CN110924539B - 一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置 - Google Patents

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Abstract

一种自复位钢管混凝土柱‑钢梁节点连接装置，包括钢管混凝土柱和通过连接钢板对称连接在钢管混凝土柱两侧的钢梁，以及分别连接在钢梁上下翼缘与钢管混凝土柱柱侧之间的耗能组件，所述钢梁腹板的两侧对称设置有两组间隔一定距离的锚固板，且所述钢管混凝土柱与锚固板的上下两侧之间分别连接有上部预应力钢筋和下部预应力钢筋。梁柱节点通过钢板螺栓连接，局部预应力钢筋穿过柱身锚固在梁端实现自复位，钢梁上下翼缘与柱侧通过L型钢板利用高强螺栓连接，L型钢板、摩擦板和翼缘三者相对摩擦滑动来消耗能量。本发明连接方便，构造简单，且多为螺栓连接，可实现装配化。震后可减震消能、自动复位，可广泛运用到建筑结构的减震消能技术领域。

Description

一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置
技术领域
本发明涉及建筑结构抗震技术领域，尤其涉及一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置。
背景技术
地震是一种突发性自然灾害，往往会给人类带来巨大灾难，导致财产损失、人员伤亡、房屋倒塌。而随着抗震技术的不断发展，传统建筑已经实现“大震不倒”的抗震设防目标，但是传统建筑是通过主要抗侧力构件的塑性变形来消耗地震输入的能量。在震后，建筑出现过大的塑性变形，震后建筑的修复十分困难，而且维修费用高昂，同时还会中断建筑的正常使用。因此，开发残余变形小，易于震后修复的新型抗侧力构件成为必要。
自复位结构的提出是以减少建筑震后残余变形为目的的，该结构能够控制结构的最大变形，在震后能够快速恢复结构的正常使用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种通过自复位的方法减少结构的约束，让结构在地震中随着地震摇摆，吸收地震的能量，利用减震耗能的方式降低地震损害的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置，所述装置包括钢管混凝土柱和通过连接钢板对称连接在钢管混凝土柱两侧的钢梁，以及分别连接在钢梁上下翼缘与钢管混凝土柱柱侧之间的耗能组件，所述钢梁腹板的两侧对称设置有两组间隔一定距离的锚固板，且所述钢管混凝土柱与锚固板的上下两侧之间分别连接有上部预应力钢筋和下部预应力钢筋。
进一步的，所述耗能组件包括分别连接在钢梁上下翼缘和钢管混凝土柱柱侧之间的L型钢板和设置在钢梁上下翼缘与L型钢板之间的摩擦板；所述L型钢板和钢管混凝土柱之间采用螺栓连接，螺栓分别穿过钢管混凝土柱内预留的螺栓导管，使钢管混凝土柱左右两侧的L型钢板通过该螺栓连接。
进一步的，所述L型钢板、摩擦板和钢梁翼缘对应位置开设有长条形孔洞，三者之间采用高强螺栓连接。
进一步的，所述上部预应力钢筋和下部预应力钢筋分别水平穿过钢管混凝土柱内预先设置的预应力钢筋导管，且所述上部预应力钢筋和下部预应力钢筋的两端分别与两侧钢梁腹板上的锚固板连接。
进一步的，所述上部预应力钢筋的左端部锚固在左侧钢梁的近端锚固板的上侧，所述上部预应力钢筋的右端部锚固在右侧钢梁的远端锚固板的上侧；所述下部预应力钢筋的左端部锚固在左侧钢梁的远端锚固板的下侧，所述下部预应力钢筋的右端部锚固在右侧钢梁的近端锚固板的下侧。
进一步的，所述锚固板的内侧均设置有一组加劲肋。
进一步的，所述摩擦板为黄铜板。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明中钢管混凝土柱与钢梁腹板采用螺栓连接，承受剪力，梁的上下翼缘皆与L型钢板利用高强螺栓连接，在正常使用情况下和预应力钢筋一同承受弯矩；在地震作用下，由于梁上下翼缘和L型钢板之间的螺栓孔是贯通的长条形螺栓孔，梁柱之间可发生相对转动，在发生转动时，连接L型钢板和翼缘的螺栓在长条形孔洞内发生滑动，L型钢板、摩擦板和钢梁翼缘三者之间发生相对滑动，三者摩擦来消耗地震能量，预应力钢筋在震后提供自动恢复到原始位置上的自恢复力；本发明连接方法大部分采用螺栓连接，适合现场装配，施工方便快捷，符合建筑行业的未来发展趋势，具有非常理想的技术效果。
附图说明
图1是本发明所提出的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置一个实施例的整体结构示意图；
图2是图1的正面结构示意图。
其中，附图标记：1-钢管混凝土柱、2-钢梁、3-耗能组件、4-上部预应力钢筋、5-下部预应力钢筋、11-连接钢板、12-腹板螺栓、13-螺栓导管、14-预应力钢筋导管、21-钢梁腹板、22-锚固板、23-锚具、24-加劲肋、31-L型钢板、32-摩擦板、33-螺栓、34-高强螺栓、35-长条形孔洞。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”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。
