维布加固；
92.步骤三：阻尼器2加装
93.阻尼器2选用市售金属复合型阻尼器，将阻尼器2两端与其两端对应的连梁残余段1端面固定，即完成震损连梁部分切除的加固处理。
94.实施例5
95.如图15所示，一种震损连梁部分切除加固方法，包括以下步骤：
96.步骤一：震损连梁部分切除
97.将震损连梁中间部分的耗能段截掉，截掉的中间部分为600mm，保留两端未耗能段的连梁残余段1；
98.步骤二：连梁残余段1加固
99.预先对连梁残余段1端部预埋用于与阻尼器2连接的连接钢板5，对连梁残余段1端部的裂缝使用市售高延性混凝土进行修补处理，并对连梁残余段1采用粘贴钢板方式加固，钢板以及连接钢板5选用市售q460钢板，将四片钢板分别设置于连梁残余段1的四个侧面并通过5股钢绳将其绑束加固；
100.步骤三：阻尼器2加装
101.阻尼器2选用市售金属复合型阻尼器，将阻尼器2两端与其两端对应的连梁残余段1端面固定，即完成震损连梁部分切除的加固处理。
102.加固修复连梁抗震模拟试验
103.试验一探究不同阻尼器的设置对连梁抗震的影响
104.分别对实施例1、2所提供的加固结构进行抗震模拟试验，采用与试验一相同的试验方法，具体测试数据如下表1所示：
105.表1实施例1-2加固修复连梁抗震模拟试验数据
[0106][0107]
试验结论：
[0108]
通过上述表1数据可以看出，通过采用了可变阻尼器4对连梁进行加固处理，通过数据对比可以看出，采用了可变阻尼器4对连梁进行处理后，相当于实施例1而言对其极限连梁转角有一定提升，即提升了其抗震性能，并且观察第二次破坏试验，可以看出其与第一次无差值，但采用了可变阻尼器4的实施例2其具有更为快速地恢复用时，因此，其在抗震性能上优于实施例1。
[0109]
试验二探究不同连梁残余段的加固方式对连梁抗震的影响
[0110]
分别对实施例1、3-5所提供的加固方法进行抗震模拟试验，通过设置专门的加载制度对其进行地震模拟，分别记录加载连梁转角至连梁出现第一次破坏，并记录其恢复用时；随后对耗能段进行拆除更换，更换时需保持连梁具备残余转角，对更换完连梁进行重新负载模拟，加载至0.020rad后停止加载，待其恢复后，进一步地进行加载至连梁出现第二次破坏，其中连梁转角以0.002rad/min的增量递增，具体测试数据如下表2所示：
[0111]
表2实施例1与3-5加固修复连梁抗震模拟试验数据
[0112][0113][0114]
试验结论：
[0115]
1)通过上述表2数据可以看出，在进行第一次破坏试验时，实施例3-5的效果相差不大，其区别在于对连梁残余段1的加固处理方式不同，而在第二次破坏试验后，可以看出采用钢板加固的方式其与第一次破坏的极限连梁转角基本相同，其差值仅为0.02rad，随后采用碳纤维布加固的差值偏差次之，之后是采用高延性混凝土加固的差值偏差相对最大，可见不同对连梁残余段1不同的加固方式对连梁抗震强度有着一定影响，其中实施例1相对于实施例3-5的作用效果最优，
[0116]
2)再对实施例5与实施例1进行对比可以看出，通过采用加固结构3对连梁残余段1进行加固处理，通过数据对比可以看出，采用了加固结构3对连梁残余段1进行处理后，相对于实施例5而言对其极限连梁转角有一定提升，即提升了其抗震性能，并且观察第二次破坏试验，可以看出其与第一次无差值，可见消除了连梁残余段1对连梁整体结构抗震的影响。