CN109138179A - 一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点 - Google Patents
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Abstract
一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，包括节点域矩形钢管混凝土柱，所述节点域矩形钢管混凝土柱上端和下端分别设置有第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板四周均设置有伸出臂，所述第一隔板和第二隔板平行设置的伸出臂之间设置有H型钢梁，且H型钢梁上下翼缘与伸出臂之间设置有橡胶垫，相对设置的H型钢梁与节点域矩形钢管混凝土柱通过带拉索的高强度预应力钢绞线连接，所述第一隔板顶部和第二隔板底部均设置有带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱，本发明装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，不仅能减小安装误差，实现工厂预制化，提高节点质量，使节点具有自复位功能，减小震后维修费用，提高抗震能力。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构工程技术领域，特别涉及一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点。
背景技术
我国处在一个地震多发区，现行《建筑结构抗震规范》[1]通过设定“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防三水准以实现建筑结构在多遇地震作用下处于弹性工作阶段；设计地震作用下进入弹塑性工作阶段，且震后可通过修复维持其正常使用功能；而罕遇地震作用下具有必要的抗倒塌性能。对现有建筑物，一旦震后存在过大的残余变形或主要受力构件遭受严重损伤，则预示其修复难度的加大和相应成本的增加，甚至部分建筑物难以满足其正常使用功能而失去修复继续使用的价值。因此如何使建筑结构震后的残余变形在正常使用范围内，且保证结构主要受力构件不出现严重破坏，从而改善结构的抗震性能、降低震后修复成本，是实现结构预定性态设计目标的关键所在。
自复位结构通过在结构主要受力构件梁、柱或墙上增设预拉杆和辅助耗能原件，以实现结构震后自行复位、残余变形减小、延缓结构主要受力构件损伤进程、保证结构耗散地震能能力，较好满足了目前结构抗震的需求，为此成为了目前结构工程领域的热点研究方向。
随着我国经济的快速发展，矩形钢筋混凝土柱和钢梁连接结构已在高层建筑和超高层建筑中应用，但是还存在现场焊接工量大，隔板和连接板与矩形柱需要现场焊接，质量没有保证；当发生地震或者强振动，很容易出现结构被破坏的现象，很难修复，并且维修费用也很高。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，包括节点域矩形钢管混凝土柱，所述节点域矩形钢管混凝土柱上端和下端分别设置有第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板四周均设置有伸出臂，所述第一隔板和第二隔板平行设置的伸出臂之间设置有H型钢梁，且H型钢梁上下翼缘与伸出臂之间设置有橡胶垫，相对设置的H型钢梁与节点域矩形钢管混凝土柱通过带锚具的高强度预应力钢绞线连接，所述第一隔板顶部和第二隔板底部均设置有带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱。
所述H型钢梁上下翼缘、橡胶垫和伸出臂上均开设有六个长圆孔，且H型钢梁上下翼缘与橡胶垫和伸出臂通过螺栓固定安装。
所述H型钢梁包括钢梁和端板，所述钢梁一端上翼缘与下翼缘之间焊接有两组端板，且每一端板上均设置有圆孔，其中一组端板外表面与钢梁端面平齐，所述节点域矩形钢管混凝土柱四周侧壁均设置有与端板圆孔同轴心的圆孔，所述高强度预应力钢绞线贯穿节点域矩形钢管混凝土柱圆孔，且高强度预应力钢绞线伸出端贯穿H型钢梁内侧端板后通过锚具固定安装在外侧端板上。
所述钢梁设置为型钢梁或工字钢梁，所述节点域矩形钢管混凝土柱的钢管设置为焊接钢板、对接钢槽或冷弯钢管，所述节点域矩形钢管混凝土柱内部的混凝土设置为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
