CN108517958A - 一种装配式钢结构耗能型梁柱节点及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

一种装配式钢结构耗能型梁柱节点及其装配方法，包括钢框架柱，钢框架柱侧面上垂直焊接上牛角腿和下牛角腿，上牛角腿一端通过高强螺栓连接剪切板的一端，剪切板的另一端通过高强螺栓连接钢框架梁的腹板，上牛角腿和钢框架梁的上翼缘通过高强螺栓连接翼缘夹板；钢框架梁的下翼缘通过高强螺栓连接阻尼器连接下牛腿；本发明具有提高了结构的抗震耗能性能的优点。

Description

一种装配式钢结构耗能型梁柱节点及其装配方法
技术领域
本发明属于建筑钢结构技术领域，具体涉及一种装配式钢结构耗能型梁柱节点及其装配方法。
背景技术
近年来，钢结构因其具有强度高、抗震性能好、建设周期短等优点，被广泛应用于各类建筑结构中。在多高层钢结构建筑中，最为薄弱和危险的部位通常是梁柱节点处。当结构遭遇地震时，尤其是烈度较大的破坏性强震时，结构中的梁柱节点部位常因刚度较大，不能够吸收和消耗地震能量，而造成节点处产生过大屈曲变形，甚至发生脆断，严重威胁人们生命和财产安全。
目前常用的消能减震的方式主要分为两种：一种是通过结构构件自身变形耗能，即削弱部分梁区抗弯承载力，使得该区域最早出现塑性耗能，达到消能减震的目的。但由于这种方式主体结构出现塑性损伤区，为震后的修复带来极大的困难，同时这种结构震后的修复将带来巨大的经济损失。另一种是通过设置额外的消能减震装置来消散地震能量，常见的有金属阻尼器、粘滞阻尼器及调谐质量阻尼器等，这种方法虽然能克服第一种方法的缺点，但是这种方式会占用较大的空间。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种装配式钢结构耗能型梁柱节点及其装配方法，具有节点构造简单，能够最大限度的发挥其能量吸收能力，并且能够产生必要的和足够的振动控制效果，在地震荷载作用下，翼缘夹板、阻尼器会有效的吸收地震能量先于梁柱屈服，使得梁柱应力水平始终保持在弹性阶段，提高了结构的抗震耗能性能的特点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，包括钢框架柱1，钢框架柱1侧面上垂直焊接上牛角腿3和下牛角腿4，上牛角腿3一端通过高强螺栓连接剪切板5的一端，剪切板5的另一端通过高强螺栓连接钢框架梁2的腹板，上牛角腿3和钢框架梁2的上翼缘通过高强螺栓连接翼缘夹板7；钢框架梁2的下翼缘通过高强螺栓连接阻尼器8连接下牛腿4。
进一步的，所述的钢框架柱1与上牛腿3、下牛腿4的腹板连接处焊接有加劲肋9。
进一步的，所述的上牛角腿3与钢框架梁2之间留有间隙。
进一步的，所述的阻尼器8的腹板上的预留孔为多组平行的圆柱孔、均匀分布的圆孔或者交叉的圆柱形孔中的一种。
一种装配式钢结构耗能型梁柱节点的装配方法，其步骤为：
步骤一：工厂加工制造
上牛角腿3一端和钢框架梁2的腹板的对应位置开设供高强螺栓穿过的工艺孔；在阻尼器上下翼缘处开设供高强螺栓穿过的工艺孔；在上牛腿3的上翼缘、下牛腿4的上翼缘、翼缘夹板7和钢框架梁2的上下翼缘开设供高强螺栓穿过的工艺孔；
钢框架柱1上焊接加劲肋9，劲肋9之间焊接上牛腿3和下牛腿4形成结构单元；
步骤二：现场装配
焊有上牛腿3、下牛腿4及加劲肋9的钢框架柱1和钢框架梁2定位后，采用高强螺栓将剪切板5与钢框架梁2的腹板和上牛腿3固定连接；
将翼缘夹板7放置在上牛腿3上表面与钢框架梁2上翼缘两侧采用高强螺栓连接；
采用高强螺栓将钢框架梁2下翼缘通过阻尼器8连接下牛腿4，形成装配式钢结构耗能型梁柱节点。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的装配式钢结构耗能型梁柱节点在梁受到地震荷载作用下，梁上翼缘夹板、耗能构件会先于梁柱屈服形成高延性和高耗能能力的塑性铰，提高结构的抗震耗能性能。
