CN109826322A - 一种框架-蒙皮结构温度自复位节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种框架‑蒙皮结构温度自复位节点，属于框架‑蒙皮结构领域，解决了在温度应力场下，部分蒙皮板及节点承受较大应力，容易造成蒙皮板与钢板带之间胶体产生剪切破坏或者变形的问题。本发明的温度自复位节点，钢板带与蒙皮板固定连接，另一侧与螺栓杆固定连接。角钢一端设有滑动槽套在螺栓杆上，并通过螺栓帽固定在钢板带上，另一端与内部钢框架连接。角钢与内部钢框架连接的一端与螺栓杆之间设置形状记忆合金。本发明的节点结构该节点通过滑动槽来进行应力释放，通过双程记忆合金来实现自复位。实现了在温度变化情况下，能够通过变形调节结构局部应力分布，改善结构在局部应力作用下易发生破坏、变形的情况。

Description

一种框架-蒙皮结构温度自复位节点

技术领域

本发明涉及框架-蒙皮结构领域，尤其涉及一种框架-蒙皮结构温度自复位节点。

背景技术

随着经济社会的发展，以内部钢框架支撑，外部为蒙皮板为结构形式的建筑越来越多，该类建筑往往是旅游景点的标志性建筑。例如：山东弥勒胜苑大佛外部就是由3mm厚的钢板构成佛身，蒙皮部分支撑在钢框架结构上，钢框架支撑在底部混凝土板上。

由于镏金的铜板与内部钢框架在焊接情况下，外部镏金会受热掉落，故不能采取焊接形式。更重要的是，在高温天气正午(40℃)，铜板受热表面温度达到75℃左右；夜晚，温度至10摄氏度，结构在温度应力场下，部分蒙皮板及节点承受较大应力，容易造成蒙皮板与钢板带之间胶体产生剪切破坏，甚至是蒙皮板及节点的变形。

近些年来，一些温度应力释放节点开始出现，该类节点多出现在钢框架结构中，能够满足温度应力下结构变形的需要。但这类节点往往不能满足结构复位的需要。此外，针对框架-蒙皮结构的连接节点研究较少，而该类结构更需要温度节点来进行应力释放。

形状记忆合金基于形状自身的马氏体-奥氏体相变特性实现自复位的性能。该类合金结构往往具有相变温度，双向记忆合金在升温超过相变相变温度时恢复高温相形状，冷却低于相变温度时恢复低温相形状，具有双程记忆效应。因此，本发明旨在应用形状记忆合金的自复位性能，提供一种框架-蒙皮结构温度自复位节点，用以克服结构在温度变化情况下，能够通过变形调节结构局部应力分布，改善结构在局部应力作用下易发生破坏、变形的情况。该节点通过滑动槽来进行应力释放，通过双程记忆合金来实现自复位。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种框架-蒙皮结构温度自复位节点，用以解决现有的固定节点在温度变化情况下，蒙皮板变形造成节点处结构在应力作用下容易发生破坏、变形的情况。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种框架-蒙皮结构温度自复位节点，包括钢板带、形状记忆合金、螺栓帽、螺栓杆和角钢；

钢板带一侧与蒙皮板固定连接，另一侧与螺栓杆固定连接；

角钢设有滑动槽；角钢一端通过滑动槽套设于螺栓杆，并通过螺栓帽固定在钢板带上，另一端与内部钢框架连接；

角钢与内部钢框架连接的一端与所述螺栓杆之间设置形状记忆合金；形状记忆合金用于调节节点应力及实现自复位功能。

具体地，形状记忆合金为长方体条状结构。

具体地，形状记忆合金的最长边两端分别连接螺栓杆和角钢。

具体地，当环境温度超过蒙皮板相变温度时，形状记忆合金的长度为1.5cm；当环境温度低于蒙皮板相变温度时，形状记忆合金的长度为1cm。

具体地，角钢为折弯板件结构；角钢与内部钢框架通过螺栓连接。

具体地，钢板带为长方形平板结构，且外侧通过结构胶与蒙皮板粘接。

具体地，钢板带内侧与螺栓杆通过焊接连接。

具体地，螺栓杆与螺栓帽通过螺纹连接。

具体地，滑动槽为长方形通孔，滑动槽的宽度大于螺栓杆的直径，小于螺栓帽的直径。

具体地，滑动槽的长度大于所述形状记忆合金的长度最大值与所述螺栓帽的直径之和。

本发明有益效果如下：

1、本发明的框架-蒙皮结构温度自复位节点，温度变化导致蒙皮板结构相变时，能够通过形状记忆合金变形调节结构局部应力分布，改善结构在局部应力作用下发生破坏、变形的情况。

