CN106639026A - 一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于适度屈曲控制原理的、利用金属材料屈服效应保护建筑结构主体构件不损坏、震后可快速被更换的损伤控制保险丝装置。本发明是对普通翼缘耗能保险丝的重要改进，不仅具有普通翼缘耗能保险丝的安装方便、简单可靠、保护梁柱节点、震后可更换等有益效果，还可以适度控制保险丝的屈曲程度，使节点在保险丝屈曲后获得更稳定的承载力，并进一步提高节点的耗能能力。

Description

一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置

技术领域

本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种基于适度屈曲控制原理的、利用金属材料屈服耗能保护建筑结构的震后可快速进行更换的损伤控制保险丝装置。

背景技术

梁端布置损伤控制保险丝连接板的钢结构梁柱节点是一种新型的、基于损伤控制原理的、可以有效提高结构震后快速恢复能力的钢结构框架梁柱节点连接装置。典型的使用损伤控制保险丝的钢框架梁柱节点是这样的：1）框架梁在靠近柱翼缘的端部打断并采用保险丝连接板和腹板连接板连接在一起；2）保险丝连接板在梁截断处采用高强摩擦型螺栓与梁翼缘连接在一起；3）在设计时梁截断处的保险丝连接板的截面强度低于原本梁翼缘截面的强度，在遭受超过设防烈度的地震时时，损伤控制保险丝连接板在梁翼缘屈服前屈服并发生局部屈曲保护梁翼缘不产生损伤；4）发生损伤的保险丝连接板可以在震后快速对其进行损伤识别和更换，使结构在震后可以快速恢复使用功能；5）腹板连接板与梁腹板之间使用螺栓连接在一起并开长圆孔，仅承担剪力。按照设计目标采用这种新型钢结构梁柱节点的结构可以有效提高其震后可快速修复能力，减少修复时间并降低修复成本。但是通过试验研究表明这类采用损伤控制保险丝的梁柱节点在保险丝连接板发生屈曲之后会较快的发生明显的强度退化，节点在受损后承载力明显下降，这限制了这类新型节点的应用。

发明内容

本发明旨在克服上述的传统的损伤控制保险丝装置所存在的问题，提出一种基于适度屈曲控制原理的构件损伤控制保险丝装置。

一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置，由保险丝连接板和屈曲控制装置构成的一种梁柱节点损伤控制装置,包括两块梁翼缘板，所述两块梁翼缘板之间安装有梁腹板，所述梁腹板上安装有梁腹板，其中每块梁翼缘板上安装有翼缘耗能保险丝，所述屈曲控制装置包括曲屈约束盖板和曲屈约束螺栓，所述曲屈约束盖板和曲屈约束螺栓将保险丝连接板的削弱段夹持在中间。

所述翼缘耗能保险丝中部削弱段的形式为开长圆孔，长圆孔的长度和宽度基于保险丝设计确定。

所述曲屈约束盖板上开有圆孔，并通过曲屈约束螺栓将曲屈约束盖板翼缘耗能保险丝固定。

所述曲屈约束螺栓仅提供将曲屈约束盖板和翼缘耗能保险丝约束在一起的预紧力，不完全拧紧。

所述腹板连接板上开有水平长圆孔而梁腹板对应位置开孔为圆孔。

本发明是对翼缘耗能保险丝的改进，不仅具有翼缘耗能保险丝的安装方便、简单可靠，可以有效保护梁柱节点、耗散地震能量，具有可更换性等有益效果；同时它还可以有效控制保险丝的屈曲程度，使节点在保险丝屈曲后获得更稳定的承载力的同时提高节点的耗能能力。

附图说明

图1是本发明实施例一的安装示意图；

图2、图3是本发明实施例一的剖视图；

图4是本发明实施例一的腹板连接板示意图；

图5本发明实施例一的翼缘耗能保险丝示意图；

图6是本发明实施例二的安装示意图。

图中1.梁翼缘板，2.梁腹板，3.翼缘耗能保险丝，4.曲屈约束盖板，5.曲屈约束螺栓，6.腹板连接板，7.摩擦型高强螺栓，8.柱翼缘，9.柱腹板，10.节点加劲肋，11.抗剪栓钉，12.混凝土楼板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1是本实施例的安装示意图。本实施例是由梁翼缘板1，梁腹板2，翼缘耗能保险丝3，曲屈约束盖板4，曲屈约束螺栓5，腹板连接板6，摩擦型高强螺栓7，柱翼缘8，柱腹板9，节点加劲肋10组成。组装时，调整节点梁与中间梁至安装位置，腹板连接板6安装在梁腹板2两侧，采用摩擦型高强螺栓7连接，使摩擦型高强螺栓7位于腹板连接板6长圆孔的中心位置，腹板连接板6仅用于传递梁中剪力，腹板连接板6上的长圆孔保证梁具有一定的转动能力。翼缘耗能保险丝3通过螺栓与梁翼缘板1连接，安装时调整翼缘耗能连接板3的位置，与梁翼缘板1预开孔匹配，采用摩擦型高强螺栓7连接；曲屈约束螺栓5穿过翼缘耗能保险丝3中部的长圆孔和曲屈约束盖板4上的圆孔，将二者约束在一起。

