CN110145020A - 一种带多方向减震器的装配式干连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带多方向减震器的装配式干连接节点，包括预制牛腿柱、预制梁和粘弹性减震器；粘弹性减震器通过限位结构置于预制牛腿柱的牛腿上，限位结构用于限制粘弹性减震器的竖向位移，粘弹性减震器与预制梁固定连接；预制牛腿柱及预制梁中间端部设有预埋钢板，梁柱通过预埋钢板焊接固定；其中，粘弹性减震器包括多块约束钢板和多块剪切钢板，约束钢板与剪切钢板依次交替排布，约束钢板置于剪切钢板的外侧，约束钢板与剪切钢板之间设置有粘弹性阻尼块，粘弹性阻尼块分别与约束钢板和剪切钢板胶粘连接。本发明装配式梁柱干连接节点能够有效的减弱地震作用对梁柱焊接节点的破坏影响，从而有效改善现有干连接焊接节点处存在的恢复力性和延性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种带多方向减震器的装配式干连接节点，属于装配式建筑结构技术领域。
背景技术
装配式结构具有质量好、生产效率高、工人劳动强度低、环保等优点，有利于社会的可持续发展。装配式结构梁柱节点有干连接和湿连接两种方式，湿连接节点抗震性能良好，基本接近现浇混凝土节点性能。但后浇节点狭小的作业空间，大大增加了其箍筋设置和混凝土浇筑的难度，施工质量难以保证。干连接节点能够确保梁柱结构刚度和承载力，类似于现浇结构，不过恢复力性和延性较差，难以防止地震荷载作用下产生的破坏，但较于湿连接具有施工便捷的特点，更符合建筑产业化发展的趋势。
干连接方式主要有牛腿连接，焊接以及螺栓连接等，由于牛腿的承载力很高，竖向力能可靠地传递，因此牛腿连接方式在干式连接中相当普遍。预制梁搭接在牛腿上之后，通常采用焊接或螺栓连接的方式进行组合，螺栓连接对构件制作要求精度高，预制时必须制作特别准确，运输以及安装时为了避免受弯、避免螺纹损伤及避免污染，必须极为当心地予以保护，因此开发变形性能好的焊接连接构造是装配式建筑干式连接的一个发展方向，因此开发一种能够有效改善装配式建筑焊接节点延性和恢复力性，同时施工方便的连接节点很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带多方向减震器的装配式干连接节点，该装配式梁柱连接节点能够有效的减弱地震作用对梁柱焊接节点的破坏影响，从而有效改善现有干连接焊接节点处存在的恢复力性和延性差的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种带多方向减震器的装配式干连接节点，包括预制牛腿柱、预制梁和粘弹性减震器；粘弹性减震器通过限位结构置于预制牛腿柱的牛腿上，限位结构用于限制粘弹性减震器的竖向位移，粘弹性减震器与预制梁固定连接；预制牛腿柱及预制梁中间端部设有预埋钢板，梁柱通过预埋钢板焊接固定；其中，粘弹性减震器包括多块约束钢板和多块剪切钢板，约束钢板与剪切钢板依次交替排布，约束钢板置于剪切钢板的外侧，约束钢板与剪切钢板之间设置有粘弹性阻尼块，粘弹性阻尼块分别与约束钢板和剪切钢板胶粘连接。
其中，所述约束钢板、剪切钢板以及粘弹性阻尼块之间相互平行。
其中，限位结构包括约束钢板下部的凸起和固定在牛腿上的限位钢板，限位钢板上设有限位卡槽，凸起嵌入限位卡槽中，约束钢板通过限位卡槽与限位钢板相互配合连接。
其中，所述预制梁端部设有预埋槽钢，预埋槽钢内侧与预制梁内的上、下拉筋通过焊接固定；预埋槽钢外侧与预制牛腿柱上的预埋钢板通过焊接固定。
其中，剪切钢板顶部设有带螺栓孔的连接钢板，连接钢板与预制梁端部的预埋槽钢通过螺栓固定连接。