所述第一隔板、第二隔板和带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱外伸翼缘四角处设置有螺栓孔，第一隔板顶部和第二隔板底部通过螺栓与带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱固定安装。
所述螺栓设置为高强度螺栓。
一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点的施工过程，包括以下步骤，
步骤1，根据设计要求确定节点尺寸，加工第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板伸出节点域构件的外伸翼缘四角处钻有螺栓孔，第一隔板和第二隔板伸出臂逐步过渡到与H型钢梁同宽，并且在伸出臂上钻有长圆孔；
步骤2，在工厂将第一隔板和第二隔板与节点域矩形钢管混凝土柱焊接连接，形成一个节点域构件；
步骤3，加工带有法兰的节点域矩形钢管混凝土柱，在带有法兰的节点域矩形钢管混凝土柱的法兰上加工出与第一隔板和第二隔板位置、数量相同的螺栓孔，在工厂进行拼接；
步骤4，加工H型钢梁，首先在H型钢梁的上翼缘和下翼缘之间焊接端板，其次在H型钢梁上翼缘和下翼缘上钻长圆孔，且H型钢梁上长圆孔的位置、数量与伸出臂和橡胶垫一致；
步骤5，将H型钢梁和节点域构件进行预拼装，H型钢梁的上翼缘和下翼缘分别与第一隔板和第二隔板的伸出臂通过螺栓相连；
步骤6，预拼装合格后，将带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱，节点域构件，H型钢梁，高强度预应力钢绞线分别运至现场；
步骤7，加工高强度预应力钢绞线，按照设计的尺寸截取一定长度的高强度预应力钢绞线，高强度预应力钢绞线一端通过锚具锚固在钢梁的端板上；
步骤8，待下部的带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱安装完成，将带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱的法兰与第二隔板通过螺栓连接，在将第一隔板与上部带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱的法兰通过螺栓连接，张拉高强度预应力钢绞线并锚固施工过程结束。
步骤7所述的高强度预应力钢绞线的长度比钢梁长出0.5-1m。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过螺栓将伸出臂、橡胶垫和H型钢梁固定安装在一起，不仅安装简便，结构简单，而且橡胶垫的设置增大了节点的摩擦耗能功能，减少节点的损伤。
2、本发明的节点域构件、H型钢梁、第一隔板、第二隔板和端板组成的节点在工厂预制完成，运到现场进行安装，减少了现场焊接量，保证了加工精度。
3、本发明的节点域构件与H型钢梁的端板用高强度预应力钢绞线贯通连接，加之其上长圆孔设置，不仅能减小安装误差，实现工厂预制化，提高节点质量；另外变形后在高强度预应力钢绞线形成的不平衡力矩的作用下，使已经移动变形的螺栓在长圆孔内恢复到原来的位置，使节点具有自复位功能，减小震后维修费用，提高抗震能力。
4、本发明装置在工厂整体预制完成，完全实现了结构的装配化施工，施工速度快且连接质量容易保证。
附图说明
图1是本发明提供的节点与钢梁连接的分解示意图；
图2是本发明提供的实施例1的立体结构示意图；
图3是本发明提供的实施例1的俯视图；
图4是本发明提供的实施例1的前视图；
图5是本发明提供的实施例1变形后的前视图；
1-节点域矩形钢管混凝土柱，2-第一隔板，3-第二隔板，4-伸出臂，5-H型钢梁，6-橡胶垫，7-高强度预应力钢绞线，8-带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱，9-长圆孔，10-钢梁，11-端板，12-圆孔，13-螺栓孔，14-螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，包括节点域矩形钢管混凝土柱1，所述节点域矩形钢管混凝土柱1上端和下端分别设置有第一隔板2和第二隔板3，第一隔板2和第二隔板3四周均设置有伸出臂4，所述第一隔板2和第二隔板3平行设置的伸出臂4之间设置有H型钢梁5，且H型钢梁5上下翼缘与伸出臂4之间设置有橡胶垫6，相对设置的H型钢梁5与节点域矩形钢管混凝土柱1通过带锚具的高强度预应力钢绞线7连接，所述第一隔板2顶部和第二隔板3底部均设置有带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8。
所述H型钢梁5上下翼缘、橡胶垫6和伸出臂4上均开设有六个长圆孔9，且H型钢梁5上下翼缘与橡胶垫6和伸出臂4通过螺栓14固定安装，当在荷载的作用下，螺栓14在长圆孔9内可以移动与橡胶垫6增加了摩擦耗能，减少了节点的损伤。