图2是本实施例的a-a剖视图，位于梁翼缘外侧的翼缘耗能保险丝3并排放置，通过摩擦型高强螺栓与梁翼缘板1连接。

图3是本实施例的b-b断面图，曲屈约束盖板4上开有圆孔，并通过曲屈约束螺栓5将曲屈约束盖板4和损伤控制保险丝3约束一起。

图4是本实施例翼缘耗能保险丝的示意图。通过调整削弱截面方式及钢板厚度可以实现不同强度和刚度组合。

图5是本实施例腹板连接板的示意图。通过调整长圆孔长度可以满足不同变形能力需求。

本实施例适用于无楼板连接节点，如工业厂房。遭受地震后，翼缘耗能保险丝3可逐一拆除、替换，替换过程中结构仍保持较高的承载能力；腹板连接板6一般不会有损伤，无需更换。

实施例2

图6是本实施例的安装示意图。在实施例1的基础上，增加了混凝土楼板11。混凝土楼板11采用现场浇筑的方式，通过抗剪栓钉12保证二者的协同工作。

本实施例适用于有楼板连接节点，如住宅。遭受地震后，由于现浇混凝土楼板11的保护，该侧翼缘耗能保险丝3一般不会遭受损伤，仅需替换梁底部耗能保险丝即可。

本发明解决其技术问题所采用的工作原理：

本发明设置于钢框架结构的梁柱节点附件，构件损伤控制保险丝采用普通钢或低屈服点钢加工制作，具有较好的延性。损伤控制的原理如下：（1）当建筑遭受超过预期的地震时，本发明首先于主体框架发生屈服，阻止相关构件内力的快速增长，使主体框架保持弹性状态，并提供一定耗能能力。（2）随着保险丝塑性变形的增加，梁翼缘受压侧的损伤控制保险丝发生屈曲，保险丝所在梁断面承载力达到峰值，该承载力正好低于构件发生损伤所需的内力。（3）随着构件变形的继续增大，与一般损伤控制保险丝在曲屈后承载力迅速降低不同，基于适度曲屈控制的保险丝可维持保险丝所在断面承载力基本稳定，有利于提高结构耗能能力和控制结构变形。（4）本发明的适度曲屈原理体现在，当损伤控制保险丝屈曲达到一定程度时，曲屈约束盖板和曲屈约束螺栓进入工作状态，限制保险丝屈曲变形的过度发展，使损伤控制保险丝获得稳定的曲屈后承载力。（5）在地震结束后，不中断建筑的使用的情况下，可以快速逐个对受损的损伤控制保险丝进行更换。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置，由保险丝连接板和屈曲控制装置构成的一种梁柱节点损伤控制装置,其特征在于：包括两块梁翼缘板（1），所述两块梁翼缘板（1）之间安装有梁腹板（2），所述梁腹板（2）上安装有腹板连接板（6），其中每块梁翼缘板（1）上安装有翼缘耗能保险丝（3），所述屈曲控制装置包括面外约束盖板（4）和曲屈约束螺栓（5），所述曲屈约束盖板（4）和曲屈约束螺栓（5）将保险丝连接板的削弱段夹持在中间。

2.根据权利要求1所述的一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置,其特征在于，所述翼缘耗能保险丝（3）中部削弱段的形式为开长圆孔，长圆孔的长度和宽度由保险丝设计确定。

3. 根据权利要求1所述的一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置,其特征在于， 所述曲屈约束盖板（4）上开有圆孔，并通过曲屈约束螺栓（5）将曲屈约束盖板（4）翼缘耗能保险丝（3）固定。

4.根据权利要求1述的一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置,其特征在于，所述曲屈约束螺栓（5）仅提供将曲屈约束盖板（4）和翼缘耗能保险丝（3）约束在一起的预紧力，不完全拧紧。

5.根据权利要求1述的一种基于适度屈曲控制的构件损伤控制保险丝装置,其特征在于，所述腹板连接板（6）上开有水平长圆孔而梁腹板（2）对应位置开孔为圆孔。