CN110145029A - 非牛顿液体填充的抗冲击节点、抗冲击建筑物及构筑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑工程技术领域，提供了一种非牛顿液体填充的抗冲击节点，包括连接盒体，连接盒体内部填充非牛顿液体，外部用于与建筑结构构件连接形成抗冲击节点，结构十分简单，既可以制成预制构件，又可以现场安装，安装使用和后期维护都很方便，同时连接盒体和非牛顿液体都比较容易获取，成本较低且无需养护，有利于降低建设成本，而且还利用了非牛顿液体“剪切增稠”的特点，能够显著提升刚性节点的抗震抗冲击性能；提供了一种抗冲击建筑物，包括前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，能够在保证抗震性能的同时，方便安装和后期维护，有效降低建设成本；提供了一种抗冲击节点的构筑方法，能够方便地对抗冲击节点进行生产和安装，降低建设成本。

Description

非牛顿液体填充的抗冲击节点、抗冲击建筑物及构筑方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，更具体地说，是涉及一种非牛顿液体填充的抗冲击节点、抗冲击建筑物及构筑方法。
背景技术
结构节点(Joints)是建筑结构系统的主要元素之一。一般而言，构材会受限于生产或运送的最大尺寸，所以将两个以上的固定体连结起来的构件称为结构节点。同时因为节点种类选择性大，有时为了增加结构韧性，或消减结构内力，也会刻意设计特殊结构节点。
传统建筑物中的结构节点以刚性节点为主，但是近年来随着高层建筑物和装配式建筑物的发展，刚性节点由于容易产生应力集中现象而变形，已经难以满足抗震的需要，为了保证这些建筑物的抗震性能，对抗震节点的研究和应用越来越多。
抗震节点是在原有节点的基础上增设一些钢绞线、橡胶垫等缓冲组件，改原有的刚性连接为半刚性连接的节点形式，但是在考虑实际工况中承载力等方面的具体要求后，为了增强其安全性和可靠性，往往又会增加一些具有防止位移失稳等作用的组件，最终导致节点结构十分复杂，既不方便安装和维护，又会造成建设成本升高，而且一旦其中某一或某些部件老化损坏，就可能导致整个节点失效，进而导致建筑物的安全性大大降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非牛顿液体填充的抗冲击节点、抗冲击建筑物及构筑方法，以解决现有技术中存在的现有的建筑物中刚性节点难以满足抗震需要但抗震节点又存在结构复杂、安装维护不便及建设成本高等方面的缺点的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种非牛顿液体填充的抗冲击节点，包括连接盒体，连接盒体内部填充非牛顿液体，外部用于与建筑结构构件连接形成抗冲击节点。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，还包括防渗层，防渗层设在连接盒体内，用于防止非牛顿液体渗出连接盒体。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，连接盒体为长方体结构，外部设有用于与建筑结构构件连接的连接面，连接盒体为金属构件，建筑结构构件包括型钢制成的梁或柱。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，连接盒体包括管筒和两个隔板，两个隔板分别与管筒的上底和下底密封连接，隔板用于与建筑结构构件连接。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，隔板的边缘凸出于管筒的外周。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，抗冲击节点还包括建筑结构构件，建筑结构构件包括工字钢梁和钢管柱，工字钢梁的上翼板和下翼板分别与两个隔板的边缘连接，工字钢梁的腹板与管筒连接，且工字钢梁上位于与隔板连接的部位的上翼板和下翼板均与腹板分离，钢管柱与隔板的外侧面连接。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，抗冲击节点还包括传递连杆，传递连杆设于连接盒体内，且至少一端与连接盒体内壁固定连接。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，传递连杆上设有若干间隔设置的环状凸起。
进一步地，前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点中，连接盒体上设有用于向连接盒体内部灌注非牛顿液体的灌注孔，灌注孔为螺孔，螺孔上设有封孔螺栓，封孔螺栓的螺帽与连接盒体密封焊接。
本发明的另一目的在于：提供一种抗冲击建筑物，包括前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点。
本发明的另一目的在于：提供一种抗冲击节点的构筑方法，包括以下步骤：
将下隔板与下部柱构件连接；
将管筒置于下隔板上部，并将管筒下口与下隔板密封连接；
对下隔板和管筒内部进行防渗处理；
向管筒中注满非牛顿液体；
将上隔板置于管筒上部，并将上隔板与管筒上口密封连接；
将其他建筑结构构件与下隔板、管筒及上隔板连接。