所述H型钢梁5包括钢梁10和端板11，所述钢梁10一端上翼缘与下翼缘之间焊接有两组端板11，且每一端板11上均设置有圆孔12，其中一组端板11外表面与钢梁10端面平齐，所述节点域矩形钢管混凝土柱1四周侧壁均设置有与端板11圆孔12同轴心的圆孔12，所述高强度预应力钢绞线7贯穿节点域构件1圆孔12，且高强度预应力钢绞线7伸出端贯穿H型钢梁5内侧端板11后通过锚具固定安装在外侧端板11上，高强度预应力钢绞线7可以使已经移动变形的螺栓14在长圆孔9内恢复到原来的位置，使节点可以正常的工作，同时有效的保护节点。
所述钢梁10设置为型钢梁或工字钢梁，所述节点域矩形钢管混凝土柱1的钢管设置为焊接钢板、对接钢槽或冷弯钢管，所述节点域矩形钢管混凝土柱1内部的混凝土设置为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
所述第一隔板2、第二隔板3和带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8外伸翼缘四角处设置有螺栓孔13，第一隔板2顶部和第二隔板3底部通过螺栓14与带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8固定安装。
所述螺栓14设置为高强度螺栓。
一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点的施工过程，包括以下步骤，
步骤1，根据设计要求确定节点尺寸，加工第一隔板2和第二隔板3，第一隔板2和第二隔板3伸出节点域矩形钢管混凝土柱1的外伸翼缘四角处钻有螺栓孔13，第一隔板2和第二隔板3伸出臂4逐步过渡到与H型钢梁5同宽，并且在伸出臂4上钻有长圆孔9；
步骤2，在工厂将第一隔板2和第二隔板3与节点域矩形钢管混凝土柱1焊接连接，形成一个节点域构件；
步骤3，加工带有法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8，在带有法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8的法兰上加工出与第一隔板2和第二隔板3位置、数量相同的螺栓孔13，在工厂进行拼接；
步骤4，加工H型钢梁5，首先在H型钢梁5的上翼缘和下翼缘之间焊接端板11，其次在H型钢梁5上翼缘和下翼缘上钻长圆孔9，且H型钢梁5上长圆孔9的位置、数量与伸出臂4和橡胶垫6一致；
步骤5，将H型钢梁5和节点域构件进行预拼装，H型钢梁5的上翼缘和下翼缘分别与第一隔板2和第二隔板3的伸出臂4通过螺栓14相连；
步骤6，预拼装合格后，将带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8，节点域构件，H型钢梁5，高强度预应力钢绞线7分别运至现场；
步骤7，加工高强度预应力钢绞线7，按照设计的尺寸截取一定长度的高强度预应力钢绞线7，高强度预应力钢绞线7一端通过锚具锚固在钢梁10的端板11上；
步骤8，待下部的带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8安装完成，将带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8的法兰与第二隔板3通过螺栓14连接，在将第一隔板2与上部带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱8的法兰通过螺栓14连接，施工过程结束，施工过程结束，整个过程的焊接工作均是在工厂完成，现场直接安装即可，提高了工程质量，缩短了现场施工的工期，进而提高了生产效率。
步骤7所述的高强度预应力钢绞线7的长度比钢梁10长出0.5-1m，便于张拉机械的施工。
如图2-图4所示，一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，在正常工况下，螺栓14均位于长圆孔9的中间位置；如图5所示，在水平地震作用下，本发明节点的变形图，受拉翼缘长圆孔9中的螺栓14在荷载的作用下沿长圆孔9移动，当荷载消失后，H型钢梁5和螺栓14在高强度预应力钢绞线7的作用下自复位。同时，钢梁10与隔板产生相对位移进而利用橡胶垫6增加节点体系的耗能能力。
Claims (8)
1.一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，其特征在于，包括节点域矩形钢管混凝土柱，所述节点域矩形钢管混凝土柱上端和下端分别设置有第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板四周均设置有伸出臂，所述第一隔板和第二隔板平行设置的伸出臂之间设置有H型钢梁，且H型钢梁上下翼缘与伸出臂之间设置有橡胶垫，相对设置的H型钢梁与节点域矩形钢管混凝土柱通过带锚具的高强度预应力钢绞线连接，所述第一隔板顶部和第二隔板底部均设置有带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱。
