CN109798011B - 串联碟簧大变形耗能梁柱节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串联碟簧大变形耗能梁柱节点，包括装配式柱、装配式梁和碟簧组合式阻尼器，碟簧组合式阻尼器由耗能杆、碟簧组、内螺纹套管、外套管、滑动导杆和挤压螺母构成，碟簧组合式阻尼器的一端固定在装配式梁表面的固定板上，另一端穿过装配式柱的翼缘板，并将翼缘板压紧。通过调节挤压螺母的压力，使得在中小地震作用下碟簧组合式阻尼器两端产生的拉伸变形全部由耗能杆来提供，在强震作用下碟簧组合式阻尼器两端产生的拉伸变形一部分由耗能杆来提供，另一部分由碟簧组的压缩变形来提供，使得碟簧组合式阻尼器有着更好的变形能力，有利于提高碟簧组合式阻尼器的疲劳性能。

Description

串联碟簧大变形耗能梁柱节点
技术领域
本发明涉及一种耗能装置，具体为一种串联碟簧大变形耗能梁柱节点。
背景技术
地震是一种严重的自然灾害，造成重大的人员伤亡和和严重的财产损失，其中建筑结构的破坏及其引起的火灾等次生灾害，是造成人员伤亡与财产损失的重要原因之一。对此，人们对建筑结构抗震进行了不断地探索，并提出了消能减震的概念，旨在通过在结构中安装耗能装置，通过其吸收与耗散能量，有效地减小结构地震响应，从而避免结构主体部位的严重破坏。耗能杆是一种软钢阻尼器，在地震作用下核心部件进入屈服，且外约束部件对核心的变形进行有效地约束，抑制耗能杆的局部或整体失稳，实现耗能杆的拉压屈服耗能。
装配式梁柱节点中安装耗能杆，利用耗能杆的拉压来承担梁端弯矩。当地震荷载较大时，耗能杆进入屈服，通过滞回来耗散地震输入的能量，但是也存在以下问题：耗能杆在较小轴向变形作用下，其滞回性能较好，但是在较大轴向变形作用下，其滞回性能急剧下降。特别是在超大震作用下，耗能杆可能会由于过大拉伸变形导致疲劳失效。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种解决装配式梁柱节点中耗能杆拉伸变形过大导致滞回性能急剧下降或疲劳失效等问题的串联碟簧大变形耗能梁柱节点。
技术方案：本发明所述的一种串联碟簧大变形耗能梁柱节点，包括装配式柱、装配式梁和碟簧组合式阻尼器，碟簧组合式阻尼器分别与装配式柱、装配式梁相连，装配式柱上设置翼缘板，装配式梁上设置固定板，碟簧组合式阻尼器包括耗能杆、碟簧组、内螺纹套管、外套管、导杆和螺母；导杆穿过碟簧组且两端带有螺纹，一端与内螺纹套管相连，另一端与螺母相连，内螺纹套管与耗能杆相连，在强震作用下，碟簧组的压缩变形可以承担部分由碟簧组合式阻尼器两端产生的拉伸变形。
耗能杆穿过外套管且两端带有螺纹，一端与固定板相连，另一端与内螺纹套管相连。内螺纹套管的外径大于翼缘板预留孔道的直径。翼缘板固定在装配式柱的表面。固定板固定在装配式梁表面。装配式柱、装配式梁由混凝土或者钢制成。
考虑到碟簧组压紧于螺母与翼缘板之间，为保证压紧效果，碟簧组的外径小于螺母外径。
为了进一步提高梁柱节点的自复位能力，加强装配式结构的整体性，装配式柱和装配式梁的外侧或者内部可张拉预应力筋。
工作原理：在强震作用下，碟簧组合式阻尼器两端的变形大，当其压缩时，由于内螺纹套管顶推翼缘板，压缩变形仍全部由耗能杆承担，但当其拉伸时，传递的拉力大于碟簧组的预紧力，使得碟簧组进一步压缩，碟簧组相应地承担了部分拉伸变形，另一部分变形则由耗能杆承担。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、串联碟簧大变形耗能梁柱节点通过调节挤压螺母的预压力，可实现在中小地震作用下，碟簧组合式阻尼器两端的拉压变形全部由耗能杆承担，可充分发挥耗能杆的耗能能力；在强震作用下，碟簧组合式阻尼器两端的拉伸变形一部分将由碟簧组承担，另一部分由耗能杆承担，使耗能杆的拉应变在合理范围内，提高耗能杆的低周疲劳性能；
2、串联碟簧大变形耗能梁柱节点在强震作用下，碟簧组一直保持在弹性状态，地震过后碟簧组由于弹性变形促使其恢复到初始状态，使得串联碟簧大变形耗能梁柱节点具有一定的自复位能力；
3、串联碟簧大变形耗能梁柱节点对结构改动较少，只需在柱翼缘设置孔道和梁翼缘设置固定板，同时也适用于对现有装配式梁柱耗能节点的改造；
4、串联碟簧大变形耗能梁柱的节点梁与柱之间可以张拉预应力筋，能够进一步增加梁柱节点的自复位能力。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的初始状态碟簧组合式阻尼器剖面图；
图4是本发明的受拉状态碟簧组合式阻尼器剖面图；
图5是本发明耗能梁柱节点的主视图；
图6是本发明耗能梁柱节点的俯视图。
具体实施方式
如图1～2，串联碟簧大变形耗能梁柱节点包括装配式柱1、装配式梁2和碟簧组合式阻尼器3，装配式柱1的表面固定设置翼缘板11，装配式梁2上设置固定板21。装配式柱1为钢柱，装配式梁2为钢梁。
如图3～4，碟簧组合式阻尼器3的耗能杆31穿过外套管34，两端带有螺纹，一端固定在装配式梁2的固定板21上，另一端与内螺纹套管33相连；导杆35的两端带有螺纹，穿过碟簧组32和装配式柱1的翼缘板11预留孔道后，一端与内螺纹套管33相连，一端拧上螺母36将碟簧组32和翼缘板11压紧；内螺纹套管33的外径大于翼缘板11预留孔道的直径；碟簧组32的外径小于螺母36的外径。
串联碟簧大变形耗能梁柱节点的具体耗能实现过程如下：安装时，螺母36将碟簧组32和翼缘板11压紧，使碟簧组32产生预紧力，在中小地震下，碟簧组合式阻尼器两端的变形较小，当其压缩时，由于内螺纹套管33顶推翼缘板11，压缩变形全部由耗能杆31承担，当其拉伸时，靠近柱端的拉力通过内螺纹套管33、导杆35、螺母36与碟簧组32传递至翼缘板11，由于此时拉伸变形小，传递的拉力小于碟簧组32的预紧力，不致使碟簧组32发生进一步压缩，故拉伸变形将全部由耗能杆31承担，使碟簧组合式阻尼器在中小地震下充分发挥耗能能力。
如图5，装配式柱1和装配式梁2的外侧张拉了预应力筋，能够进一步增加梁柱节点的自复位能力。如图6，装配式柱1和装配式梁2分别为混凝土柱和混凝土梁。

