CN111005448A - 一种用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，包括钢柱和与钢柱侧缘连接的水平的钢梁，钢梁的端部与钢柱侧缘之间连接有T形耗能板，钢柱的内部与钢梁连接节点对应的位置设有加强支承结构，T形耗能板包括与钢柱的侧缘螺栓连接的端板和与钢梁水平方向的外缘螺栓连接的横板，端板与横板之间双侧焊接固定，横板从连接端向外侧依次设有扩翼段、板宽缩小的防屈曲约束段和外翼连接段，外翼连接段设有若干连接孔，扩翼段与端板同宽度并且扩翼段的宽度大于外翼连接段的宽度，防屈曲约束段的宽度小于外翼连接段的宽度，扩翼段的宽度向防屈曲约束段方向逐减，并且防屈曲约束段两端的外缘分别与扩翼段未端外缘和外翼连接段前端的外缘凹弧过渡连接。

Description

一种用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点
技术领域
本发明涉及建筑用钢结构框架梁柱节点连接技术，特别涉及一种用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点。
背景技术
钢框架结构梁柱节点用于框架中连接钢梁和钢柱，并承受由钢梁和钢柱传递来的弯矩剪力，受力相对集中，在结构中起着重要的作用。同时它还直接影响到整个结构的安全性、可靠性及经济指标。由于早先钢结构建筑的节点多使用纯焊接连接节点或栓焊混合连接节点。这类节点具有延性小，对焊接质量要求高等特点，在强震作用下，上下缘的焊缝一旦出现断裂，大量梁柱节点和部分构件会发生屈服、屈曲、破坏，使钢框架恢复力退化，产生无法恢复的塑性变形，再加上P-Δ效应，导致结构失去承受竖向荷载的能力，发生部分动力失稳，局部乃至整体倒塌。因此，对于目前钢结构建筑来说，通过对钢结构梁柱连接处节点的研究，设计出耗能更高、稳定性更好的节点来防止节点在地震作用下发生脆性断裂破坏和其它方式的破坏，从而改良节点的抗震性能是很有必要的。基于此现象，研究人员对震后节点的破坏形式及破坏原因进行了深入研究，并提出了各种类型的新型抗震梁柱连接节点，其中最主要的手段是将梁柱连接节点处塑性铰外移，将损伤控制在节点连接区域以外，以免造成复杂的梁柱连接区域发生脆性破坏。人为改变塑性铰的位置，将塑性铰外移至节点连接区域以外的节点是目前国内外研究较多的损伤控制梁柱节点，在节点形式上主要分为加强型节点和削弱型节点。其目的均为将节点损伤控制在节点薄弱区域以外，避免节点发生脆性破坏。
发明内容
本发明针对现有技术中钢框架结构连接节点处容易地震失效的问题，提供一种用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，在连接节点处的连接板结构中设置防屈曲约束结构，以提高梁柱节点耗能并实现塑性铰外移。
本发明的目的是这样实现的，一种用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，包括竖向设置的钢柱和与钢柱侧缘连接的水平的钢梁，所述钢梁的端部与钢柱侧缘之间连接有T形耗能板，所述钢柱的内部与钢梁连接节点对应的位置设有加强支承结构，其特征在于，所述T形耗能板包括与钢柱的侧缘螺栓连接的端板和与钢梁水平方向的外缘螺栓连接的横板，所述端板与横板之间双侧焊接固定，所述横板从连接端向外侧依次设有扩翼段、板宽缩小的防屈曲约束段和外翼连接段，所述外翼连接段设有若干连接孔，所述扩翼段与端板同宽度并且扩翼段的宽度大于外翼连接段的宽度，所述防屈曲约束段的宽度小于外翼连接段的宽度，所述扩翼段的宽度向防屈曲约束段方向逐减，并且防屈曲约束段两端的外缘分别与扩翼段未端外缘和外翼连接段前端的外缘凹弧过渡连接。
本发明的钢结构梁柱连接的耗能框架节点，将T形耗能板设置成扩翼段、防屈曲约束段和外翼连接段，扩翼段直接用于加强钢梁和钢柱连接节点处的连接强度以防止强震作用下发生破坏性塑性变形或断裂，外翼连接段用于T形耗能板与钢梁的加固连接，板宽缩小的防屈曲约束段为T形耗能板的强度削弱段，实现塑性铰外移的目的，T形耗能板从连接节点处向外侧宽度逐渐缩小并过渡至宽度最小的防屈曲约束段，实现塑性铰的平稳外移，有效防止强震冲击作用下，塑性铰提前发生。