2.根据权利要求1所述的一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，其特征在于：所述H型钢梁上下翼缘、橡胶垫和伸出臂上均开设有六个长圆孔，且H型钢梁上下翼缘与橡胶垫和伸出臂通过螺栓固定安装。
3.根据权利要求1所述的一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，其特征在于：所述H型钢梁包括钢梁和端板，所述钢梁一端上翼缘与下翼缘之间焊接有两组端板，且每一端板上均设置有圆孔，其中一组端板外表面与钢梁端面平齐，所述节点域矩形钢管混凝土柱四周侧壁均设置有与端板圆孔同轴心的圆孔，所述高强度预应力钢绞线贯穿节点域矩形钢管混凝土柱圆孔，且高强度预应力钢绞线伸出端贯穿H型钢梁内侧端板后通过拉索固定安装在外侧端板上。
4.根据权利要求1所述的一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，其特征在于：所述钢梁设置为型钢梁或工字钢梁，所述节点域矩形钢管混凝土柱的钢管设置为焊接钢板、对接钢槽或冷弯钢管，所述节点域矩形钢管混凝土柱内部的混凝土设置为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
5.根据权利要求1所述的一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，其特征在于：所述第一隔板、第二隔板和带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱外伸翼缘四角处设置有螺栓孔，第一隔板顶部和第二隔板底部通过螺栓与带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱固定安装。
6.根据权利要求2所述的一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点，其特征在于：所述螺栓设置为高强度螺栓。
7.一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点的施工过程，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1，根据设计要求确定节点尺寸，加工第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板伸出节点域矩形钢管混凝土柱的外伸翼缘四角处钻有螺栓孔，第一隔板和第二隔板伸出臂逐步过渡到与H型钢梁同宽，并且在伸出臂上钻有长圆孔；
步骤2，在工厂将第一隔板和第二隔板与节点域矩形钢管混凝土柱焊接连接，形成一个节点域构件；
步骤3，加工带有法兰的节点域矩形钢管混凝土柱，在带有法兰的节点域矩形钢管混凝土柱的法兰上加工出与第一隔板和第二隔板位置、数量相同的螺栓孔，在工厂进行拼接；
步骤4，加工H型钢梁，首先在H型钢梁的上翼缘和下翼缘之间焊接端板，其次在H型钢梁上翼缘和下翼缘上钻长圆孔，且H型钢梁上长圆孔的位置、数量与伸出臂和橡胶垫一致；
步骤5，将H型钢梁和节点域构件进行预拼装，H型钢梁的上翼缘和下翼缘分别与第一隔板和第二隔板的伸出臂通过螺栓相连；
步骤6，预拼装合格后，将带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱，节点域构件，H型钢梁，高强度预应力钢绞线分别运至现场；
步骤7，加工高强度预应力钢绞线，按照设计的尺寸截取一定长度的高强度预应力钢绞线，高强度预应力钢绞线一端通过锚具锚固在钢梁的端板上；
步骤8，待下部的带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱安装完成，将带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱的法兰与第二隔板通过螺栓连接，在将第一隔板与上部带法兰的节点域矩形钢管混凝土柱的法兰通过螺栓连接，施工过程结束。
8.根据权利要求7所述的一种装配式摩擦耗能自复位隔板贯通节点的施工过程，其特征在于：步骤7所述的高强度预应力钢绞线的长度比钢梁长出0.5-1m。
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