CN110359568A - 一种通过套管连接的高延性frp梁柱节点 - Google Patents

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吴震
尹向东
王沿
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Abstract

本发明公开了一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,属于土木建筑技术领域,包括FRP柱、FRP梁、端板、套管、穿入螺栓、高强摩擦型螺栓和环氧树脂胶,端板设有一对,且一对端板分别连接于FRP柱的左右两侧,FRP柱的左右两侧和一对端板均开设有四对第一常规螺栓圆孔,穿入螺栓设有四对,且四对穿入螺栓分别螺纹连接于四对第一常规螺栓圆孔之间,套管焊接在一个端板的右端,套管插接于FRP梁内,FRP梁与套管之间通过环氧树脂胶和高强摩擦型螺栓连接,高强摩擦型螺栓设有多个,FRP梁与套管的上下表面和侧表面均开设有多个第二常规螺栓圆孔,可防止罕遇地震作用下FRP梁或FRP柱在节点区发生脆性破坏。

Description

一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点
技术领域
本发明涉及土木建筑技术领域,更具体地说,涉及一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点。
背景技术
FRP,纤维增强复合塑料,是英文(Fiber Reinforced Plastics)的缩写,现有CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等。中文中玻璃钢指的就是GFRP。FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能材料。其中GFRP根据所使用的树脂品种不同,有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢等种类。一般FRP具有质轻而硬,不导电,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀等特性。随着社会科学技术的进步,土木工程结构学科的发展,在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展,而FRP以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求,正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中,受到结构工程界广泛关注。
梁柱节点是框架结构的关键部位,在地震作用下,最薄弱最容易受损的部位就是框架的梁柱节点,节点的破坏会导致整个框架结构失去承载力,因此,节点的力学性能决定了整个框架结构的抗震性能,但是现有的梁柱节点不具有更好的延性和耗能能力。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,可防止罕遇地震作用下FRP梁或FRP柱在节点区发生脆性破坏。
2.技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案:
一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,包括FRP柱、FRP梁、端板、套管、穿入螺栓、高强摩擦型螺栓和环氧树脂胶,所述端板设有一对,且一对端板分别连接于FRP柱的左右两侧,所述FRP柱的左右两侧和一对端板均开设有四对第一常规螺栓圆孔,所述穿入螺栓设有四对,且四对穿入螺栓分别螺纹连接于四对第一常规螺栓圆孔之间,所述套管焊接在一个端板的右端,所述套管插接于FRP梁内,所述FRP梁与套管之间通过环氧树脂胶和高强摩擦型螺栓连接,所述高强摩擦型螺栓设有多个,所述FRP梁与套管的上下表面和侧表面均开设有多个第二常规螺栓圆孔,且多个高强摩擦型螺栓分别螺纹连接于多个第二常规螺栓圆孔之间,可防止罕遇地震作用下FRP梁或FRP柱在节点区发生脆性破坏。
进一步的,所述FRP柱为方形空心FRP柱,所述FRP梁为方形空心FRP梁。
进一步的,所述套管与端板之间采用坡口全熔透焊缝连接,且焊缝尺寸为5-10mm。
进一步的,所述套管的中轴线与FRP梁的中轴线对准。
进一步的,所述FRP梁与套管之间通过环氧树脂胶进行胶接,且FRP梁与套管之间再通过高强摩擦型螺栓加固。
进一步的,所述通过FRP梁上下表面的高强摩擦型螺栓与通过侧表面的高强摩擦型螺栓错开排列。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的优点在于:
(1)本方案套管与FRP梁之间通过环氧树脂胶胶接和使用高强摩擦型螺栓加固是本发明的核心所在。
(2)用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点是一种抗震性能比较好的新型节点,这种节点是把钢管作为套管插入FRP型材中,钢管外侧通过环氧树脂胶粘接和高强摩擦型螺栓连接而实现的梁柱节点,经研究发现这种节点的弯矩-转角曲线介于刚接和铰接之间,属半刚性节点,即梁柱间存在相对转动,既有较强的刚度,又由于采用端板和高强摩擦型螺栓连接而具有良好的延性和变形,因此是一种抗震性能比较好的节点形式。
(3)由于使用了高强钢端板和高强螺栓,其抗弯、抗剪及抗拉能力均得到显著提升,该新型FRP结构梁柱节点可以通过连接套管端板的屈服和高强摩擦型螺栓的摩擦滑动进一步提高节点的延性变形能力和耗能能力,因此该新型FRP结构梁柱节点在罕遇地震作用下具有很强的延性变形能力和耗能能力。