参见图1和图2，给出了本发明所提出的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置的一个实施例的具体结构。该装置包括钢管混凝土柱1、钢梁2、耗能组件3、上部预应力钢筋4和下部预应力钢筋5。
所述钢管混凝土柱1的左右两侧均焊接有两块连接钢板11，所述连接钢板11分别位于钢梁腹板21的两侧，且在连接钢板11和钢梁腹板21的相应位置开设有螺栓孔，连接钢板11和钢梁腹板21通过三组腹板螺栓12连接，用于承受结构的剪力。
所述耗能组件3包括连接在钢管混凝土柱1的柱侧和钢梁2的上下翼缘之间的L型钢板31，所述L型钢板31与钢梁2的上下翼缘之间还设置有摩擦板32，所述L型钢板31与钢管混凝土柱1之间通过两组螺栓33连接，所述螺栓33分别穿过钢管混凝土柱1内预留的螺栓导管13，并与另一侧对应的L型钢板31连接；所述L型钢板31、摩擦板32和钢梁2的上下翼缘对应的位置上开设有两排与钢梁平行的长条形孔洞35，L型钢板31和摩擦板32通过四组高强螺栓34经所述长条形孔洞35与钢梁2的上下翼缘连接；本实施例中，所述摩擦板32为黄铜板。
所述钢梁腹板21的两侧对称设置有两组锚固板22，两组锚固板22之间间隔一定距离，且所述锚固板22与钢梁腹板21及上下翼缘均垂直；所述上部预应力钢筋4和下部预应力钢筋5分别水平穿过钢管混凝土柱1内预先设置的预应力钢筋导管14，且所述上部预应力钢筋4和下部预应力钢筋5的两端分别与两侧钢梁2上的锚固板22连接；所述上部预应力钢筋4的左端部通过锚具23锚固在左侧钢梁腹板21上的近端锚固板22的上侧，所述上部预应力钢筋4的右端部通过锚具23锚固在右侧钢梁腹板21上的远端锚固板22的上侧；所述下部预应力钢筋5的左端部通过锚具23锚固在左侧钢梁腹板21上的远端锚固板22的下侧，所述下部预应力钢筋5的右端部通过锚具23锚固在右侧钢梁腹板21上的近端锚固板22的下侧，所述钢梁腹板21的两侧均设置有上述结构的预应力钢筋。所述上部预应力钢筋4和下部预应力钢筋5用于承受结构的弯矩，在震后提供梁柱恢复到原始位置上的自恢复力。
所述每个锚固板22的内侧均设置有一组加劲肋24，本实施例中，所述每个锚固板22上设置有三个加劲肋24，正常情况下，该加劲肋24在每个锚固板22上的数量应不少于三个。
在结构正常使用时，钢管混凝土柱1和两侧钢梁2之间的连接钢板11承受剪力，耗能组件3和上部预应力钢筋4及下部预应力钢筋5一同承受弯矩；在地震作用下，梁柱节点可发生相对滑动，钢梁2上下翼缘、摩擦板32和L型钢板31之间相对摩擦移动消耗外界输入的能量，预应力钢筋提供恢复原位的自恢复力，实现自复位；本装置在反复荷载作用下仍能保持弹性变形，在震后能够迅速恢复使用，无需修复。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置，其特征在于：所述装置包括钢管混凝土柱和通过连接钢板对称连接在钢管混凝土柱两侧的钢梁，以及分别连接在钢梁上下翼缘与钢管混凝土柱柱侧之间的耗能组件，钢梁腹板的两侧对称设置有两组间隔一定距离的锚固板，且所述钢管混凝土柱与锚固板的上下两侧之间分别连接有上部预应力钢筋和下部预应力钢筋；
所述上部预应力钢筋的左端部锚固在左侧钢梁的近端锚固板的上侧，所述上部预应力钢筋的右端部锚固在右侧钢梁的远端锚固板的上侧；所述下部预应力钢筋的左端部锚固在左侧钢梁的远端锚固板的下侧，所述下部预应力钢筋的右端部锚固在右侧钢梁的近端锚固板的下侧。
2.根据权利要求1所述的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置，其特征在于：所述耗能组件包括分别连接在钢梁上下翼缘和钢管混凝土柱柱侧之间的L型钢板和设置在钢梁上下翼缘与L型钢板之间的摩擦板；所述L型钢板和钢管混凝土柱之间采用螺栓连接，螺栓分别穿过钢管混凝土柱内预留的螺栓导管，使钢管混凝土柱左右两侧的L型钢板通过该螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置，其特征在于：所述L型钢板、摩擦板和钢梁翼缘对应位置开设有长条形孔洞，三者之间采用高强螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置，其特征在于：所述上部预应力钢筋和下部预应力钢筋分别水平穿过钢管混凝土柱内预先设置的预应力钢筋导管，且所述上部预应力钢筋和下部预应力钢筋的两端分别与两侧钢梁腹板上的锚固板连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置，其特征在于：所述锚固板的内侧均设置有一组加劲肋。
6.根据权利要求2或3所述的一种自复位钢管混凝土柱-钢梁节点连接装置，其特征在于：所述摩擦板为黄铜板。
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