本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过设置填充非牛顿液体的连接盒体作为刚性节点，结构十分简单，既可以制成预制构件，又可以现场安装，安装使用和后期维护都很方便，同时连接盒体和非牛顿液体都比较容易获取，成本较低且无需养护，有利于降低建设成本，而且还利用了非牛顿液体“剪切增稠”的特点，能够显著提升刚性节点的抗震抗冲击性能。在中小震级的地震作用下，连接盒体内填充的非牛顿液体受到冲击力的作用，迅速变硬且体积变大，相当于在节点中填充了比混凝土强度还高的固体，瞬间将节点的强度和抗剪切性能提升数倍；而且随着非牛顿液体的体积变大，非牛顿液体与连接盒体侧壁的接触更加充分，使整个节点的受力更加均匀，避免产生应力在某一处集中的情况，可以有效提高隔板贯通节点在中小地震作用下的极限承载力；同时非牛顿液体不存在压碎的问题，因此也不会存在震后修复问题。地震结束后，非牛顿液体恢复到初始状态，其力学性能还与地震前一样，不用更换新的非牛顿液体。而当发生的地震震级较高，突破非牛顿液体的剪切极限时，非牛顿液体又重新恢复状态，不会降低节点的延性，此时整个节点的变形能力增加，能避免节点的刚性破坏，保证破坏不发生在节点位置，能够满足抗震设计规范中“大震不倒”的效果设计要求。
本发明提供的抗冲击建筑物的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过采用上述的抗冲击节点，能够在保证抗震性能的同时，方便安装和后期维护，有效降低建设成本。
本发明提供的抗冲击节点的构筑方法的有益效果在于：与现有技术相比，能够方便地对抗冲击节点进行生产和安装，降低建设成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的主视结构示意图；
图2为本发明一种实施例提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的剖视结构示意图；
图3为本发明另一种实施例提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的剖视结构示意图。
其中，图中各附图标记：
10-连接盒体；
11-管筒；12-隔板；
13-非牛顿液体填充体；14-封孔螺栓；
20-防渗层；
30-传递连杆；31-环状凸起；
41-工字钢梁；42-钢管柱。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现对本发明提供的一种非牛顿液体填充的抗冲击节点、抗冲击建筑物及构筑方法进行说明。
请一并参阅图1及图2，所述非牛顿液体填充的抗冲击节点，包括连接盒体10，连接盒体10内部填充非牛顿液体，外部用于与建筑结构构件连接形成抗冲击节点。
非牛顿流体，也称剪切增稠流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体具有“剪切增稠”的特性，即在突然受力的时候，液体自身结构发生改变，黏度、硬度上升，剪力不成比例地增加，同时也会伴随着液体体积的膨胀。本发明中使用粘度随剪切速率变大的剪切增稠流体效果更好。
本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点，与现有技术相比，通过设置填充非牛顿液体的连接盒体10作为刚性节点，结构十分简单，既可以制成预制构件，又可以现场安装，安装使用和后期维护都很方便，同时连接盒体10和非牛顿液体都比较容易获取，成本较低且无需养护，有利于降低建设成本，而且还利用了非牛顿液体“剪切增稠”的特点，能够显著提升刚性节点的抗震抗冲击性能。
在中小震级的地震作用下，连接盒体10内填充的非牛顿液体受到冲击力的作用，迅速变硬且体积变大，相当于在节点中填充了比混凝土强度还高的固体，瞬间将节点的强度和抗剪切性能提升数倍；而且随着非牛顿液体的体积变大，非牛顿液体与连接盒体10侧壁的接触更加充分，使整个节点的受力更加均匀，避免产生应力在某一处集中的情况，可以有效提高隔板贯通节点在中小地震作用下的极限承载力；同时非牛顿液体不存在压碎的问题，因此也不会存在震后修复问题。地震结束后，非牛顿液体恢复到初始状态，其力学性能还与地震前一样，不用更换新的非牛顿液体。
而当发生的地震震级较高，突破非牛顿液体的剪切极限时，非牛顿液体又重新恢复状态，不会降低节点的延性，此时整个节点的变形能力增加，能避免节点的刚性破坏，保证破坏不发生在节点位置，能够满足抗震设计规范中“大震不倒”的效果设计要求。
请参阅图2，作为本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的一种具体实施方式，还包括防渗层20，防渗层20设在连接盒体10内，用于防止非牛顿液体渗出连接盒体10。
请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的一种具体实施方式，连接盒体10为长方体结构，外部设有用于与建筑结构构件连接的连接面，连接盒体10为金属构件，建筑结构构件包括型钢制成的梁或柱。
请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的一种具体实施方式，连接盒体10包括管筒11和两个隔板12，两个隔板12分别与管筒11的上底和下底密封连接，隔板12用于与建筑结构构件连接。
请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的一种具体实施方式，隔板12的边缘凸出于管筒11的外周，以便于建筑结构构件的连接和受力的传递。抗冲击节点还包括建筑结构构件，建筑结构构件包括工字钢梁41和钢管柱42，工字钢梁的上翼板和下翼板分别与两个隔板12的边缘连接，工字钢梁41的腹板与管筒11连接，且工字钢梁41上位于与隔板12连接的部位的上翼板和下翼板均与腹板分离，钢管柱42与隔板12的外侧面连接。