其中，约束钢板与粘弹性阻尼块的接触面上以及剪切钢板与粘弹性阻尼块的接触面上均设有约束结构。
其中，所述约束结构为设置在约束钢板及剪切钢板与粘弹性阻尼块接触面的连接槽，连接槽的尺寸与粘弹性阻尼块形状尺寸相同。
其中，连接槽的槽深为4～8mm。
其中，所述粘弹性阻尼块与约束钢板和剪切钢板均采用胶粘固定；胶为环氧树脂胶，胶层的厚度为1～2mm。
其中，所述预埋钢板内侧焊有弯起钢筋，弯起钢筋嵌在预制牛腿柱中且与预制牛腿柱内的柱钢筋笼绑扎组合。
本发明装配式梁柱连接节点处设有耗能减振的粘弹性减震器，当地震发生时，梁柱的焊接节点会出现焊缝，从而预制梁会相对预制柱进行晃动，从而带动与预制梁固定连接的粘弹性减震器晃动，此时粘弹性减震器通过粘弹性阻尼块的剪切运动实现对地震能量的耗散，从而延缓节点处焊缝开裂的速度；另外，当粘弹性减震器达到极限活动距离，即粘弹性阻尼块失效时，可与牛腿形成刚体结构，从而增加节点的刚度，本发明能够有效改善现有干连接焊接节点处存在的恢复力性和延性差的问题。
相比于现有技术，本发明技术方案具有的有益效果为：
一方面，针对现有牛腿连接焊接节点延性差的问题，在本发明装配式梁柱连接节点处设置耗能减振的粘弹性减震器，可有效延缓焊缝开裂速度，不致发生瞬间脆断，形成一种具有耗能减震作用的新型干连接节点；另一方面，本发明装配式梁柱连接节点中的粘弹性减震器，在地震中达到极限活动距后，与牛腿一起形成刚体结构，从而增加节点的刚度。
附图说明
图1是本发明装配式梁柱连接节点的结构示意图；
图2是本发明预制牛腿柱的结构示意图；
图3是本发明预制牛腿柱柱体的结构示意图；
图4是本发明预制牛腿柱上预埋钢板的结构示意图；
图5是本发明牛腿上限位钢板的结构示意图；
图6是本发明预制梁的结构示意图；
图7是本发明粘弹性减震器的结构示意图；
图8是本发明粘弹性减震器中最外侧约束钢板的结构示意图，两块最外侧的约束钢板呈对称设置；
图9是本发明粘弹性减震器中间的约束钢板的结构示意图；
图10是本发明粘弹性减震器中剪切钢板的结构示意图；
图11是本发明粘弹性减震器中粘弹性阻尼块的结构示意图；
图12是图1的立体图；
图13是图12中没有预制梁的结构示意图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
如图1所示，本发明带多方向减震器的装配式梁柱连接节点，包括预制牛腿柱1、预制梁2和粘弹性减震器3；粘弹性减震器3通过限位结构置于预制牛腿柱1的牛腿1-6上，限位结构用于限制粘弹性减震器3的竖向位移，粘弹性减震器3与预制梁2固定连接，剪切钢板3-4顶部设有带螺栓孔3-5的连接钢板3-9，连接钢板3-9与预制梁2端部的预埋槽钢2-1通过螺栓固定连接；预制牛腿柱1上设有预埋钢板1-2，预制梁2与预埋钢板1-2通过焊接固定；其中，粘弹性减震器3包括多块约束钢板3-1和多块剪切钢板3-4，约束钢板3-1与剪切钢板3-4依次交替排布，约束钢板3-4置于剪切钢板3-4的外侧，约束钢板3-1与剪切钢板3-4之间设置有粘弹性阻尼块3-6，粘弹性阻尼块3-6分别与约束钢板3-1和剪切钢板3-4胶粘连接；粘弹性减震器3中约束钢板3-1、剪切钢板3-4以及粘弹性阻尼块3-6之间相互平行。
如图2～5所示，本发明的预制牛腿柱1为带预埋钢板预制混凝土牛腿柱，包括牛腿柱柱体1-1以及设置在牛腿柱柱体1-1上的牛腿1-6，还包括预埋钢板1-2和限位钢板1-3，预埋钢板1-2设置在牛腿1-6的上方，限位钢板1-3固定在牛腿1-6上，限位钢板1-3上设有限位卡槽1-4，预埋钢板1-2内侧焊有弯起钢筋1-5，弯起钢筋1-5嵌在预制牛腿柱1中且与预制牛腿柱1内的柱钢筋笼绑扎组合。