(4)由于该FRP梁柱节点在梁柱构件上均未出现焊接裂缝,因此也就避免了罕遇地震作用下FRP梁柱在焊接部位发生脆性破坏的可能。
(5)通过组装的方式,使抗震能力从材料转移到整个节点,改善了FRP梁柱节点的延性,从而避免了FRP材料提前发生脆性破坏。
(6)由于采用组装方式,充分利用了各种材料的受力性能,有效地减小了节点的截面尺寸,使其形体变得更加纤细、美观。
(7)此外,该节点还具有施工方便震后修复工作简单快捷且修复成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖视图;
图3为图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图。
图中标号说明:
1 FRP柱、2 FRP梁、3端板、4套管、5穿入螺栓、6高强摩擦型螺栓、7环氧树脂胶、8第一常规螺栓圆孔、9第二常规螺栓圆孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“之间”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件之内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例:
请参阅图1-3,一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,包括FRP柱1、FRP梁2、端板3、套管4、穿入螺栓5、高强摩擦型螺栓6和环氧树脂胶7,FRP柱1为方形空心FRP柱,FRP梁2为方形空心FRP梁,端板3设有一对,且一对端板3分别连接于FRP柱1的左右两侧,FRP柱1的左右两侧和一对端板3均开设有四对第一常规螺栓圆孔8,穿入螺栓5设有四对,且四对穿入螺栓5分别螺纹连接于四对第一常规螺栓圆孔8之间,端板3通过穿入螺栓5与FRP柱1进行连接,连接牢固;
套管4焊接在位于右侧的端板3的右端,套管4与端板3之间采用坡口全熔透焊缝连接,套管4插接于FRP梁2内,套管4的中轴线与FRP梁2的中轴线对准,FRP梁2与套管4之间通过环氧树脂胶7和高强摩擦型螺栓6连接,FRP梁2与套管4之间通过环氧树脂胶7进行胶接,且FRP梁2与套管4之间再通过高强摩擦型螺栓6加固,套管4通过环氧树脂胶7粘接实现与FRP梁2的连接,经研究发现这种节点的弯矩-转角曲线介于刚接和铰接之间,属半刚性节点,即梁柱间既可相对转动,又有较强的刚度。
高强摩擦型螺栓6设有多个,高强摩擦型螺栓6起良好的加固作用,同时罕遇地震时又可通过摩擦滑动进行耗能,FRP梁2与套管4的上下表面和侧表面均开设有多个第二常规螺栓圆孔9,且多个高强摩擦型螺栓6分别螺纹连接于多个第二常规螺栓圆孔9之间,通过FRP梁2上下表面的高强摩擦型螺栓6与通过侧表面的高强摩擦型螺栓6错开排列,端板3为高强钢端板,穿入螺栓5和高强摩擦型螺栓6均为高强螺栓,其抗弯、抗剪及抗拉能力均得到显著提升,该新型FRP结构梁柱节点在罕遇地震作用下具有很强的延性变形能力和耗能能力。
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之内,根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,包括FRP柱(1)、FRP梁(2)、端板(3)、套管(4)、穿入螺栓(5)、高强摩擦型螺栓(6)和环氧树脂胶(7),其特征在于:所述端板(3)设有一对,且一对端板(3)分别连接于FRP柱(1)的左右两侧,所述FRP柱(1)的左右两侧和一对端板(3)均开设有四对第一常规螺栓圆孔(8),所述穿入螺栓(5)设有四对,且四对穿入螺栓(5)分别螺纹连接于四对第一常规螺栓圆孔(8)之间,所述套管(4)焊接在一个端板(3)的右端,所述套管(4)插接于FRP梁(2)内,所述FRP梁(2)与套管(4)之间通过环氧树脂胶(7)和高强摩擦型螺栓(6)连接,所述高强摩擦型螺栓(6)设有多个,所述FRP梁(2)与套管(4)的上下表面和侧表面均开设有多个第二常规螺栓圆孔(9),且多个高强摩擦型螺栓(6)分别螺纹连接于多个第二常规螺栓圆孔(9)之间。
2.根据权利要求1所述的一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,其特征在于:所述FRP柱(1)为方形空心FRP柱,所述FRP梁(2)为方形空心FRP梁。
3.根据权利要求1所述的一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,其特征在于:所述套管(4)与端板(3)之间采用坡口全熔透焊缝连接,且焊缝尺寸为5-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,其特征在于:所述套管(4)的中轴线与FRP梁(2)的中轴线对准。
5.根据权利要求1所述的一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,其特征在于:所述FRP梁(2)与套管(4)之间通过环氧树脂胶(7)进行胶接,且FRP梁(2)与套管(4)之间再通过高强摩擦型螺栓(6)加固。
6.根据权利要求1所述的一种通过套管连接的高延性FRP梁柱节点,其特征在于:所述通过FRP梁(2)上下表面的高强摩擦型螺栓(6)与通过侧表面的高强摩擦型螺栓(6)错开排列。
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