2)本发明装配式钢结构耗能型梁柱节点具有良好的滞回性能、良好的耗能能力和良好的刚度，参照图2所示，当水平地震力较小时，该连接装置能够有效的吸收一定地震能量避免钢框架梁、柱发生侧向耗散破坏；当水平地震力较大时，塑性变形只发生在阻尼器处，框架梁柱则处于弹性状态，震后修复只需要更换阻尼器即可，能减少大量的经济损失。
3)本发明中上牛腿和下牛腿预先在工厂焊接形成结构单元，工厂焊接便于确保和监控焊接质量。其它构件在工厂根据设计要求进行生产，装配化程度高，便于现场拼接，有利于工业化、商品化的推广和应用。
4)该装配式钢结构耗能型梁柱节点构造简单，耗能减震效果明显，施工简便易操作，易于保证节点的安全性和可靠性。
5)该节点施工方式灵活多变，结构可塑性强，可根据现场施工条件，灵活装配，最大限度的对空间进行利用，能够有效的提升建筑空间利用率。
附图说明
图1为本发明一种装配式钢结构耗能型梁柱节点的一种实施方式的结构示意图。
图2为图1在受到地震荷载下的结构变形图。
图3为本发明一种装配式钢结构耗能型梁柱节点的另一种实施方式的结构示意图。
图4为本发明一种装配式钢结构耗能型梁柱节点阻尼器的三种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参照图1所示，一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，包括钢框架柱1，钢框架柱1侧面上垂直焊接上牛角腿3和下牛角腿4，上牛角腿3焊接在钢框架柱1上部分，下牛角腿4焊接在钢框架柱1下部分，上牛角腿3一端通过高强螺栓连接剪切板5的一端，剪切板5的另一端通过高强螺栓连接钢框架梁2的腹板，上牛角腿3和钢框架梁2的上翼缘通过高强螺栓连接翼缘夹板7；钢框架梁2的下翼缘通过高强螺栓连接阻尼器8连接下牛腿4的下翼缘；所述的钢框架柱1与上牛腿3、下牛腿4的腹板连接处焊接有加劲肋9，以防止柱截面发生局部屈曲。
参照图3所示，一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，包括钢框架柱1，钢框架柱1侧面上垂直焊接上牛角腿3和下牛角腿4，上牛角腿3和下牛角腿4处于同一水平面；上牛角腿3一端通过高强螺栓连接剪切板5的一端，剪切板5的另一端通过高强螺栓连接钢框架梁2的腹板，上牛角腿3和钢框架梁2的上翼缘通过高强螺栓连接翼缘夹板7；钢框架梁2的腹板上嵌入阻尼器8，钢框架梁2的下翼缘连接嵌入阻尼器8的下翼缘，阻尼器8的上翼缘连接下牛腿4；所述的钢框架柱1与上牛腿3、下牛腿4的腹板连接处焊接有加劲肋9，以防止柱截面发生局部屈曲。
参照图4所示，所述的阻尼器8的腹板上的预留孔为多组平行的圆柱孔、均匀分布的圆孔或者交叉的圆柱形孔中的一种。
一种装配式钢结构耗能型梁柱节点的装配方法，其步骤为：
步骤一：工厂加工制造
上牛角腿3一端和钢框架梁2的腹板的对应位置开设供高强螺栓穿过的工艺孔；在阻尼器上下翼缘处开设供高强螺栓穿过的工艺孔；在上牛腿3的上翼缘、下牛腿4的上翼缘、翼缘夹板7和钢框架梁2的上下翼缘开设供高强螺栓穿过的工艺孔；
钢框架柱1上焊接加劲肋9，劲肋9之间焊接上牛腿3和下牛腿4形成结构单元；
步骤二：现场装配
焊有上牛腿3、下牛腿4及加劲肋9的钢框架柱1和钢框架梁2定位后，采用高强螺栓将剪切板5与钢框架梁2的腹板和上牛腿3固定连接；
将翼缘夹板7放置在上牛腿3上表面与钢框架梁2上翼缘两侧采用高强螺栓连接；
采用高强螺栓将钢框架梁2下翼缘通过阻尼器8连接下牛腿4，形成装配式钢结构耗能型梁柱节点。
当水平地震力较小时，参照图2所示，能够有效的吸收一定地震能量避免钢框架梁、柱发生侧向耗散破坏；当水平地震力较大时，塑性变形只发生在阻尼器处，框架梁柱则处于弹性状态，震后修复只需要更换阻尼器即可，能减少大量的经济损失。