这种隔板贯通节点受力明确、构造简单而且工厂预制率高，能够解决内隔板节点要求柱截面大、重复焊接应力大以及外隔板节点的凸角问题，适用于冷成型钢管与钢梁节点的连接。
请参阅图3，作为本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的一种具体实施方式，抗冲击节点还包括传递连杆30，传递连杆30设于连接盒体10内，且至少一端与连接盒体10内壁固定连接。
在连接盒体10体积较大时，传递连杆30能够帮助将连接盒体10上的冲击力传递至非牛顿液体内部，进一步提升抗震性能。
传递连杆30上设有若干间隔设置的环状凸起31，能够增大传递连杆30与非牛顿液体的作用面积，增强冲击力的传递效果。
请参阅图3，作为本发明提供的非牛顿液体填充的抗冲击节点的一种具体实施方式，连接盒体10上设有用于向连接盒体10内部灌注非牛顿液体的灌注孔，以方便生产制造。灌注孔为螺孔，螺孔上设有封孔螺栓14，封孔螺栓14的螺帽与连接盒体10密封焊接。
本发明的另一目的在于：提供一种抗冲击建筑物，包括前述的非牛顿液体填充的抗冲击节点。
本发明提供的抗冲击建筑物的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过采用上述的抗冲击节点，能够在保证抗震性能的同时，方便安装和后期维护，有效降低建设成本。
本发明的另一目的在于：提供一种抗冲击节点的构筑方法，包括以下步骤：
将下隔板与下部柱构件连接；
将管筒11置于下隔板上部，并将管筒11下口与下隔板密封连接；
对下隔板和管筒11内部进行防渗处理；
向管筒11中注满非牛顿液体；
将上隔板置于管筒11上部，并将上隔板与管筒11上口密封连接；
将其他建筑结构构件与下隔板、管筒11及上隔板连接。
本发明提供的抗冲击节点的构筑方法的有益效果在于：与现有技术相比，能够方便地对抗冲击节点进行生产和安装，降低建设成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于，包括：
连接盒体(10)，内部填充非牛顿液体，外部用于与建筑结构构件连接形成抗冲击节点。
2.如权利要求1所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于，还包括：
防渗层(20)，设在所述连接盒体(10)内，用于防止非牛顿液体渗出所述连接盒体(10)。
3.如权利要求1所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于：所述连接盒体(10)为长方体结构，外部设有用于与所述建筑结构构件连接的连接面，所述连接盒体(10)为金属构件，所述建筑结构构件包括型钢制成的梁或柱。
4.如权利要求1或3所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于：所述连接盒体(10)包括管筒(11)和两个隔板(12)，两个所述隔板(12)分别与所述管筒(11)的上底和下底密封连接，所述隔板(12)用于与建筑结构构件连接。
5.如权利要求4所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于：所述隔板(12)的边缘凸出于所述管筒(11)的外周。
6.如权利要求5所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于：所述抗冲击节点还包括建筑结构构件，所述建筑结构构件包括工字钢梁(41)和钢管柱(42)，所述工字钢梁的上翼板和下翼板分别与两个所述隔板(12)的边缘连接，所述工字钢梁(41)的腹板与所述管筒(11)连接，且所述工字钢梁(41)上位于与所述隔板(12)连接的部位的上翼板和所述下翼板均与所述腹板分离，所述钢管柱(42)与所述隔板(12)的外侧面连接。
7.如权利要求1所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于：所述抗冲击节点还包括：
传递连杆(30)，设于所述连接盒体(10)内，且至少一端与所述连接盒体(10)内壁固定连接。
8.如权利要求7所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于：所述传递连杆(30)上设有若干间隔设置的环状凸起(31)。
9.如权利要求1所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点，其特征在于：所述连接盒体(10)上设有用于向所述连接盒体(10)内部灌注非牛顿液体的灌注孔，所述灌注孔为螺孔，所述螺孔上设有封孔螺栓(14)，所述封孔螺栓(14)的螺帽与所述所述连接盒体(10)密封焊接。
10.一种抗冲击建筑物，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的非牛顿液体填充的抗冲击节点。
11.一种抗冲击节点的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
将下隔板与下部柱构件连接；
将管筒(11)置于下隔板上部，并将管筒(11)下口与下隔板密封连接；
对下隔板和管筒(11)内部进行防渗处理；
向管筒(11)中注满非牛顿液体；
将上隔板置于管筒(11)上部，并将上隔板与管筒(11)上口密封连接；
将其他建筑结构构件与所述下隔板、所述管筒(11)及所述上隔板连接。
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