限位结构包括约束钢板3-1(3-2，3-3)下部的凸起3-7和固定在牛腿1-6上的限位钢板1-3，限位钢板1-3上设有限位卡槽1-4，凸起3-7嵌入限位卡槽1-4中，约束钢板3-1(3-2，3-3)通过限位卡槽1-4与限位钢板1-3相互配合连接。
如图6所示，本发明的预制梁2为带预埋钢板预制混凝土梁，预制梁2端部设有预埋槽钢2-1，预埋槽钢2-1内侧与预制梁2内的上、下拉筋通过焊接固定；预埋槽钢2-1外侧与预制牛腿柱1上的预埋钢板1-2通过焊接固定，预制牛腿柱1上的柱端预埋钢板1-2和预制梁2上的梁端预埋槽钢2-1之间焊接形成焊接节点；预埋钢板1-2内侧焊有弯起钢筋1-5，弯起钢筋1-5嵌在预制牛腿柱1中。
如图7～11所示，本发明实施例中，粘弹性减震器3包括三块约束钢板和两块剪切钢板3-4，其中，包括两块位于外侧的约束钢板3-1(3-3)和位于中间的约束钢板3-2，外侧的约束钢板3-1(3-3)如图8所示，中间的约束钢板3-2如图9所示。粘弹性减震器3中剪切钢板3-4、约束钢板3-1(3-2，3-3)和粘弹性阻尼块3-6可根据实际工程的大小以或所需减震器刚度及耗能的需求来调整相应的层数和厚度。
约束钢板3-1(3-2，3-3)与粘弹性阻尼块3-6的接触面上以及剪切钢板3-4与粘弹性阻尼块3-6的接触面上均设有约束结构3-8，约束结构3-8能够对粘弹性阻尼块3-6受挤压变形后进行约束，约束结构3-8为设置在约束钢板3-1(3-2，3-3)及剪切钢板3-4与粘弹性阻尼块3-6接触面的连接槽，连接槽的尺寸与粘弹性阻尼块3-6形状尺寸相同，连接槽的槽深为4～8mm。粘弹性阻尼块3-6与约束钢板3-1(3-2，3-3)和剪切钢板3-4均采用胶粘固定，胶为环氧树脂胶，胶层的厚度为1～2mm。
多方向是由于地震引起的结构动态作用，分水平地震作用和竖向地震作用，粘弹性减震器3在地震力作用下，于水平和竖直方向都可以产生剪切耗能。
本发明带预埋钢板预制混凝土牛腿柱1在工厂预制完成，柱端预埋钢板1-2焊四根弯起钢筋1-5，与柱钢筋笼绑扎组合且置于柱截面正中心槽口的位置，限位钢板1-3置于预制柱牛腿1-6上方，限位钢板1-3上设有限位卡槽1-4，限位卡槽1-4与粘弹性减震器3的约束钢板3-1(3-2，3-3)下部的凸起3-7相配合连接，用于限制粘弹性减震器3的竖向位移。带预埋钢板预制混凝土梁2在粘弹性减震器3安装完成后，与带预埋钢板预制混凝土牛腿柱1通过各自端部预埋钢板对中焊接组合，此过程预制梁2与粘弹性减震器3接触但不受力，进而利用螺栓穿过粘弹性减震器3剪切钢板3-4预留螺栓孔3-5和预制梁2预埋槽钢2-1预留螺栓孔进行固定，在地震作用下预制梁2的转动带动粘弹性减震器3中间的剪切钢板3-4转动，使中间粘弹性材料产生剪切耗能，从而延缓柱梁的焊缝开裂；当粘弹性减震器3失效后，通过松动剪切钢板3-4与预制梁2的预埋槽钢2-1的紧固螺栓，并将粘弹性减震器3拔出牛腿限位卡槽1-4，以实现粘弹性减震器3的更换。粘弹性减震器3的组装，是将粘弹性阻尼块3-6分别置于约束钢板3-1(3-2，3-3)与剪切钢板3-4中间凹槽(约束结构3-8)内，并用环氧树脂胶粘成型。也可以将粘弹性减震器3中的粘弹性材料替换为橡胶与薄钢板的复合层。