Claims (7)

1.一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，其特征在于，包括钢框架柱(1)，钢框架柱(1)侧面上垂直焊接上牛角腿(3)和下牛角腿(4)，上牛角腿(3)一端通过高强螺栓连接剪切板(5)的一端，剪切板(5)的另一端通过高强螺栓连接钢框架梁(2)的腹板，上牛角腿(3)和钢框架梁(2)的上翼缘通过高强螺栓连接翼缘夹板(7)；钢框架梁(2)的下翼缘通过高强螺栓连接阻尼器(8)连接下牛腿(4)。
2.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，其特征在于，包括钢框架柱(1)，钢框架柱(1)侧面上垂直焊接上牛角腿(3)和下牛角腿(4)，上牛角腿(3)焊接在钢框架柱(1)上部分，下牛角腿(4)焊接在钢框架柱(1)下部分，上牛角腿(3)一端通过高强螺栓连接剪切板(5)的一端，剪切板(5)的另一端通过高强螺栓连接钢框架梁(2)的腹板，上牛角腿(3)和钢框架梁(2)的上翼缘通过高强螺栓连接翼缘夹板(7)；钢框架梁(2)的下翼缘通过高强螺栓连接阻尼器(8)连接下牛腿(4)的下翼缘。
3.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，其特征在于，包括钢框架柱(1)，钢框架柱(1)侧面上垂直焊接上牛角腿(3)和下牛角腿(4)，上牛角腿(3)和下牛角腿(4)处于同一水平面；上牛角腿(3)一端通过高强螺栓连接剪切板(5)的一端，剪切板(5)的另一端通过高强螺栓连接钢框架梁(2)的腹板，上牛角腿(3)和钢框架梁(2)的上翼缘通过高强螺栓连接翼缘夹板(7)；钢框架梁(2)的腹板上嵌入阻尼器(8)，钢框架梁(2)的下翼缘连接嵌入阻尼器(8)的下翼缘，阻尼器(8)的上翼缘连接下牛腿(4)。
4.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，其特征在于，所述的钢框架柱(1)与上牛腿(3)、下牛腿(4)的腹板连接处焊接有加劲肋(9)。
5.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，其特征在于，所述的上牛角腿(3)与钢框架梁(2)之间留有间隙。
6.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构耗能型梁柱节点，其特征在于，所述的阻尼器(8)的腹板上的预留孔为多组平行的圆柱孔、均匀分布的圆孔或者交叉的圆柱形孔中的一种。
7.一种装配式钢结构耗能型梁柱节点的装配方法，其特征在于，其步骤为：
步骤一：工厂加工制造
上牛角腿(3)一端和钢框架梁(2)的腹板的对应位置开设供高强螺栓穿过的工艺孔；在阻尼器(8)上下翼缘处开设供高强螺栓穿过的工艺孔；在上牛腿(3)的上翼缘、下牛腿(4)的上翼缘、翼缘夹板(7)和钢框架梁(2)的上下翼缘开设供高强螺栓穿过的工艺孔；
钢框架柱(1)上焊接加劲肋9，劲肋9之间焊接上牛腿3和下牛腿4形成结构单元；
步骤二：现场装配
焊有上牛腿(3)、下牛腿(4)及加劲肋(9)的钢框架柱(1)和钢框架梁(2)定位后，采用高强螺栓将剪切板(5)与钢框架梁(2)的腹板和上牛腿(3)固定连接；
将翼缘夹板(7)放置在上牛腿(3)上表面与钢框架梁(2)上翼缘两侧采用高强螺栓连接；
采用高强螺栓将钢框架梁(2)下翼缘通过阻尼器(8)连接下牛腿(4)，形成装配式钢结构耗能型梁柱节点。
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