一种抗震耗能的等截面工字钢及包含它的框架梁的制作方法[0001][0003]抗震设防地区的结构构件必须具备一定的耗能能力，钢框架结构在地震作用下的理想耗能方式为框架梁的端部形成塑性铰。传统钢框架工字钢梁的翼缘、腹板都采用材质相同的高强度钢，且为等截面，由于地震作用下框架梁端部的弯矩起控制作用(剪力和轴力不起控制作用)，因此梁的端部最有可能形成塑性铰。但是多次震灾均表明，在梁的端部形成塑性铰之前，梁与柱的连接节点率先发生了破坏，造成了严重灾害。为防止这一现象，国际上先后出现了加强梁与柱连接节点(通过加宽或加厚梁翼缘尺寸来增大梁与柱之间的连接焊缝)、削弱梁端部截面(切削梁翼缘或在梁腹板开洞)等一系列抗震改进方法，这些方法虽然有效，但改变了梁的截面形状，成为非等截面梁，不仅影响了翼缘、腹板等板件的局部稳定，对梁的整体稳定也有影响，而且加工制作繁琐，增加了建设成本。[0004]发明目的 本发明专利的目的是为克服现有方法的不足，提高板件及梁的稳定承载力，简化工字钢框架梁的加工制作程序，节约建设成本，保证梁与柱连接节点破坏之前在梁上形成塑性铰，实现抗震耗能，提供一种抗震耗能的等截面工字钢及其及包含它的框架梁。[0005]为实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案: 一种抗震耗能的等截面工字钢，包括翼缘和腹板，所述腹板包括并列固定连接在一起的至少一段第一腹板和至少一段第二腹板，所述第一腹板和翼缘采用高屈服点钢材制成，所述第二腹板采用低屈服点钢材制成，所述第一腹板与第二腹板的上下端均连接所述翼板，其中，所述低屈服点钢材与高屈服点钢材的屈服强度之比介于0.5^0.7之间。[0006]根据本发明的抗震耗能的等截面工字钢采用两种屈服点不同的钢材组成，腹板由两种不同屈服点的钢材制成，相对于相有技术，简化工字钢框架梁的加工制作程序，节约建设成本，低屈服点的第二腹板保证梁与柱连接节点破坏之前形成塑性铰，实现抗震耗能。所述等截面是指梁的截面形状和尺寸沿着梁长不发生变化。[0007]另外，本发明的抗震耗能的等截面工字钢还可以具有以下附加技术特征:
优选的，所述第二腹板为两段，分别设在在所述腹板的两端且第二腹板的两端各连接
一段所述第三腹板。这样，第二腹板位于整个腹板的两端，可以保证梁与柱连接节点破坏之前在梁的端部形成塑性铰。
[0008]优选的，所述第二腹板的外端距所述腹板两端0.5倍梁高，第二腹板的长度为I倍梁闻。
[0009]优选的，所述第一腹板和第二腹板之间焊接在一起。[0010]本发明还提供一种抗震耗能的等截面组合工字钢框架梁，采用上述抗震耗能的等截面工字钢。
[0011]下面对本发明抗震耗能的作用进行分析，如下:工字钢框架梁的控制内力为弯矩，其全截面塑性弯矩M可分为翼缘承担的弯矩Mf和腹板承担的弯矩Mw两部分，即
M=Mf +Mw(I)
当腹板和翼缘采用同一种钢材时，对于常规的工字钢截面，腹板承担的弯矩Mw约占全截面弯矩M的20%，即
Mw =0.2M(2)
则翼缘承担的弯矩为
Mf =M-Mw =0.8M(3)
当翼缘采用高屈服点钢材(假设屈服强度为fyl)、腹板采用低屈服点钢材(假设屈服强度为fy2)时，腹板 材与翼缘钢材的屈服强度比为
^ =fy2/fyl⑷
则腹板承担的弯矩Mw由0.2M降为0.2 β M，降幅为0.2 (1-β )Μ，而翼缘承担的弯矩Mf保持不变，因此梁全截面塑性弯矩的降幅J M就等于腹板承担弯矩的降幅，即Zl M=0.2(1-β )M(5)
β值既不能过大，也不能过小，过大则起不到降低全截面塑性弯矩的作用，过小则可能导致腹板抗剪承载力不足，β值宜取0.5、.7。将β代入公式(5)可得Zl M= (0.10^0.06)M(6)
即降低幅度为69TlO%，保证了梁的承载能力，又可以在低屈服点钢材所在截面处形成塑性铰来消耗地震能，保护梁与柱连接节点不会率先发生破坏。
[0012]由于梁的截面仍为等截面，保证了整个构件的连续一致性，在地震作用下，低屈服点钢材所在的梁截面率先屈服并形成塑性铰，既保护了梁与柱的连接节点，又实现了地震能量的耗散，降低了地震灾害，而且梁截面连续一致，便于加工制作，造价低。与传统的方法相比，非常有利于保证板件的局部稳定性和构件的整体稳定性，加工制作也非常方便。



[0013]图1是抗震耗能的等截面组合工字钢框架梁示意图；
图2是第一腹板断面意图；
图3是第二腹板断面意图。
[0014]其中:1.高屈服点钢材；2.低屈服点钢材；3.对接焊缝；1.第一腹板；I1.第二腹板；h.梁的截面高度。

[0015]实施例1
参见图1、2、3，一种抗震耗能的等截面组合工字钢框架梁，采用抗震耗能的等截面组合工字钢，工字钢包括翼缘和腹板，工字钢的截面高度h=600mm，腹板包括并列依次连接在一起的三段第一腹板I和两段第二腹板II，第一腹板I和翼缘采用高屈服点钢材I制成，第二腹板II采用低屈服点钢材2制成，所述第一腹板I与第二腹板II的上下端均连接所述翼板，第二腹板II的长度为1.0h=600mm，第二腹板II到梁端的距离为0.5h=300mm。低屈服点钢材2的屈服强度为235N/mm2，高屈服点钢材I的屈服强度为345N/mm2，二者的比值为
0.68，介于0.5^0.7之间。腹板低屈服点钢材2与高屈服点钢材I之间通过对接焊缝3等强度连接。
[0016]实施例2
参见图1、2、3，一种抗震耗能的等截面组合工字钢框架梁，采用抗震耗能的等截面组合工字钢，工字钢包括翼缘和腹板，工字钢截面高度h=480mm，腹板包括并列依次连接在一起的三段第一腹板I和两段第二腹板II，第一腹板I和翼缘采用高屈服点钢材I制成，第二腹板II采用低屈服点钢材2制成，所述第一腹板I与第二腹板II的上下端均连接所述翼板，第二腹板II的长度为1.0h= 480mm，第二腹板II到梁端的距离为0.5h=240mm。低屈服点钢材2的屈服强度为155N/mm2，高屈服点钢材I的屈服强度为235N/mm2，二者的比值为0.66，介于0.5^0.7之间。腹板低屈服点钢材2与高屈服点钢材I之间通过对接焊缝3等强度连接。