本发明粘弹性减震器3先与限位钢板1-3连接固定，进而预制梁2和预制牛腿柱1通过端部预埋钢板对接施焊，此过程中，预制梁2与粘弹性减震器3接触但不产生力，最终用螺栓穿过粘弹性减震器3中间剪切钢板3-4预留螺栓孔和预埋槽钢2-1螺栓孔进行连接，整个连接过程避免了传统湿连接的灌浆和养护环节，节省工期，不仅能在多个方向耗能减震，同时在地震作用下可以延缓节点焊缝的开裂，在粘弹性减震器3达到极限位移后，粘弹性减震器3可与预制牛腿柱1组成刚性结构，阻止焊缝继续开裂，增加节点的刚度，能有效提升建筑物的安全性能。在梁柱节点产生横向或竖直转动的过程中，带动粘弹性减震器3中间剪切钢板3-4同时发生转动，剪切钢板3-4与复合粘弹性层之间通过剪切耗能，延缓焊缝开裂，降低在振动过程中对框架梁柱节点产生的损伤，当粘弹性减震器3达到极限活动距离，可与牛腿形成刚体结构，增加节点刚度，形成一种具有减振耗能作用的干连接节点。
Claims (10)
1.一种带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：包括预制牛腿柱、预制梁和粘弹性减震器；粘弹性减震器通过限位结构置于预制牛腿柱的牛腿上，限位结构用于限制粘弹性减震器的竖向位移，粘弹性减震器与预制梁固定连接；预制牛腿柱及预制梁中间端部设有预埋钢板，梁柱通过端部预埋钢板焊接固定；其中，粘弹性减震器包括多块约束钢板和多块剪切钢板，约束钢板与剪切钢板依次交替排布，约束钢板置于剪切钢板的外侧，约束钢板与剪切钢板之间设置有粘弹性阻尼块，粘弹性阻尼块分别与约束钢板和剪切钢板胶粘连接。
2.根据权利要求1所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：所述约束钢板、剪切钢板以及粘弹性阻尼块之间相互平行。
3.根据权利要求1所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：限位结构包括约束钢板下部的凸起和固定在牛腿上的限位钢板，限位钢板上设有限位卡槽，凸起嵌入限位卡槽中，约束钢板通过限位卡槽与限位钢板相互配合连接。
4.根据权利要求3所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：所述预制梁端部设有预埋槽钢，预埋槽钢内侧与预制梁内的上、下拉筋通过焊接固定；预埋槽钢外侧与预制牛腿柱上的预埋钢板通过焊接固定。
5.根据权利要求4所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：剪切钢板顶部设有带螺栓孔的连接钢板，连接钢板与预制梁端部的预埋槽钢通过螺栓固定连接。
6.根据权利要求5所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：约束钢板与粘弹性阻尼块的接触面上以及剪切钢板与粘弹性阻尼块的接触面上均设有约束结构。
7.根据权利要求6所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：所述约束结构为设置在约束钢板及剪切钢板与粘弹性阻尼块接触面的连接槽，连接槽的尺寸与粘弹性阻尼块形状尺寸相同。
8.根据权利要求7所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：连接槽的槽深为4～8mm。
9.根据权利要求1所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：所述粘弹性阻尼块与约束钢板和剪切钢板均采用胶粘固定；胶为环氧树脂胶，胶层的厚度为1～2mm。
10.根据权利要求1所述的带多方向减震器的装配式干连接节点，其特征在于：所述预埋钢板内侧焊有弯起钢筋，弯起钢筋嵌在预制牛腿柱中且与预制牛腿柱内的柱钢筋笼绑扎组合。
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