Claims (8)

1.一种串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：包括装配式柱(1)、装配式梁(2)和碟簧组合式阻尼器(3)，所述碟簧组合式阻尼器(3)分别与装配式柱(1)、装配式梁(2)相连，所述装配式柱(1)上设置翼缘板(11)，所述装配式梁(2)上设置固定板(21)，所述碟簧组合式阻尼器(3)包括耗能杆(31)、碟簧组(32)、内螺纹套管(33)、外套管(34)、导杆(35)和螺母(36)；所述导杆(35)穿过碟簧组(32)和翼缘板(11)的预留孔道，一端与内螺纹套管(33)相连，另一端与螺母(36)相连；所述螺母(36)将碟簧组(32)和翼缘板(11)压紧；所述耗能杆(31)穿过外套管(34)，一端与固定板(21)相连，另一端与内螺纹套管(33)相连；所述内螺纹套管(33)的外径大于翼缘板(11)预留孔道的直径。
2.根据权利要求1所述的串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：所述碟簧组(32)的外径小于螺母(36)外径。
3.根据权利要求1所述的串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：所述耗能杆(31)的两端带有螺纹。
4.根据权利要求1所述的串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：所述导杆(35)的两端带有螺纹。
5.根据权利要求1所述的串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：所述装配式柱(1)和装配式梁(2)的外侧或者内部张拉预应力筋。
6.根据权利要求1或5所述的串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：所述翼缘板(11)固定在装配式柱(1)的表面。
7.根据权利要求1所述的串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：所述固定板(21)固定在装配式梁(1)表面。
8.根据权利要求1所述的串联碟簧大变形耗能梁柱节点，其特征在于：所述装配式柱(1)、装配式梁(2)由混凝土或者钢制成。
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