2、本发明提供一种框架-蒙皮结构温度自复位节点，用以克服结构在温度变化情况下，能够通过变形调节结构局部应力分布，改善结构在局部应力作用下易发生破坏、变形的情况。该节点通过滑动槽来进行应力释放，通过双程记忆合金来实现自复位。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为框架-蒙皮结构自复位节点结构示意图；

图2为自复位节点与内部钢框架连接示意图。

附图标记：

1-蒙皮板；2-钢板带；3-形状记忆合金；4-螺柱帽；5-螺纹柱；6-角钢；7-内部钢框架；8-滑动槽。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种框架-蒙皮结构温度自复位节点，包括钢板带2、形状记忆合金3、螺栓帽4、螺栓杆5和角钢6。

钢板带2一侧连接蒙皮板1，另一侧连接螺栓杆5。

角钢6上设有滑动槽8，角钢6的一端通过滑动槽8套设于螺栓杆5，并通过螺栓帽4固定在钢板带2上，另一端与内部钢框架7连接。

角钢6与内部钢框架7连接的一端与螺栓杆5之间设置形状记忆合金3，形状记忆合金3用于调节节点应力分布，实现自复位功能。

现有的固定节点在高温状态下，由于外部蒙皮温度较高受热产生膨胀，而内部钢框架7温度较低，且材料变形系数不同，在蒙皮板1和钢支撑的连接节点处，会出现较大的温度应力，容易造成蒙皮板1与钢板带2之间胶体产生剪切破坏，甚至是蒙皮板1及节点结构的变形。

本发明的温度自复位节点，蒙皮板1、钢板带2和螺栓柱5固定连接为一个整体，而角钢6通过螺栓帽4卡在钢板带2与螺栓帽4之间，因此，角钢6可以相对于螺栓柱5、钢板带2和蒙皮板1形成的整体滑动。并通过形状记忆合金3配合角钢6的相对位移，同时限制角钢6的位移在合适的范围内。

本发明的温度自复位节点，将节点的形式由固定节点转变为滑动槽8与形状记忆合金3配合的温度自复位节点，蒙皮板1在高温或低温条件下，发生结构变化时，可以使外部蒙皮板1沿节点的滑动槽8进行单方向的运动。可以实现蒙皮板1与内部钢框架7之间的顺利错位提供温度形变的空间，避免相变不一致产生温度应力或结构的变形、破坏。

具体地，角钢6与内部钢框架7通过螺栓固定连接，蒙皮板1在高温或低温条件下，发生结构变化时，螺栓柱5在滑动槽8中相对滑动，即角钢6相对于钢板带2发生滑动位移，通过角钢6相对于钢板带2的相对滑动，避免了蒙皮板1、节点结构以及内部钢框架7之间由于温度相变不一致形成的温度应力。进一步地，避免了蒙皮板1与钢板带2之间胶体的剪切破坏，也不会使节点结构变形或破坏。

考虑到，结构受到风荷载等的影响，不能让结构处于无限制的变形，需要限制蒙皮板1相对于内部钢框架7之间的位移。

因此，在螺栓柱5和角钢6之间加装形状记忆合金3，并根据不同温度条件下蒙皮板1的变形情况，确定形状记忆合金3在不同温度条件下的结构形状，限制角钢6相对于螺栓杆5以及蒙皮板1的滑动位移处于恰当的大小。温度恢复常温时，形状记忆合金3也恢复到常温状态的结构形状，进一步带动角钢6复位，使节点结构恢复到常温状态，实现自复位功能。

由于形状记忆合金3的结构形状只与温度相关不受风载荷的影响，因此，可以保证角钢6与螺栓柱5之间的距离变化始终配合外部蒙皮板1在不同温度环境下的相变。

本发明的温度自复位节点使角钢6滑移距离、形状记忆合金3的长度变化始终与蒙皮板1的温度相变相配合，为蒙皮板1和内部钢框架7的温度相变差异提供缓冲空间，同时，不致使蒙皮板1在风载条件下失去与内部钢框架7之间的紧固联接。

具体地，形状记忆合金3为长方体条状结构，形状记忆合金3的最长边两端分别连接螺栓杆5和角钢6，便于调节长度，实现节点自复位功能。

具体地，当环境温度超过蒙皮板1相变温度时，形状记忆合金3的长度为1.5cm；当环境温度低于蒙皮板1相变温度时，形状记忆合金3的长度为1cm。

具体地，由于角钢6固定在钢板带2上，同时，又与内部钢框架7固定连接，为了方便安装固定，角钢6为折弯板件结构，具体折弯角度配合蒙皮板1相对于内部钢框架7的角度而定。

具体地，角钢6设有滑动槽8的一端紧贴钢板带2，并通过螺栓帽4卡紧固定，便于实现角钢6与钢板带2之间的相对位移。

具体地，角钢6的另一端与内部钢框架7通过螺栓连接。

具体地，钢板带2为长方形平板结构，且外侧通过结构胶与蒙皮板1粘接。

具体地，钢板带2内侧与螺栓杆5通过焊接连接。螺栓杆5与螺栓帽4通过螺纹连接。

具体地，为了保证温度自复位节点的角钢6能相对于钢板带2顺利滑移(或者说能够使螺栓杆5在滑动槽8内滑动)同时稳定固定在螺栓帽4与钢板带2之间，滑动槽8设为长方形通孔，滑动槽8的宽度大于螺栓杆5的直径且小于螺栓帽4的直径。

具体地，为了便于通过滑动槽8来实现温度自复位节点的应力释放及自复位功能。滑动槽8的长度大于形状记忆合金3的长度最大值与螺栓帽4的直径之和。

与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有以下技术效果之一：

1、避免胶体剪切破坏。本发明的温度自复位节点，将节点的形式由固定节点转变为滑动槽与形状记忆合金配合的温度自复位节点，蒙皮板1在高温或低温条件下，发生结构变化时，可以使外部蒙皮板1沿节点的滑动槽进行单方向的运动，实现应力释放。可以实现蒙皮板1与内部钢框架7之间的顺利错位，避免相变不一致产生温度应力使蒙皮板1与钢板带2之间胶体发生剪切破坏。

2、避免节点变形。本发明的角钢6与内部钢框架7固定连接，蒙皮板1发生温度相变时，通过角钢6相对于钢板带2的相对滑动，避免了蒙皮板1、节点结构以及内部钢框架之间由于温度相变不一致形成的温度应力。进一步地，避免了也不会使节点结构变形或破坏。

3、温度自复位功能。本发明在螺栓柱5和角钢6之间加装形状记忆合金3，并根据不同温度条件下蒙皮板1的变形情况，确定形状记忆合金3在不同温度条件下的结构形状，限制角钢6相对于螺栓杆5以及蒙皮板1的滑动位移处于恰当的大小。温度恢复常温时，形状记忆合金3也恢复到常温状态的结构形状，进一步带动角钢6复位，使节点结构恢复到常温状态，实现自复位功能。

4、不受风载荷影响。本发明的温度自复位节点使角钢6滑移距离、形状记忆合金3的长度变化始终与蒙皮板1的温度相变相配合，为蒙皮板1和内部钢框架的温度相变差异提供缓冲空间，同时，不致使蒙皮板1在风载条件下失去与内部钢框架之间的紧固联接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，包括钢板带(2)、形状记忆合金(3)、螺栓帽(4)、螺栓杆(5)和角钢(6)；

所述钢板带(2)一侧与蒙皮板(1)固定连接，另一侧与螺栓杆(5)固定连接；

所述角钢(6)设有滑动槽(8)；所述角钢(6)一端通过滑动槽(8)套设于螺栓杆(5)，并通过螺栓帽(4)固定在钢板带(2)上，另一端与内部钢框架(7)连接；

所述角钢(6)与内部钢框架(7)连接的一端与所述螺栓杆(5)之间设置形状记忆合金(3)；所述形状记忆合金(3)用于调节节点应力及实现自复位功能。

2.根据权利要求1所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述形状记忆合金(3)为长方体条状结构。

3.根据权利要求2所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述形状记忆合金(3)的最长边两端分别连接螺栓杆(5)和角钢(6)。

4.根据权利要求3所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，当环境温度超过蒙皮板(1)相变温度时，所述形状记忆合金(3)的长度为1.5cm；当环境温度低于蒙皮板(1)相变温度时，所述形状记忆合金(3)的长度为1cm。

5.根据权利要求1所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述角钢(6)为折弯板件结构；所述角钢(6)与内部钢框架(7)通过螺栓连接。

6.根据权利要求5所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述钢板带(2)为长方形平板结构，且外侧通过结构胶与蒙皮板(1)粘接。

7.根据权利要求6所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述钢板带(2)内侧与螺栓杆(5)通过焊接连接。

8.根据权利要求1所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述螺栓杆(5)与螺栓帽(4)通过螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述滑动槽(8)为长方形通孔，所述滑动槽(8)的宽度大于所述螺栓杆(5)的直径小于螺栓帽(4)的直径。

10.根据权利要求1-9所述的框架-蒙皮结构温度自复位节点，其特征在于，所述滑动槽(8)的长度大于所述形状记忆合金(3)的长度最大值与所述螺栓帽(4)的直径之和。