为有效防止T形耗能板提前屈曲失效，所述防屈曲约束段的外表面设有盖板，所述防屈曲约束段外侧缘对应的盖板与钢梁的侧缘之间螺栓连接，并且盖板与钢梁的螺栓连接部位设有垫块。
为降低外翼连接段螺栓连接孔对板面强度的消弱作用，所述钢梁沿长度方向设有至少两排连接孔，两排连接孔之间交错等间距排布。
为进一步优化T形耗能板的结构尺寸，所述钢柱与钢梁连接的竖侧的宽度为D0，扩翼段和端板的宽度为D，防屈曲约束段的最小宽度为D1，外翼连接段的宽度为D2，则: D=(0.8～1)D0， D1=(0.4～0.6)D,D2=(0.7～0.8)D；所述横板的长度L1=(3～6)D ，所述扩翼段的长度L2=（0.6～1）D1，所述防屈曲约束段的长度L3=（2～4) L2，所述T形耗能板的端板和横板厚度t相同，并且厚度t为钢梁型钢壁厚的1.5～2倍。
为进一步加强梁、柱连接节点处的连接强度，所述端板与横板连接的直角转角处焊固有厚度大于T形耗能板厚度的加强筋板。
作为本发明的一种优选，所述钢梁与钢柱采用H型钢。
附图说明
图1为本发明用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点的连接结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为化T形耗能板的立体图。
图4为化T形耗能板俯视图。
图5为实施例2中的钢结构框架的梁柱连接示意图。
图6、图7、图8、图9分别为图5中的节点a、b、c、d采用本发明的钢结构梁柱连接的耗能框架节点结构的示意图。
其中，1钢柱；2钢梁；3T形耗能板；301横板；301A扩翼段；301B防屈曲约束段；301C外翼连接段；302端板；303加强筋板；4盖板；5垫块；6抗剪板；7、7’加强板。
具体实施方式
实施例1
如图1—4所示，为本发明的用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，包括竖向设置的钢柱1和与钢柱1侧缘连接的水平的钢梁2，钢梁的端部与钢柱1侧缘之间连接有T形耗能板3，钢柱1的内部与钢梁2连接节点对应的位置设有加强支承结构，本实施例中的钢梁和钢柱均采用符合《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-2015）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）的Q235B的H型钢，在钢柱1内部与钢梁2连接节点对应的钢柱1的H型钢内部设置的加强支承结构包括H型钢的腹板两侧垂直支承的横向的强加板7和贴合在腹板两侧的竖向的加强板7’；本实施例的T形耗能板3包括与钢柱1的侧缘螺栓连接的端板302和与钢梁2水平方向的外缘螺栓连接的横板301，端板302与横板301之间双侧焊接固定，这确保焊接强度，焊缝高度须大于10mm，301横板从连接端向外侧依次设有扩翼段301A、板宽缩小的防屈曲约束段301B和外翼连接段301C，外翼连接段301C设有若干连接孔，扩翼段301C与端板302同宽度并且扩翼段301A的宽度大于外翼连接段301C的宽度，防屈曲约束段301B的宽度小于外翼连接段301C的宽度，扩翼段301A的宽度向防屈曲约束段301B方向逐减，并且防屈曲约束段301B两端的外缘分别与扩翼段301A未端外缘和外翼连接段301C前端的外缘凹弧过渡连接。
本发明的钢结构梁柱连接的耗能框架节点，将T形耗能板3设置成扩翼段301A、防屈曲约束段301B和外翼连接段301C，扩翼段301A直接用于加强钢梁2和钢柱1连接节点处的连接强度以防止强震作用下发生破坏性塑性变形或断裂，外翼连接段301C用于T形耗能板3与钢梁2的加固连接，板宽缩小的防屈曲约束段301B为T形耗能板3的强度削弱段，实现塑性铰外移的目的，T形耗能板3从连接节点处向外侧宽度逐渐缩小并过渡至宽度最小的防屈曲约束段，实现塑性铰的平稳外移，有效防止强震冲击作用下，塑性铰提前发生。
为有效防止T形耗能板3提前屈曲失效，防屈曲约束段301B的外表面设有盖板4，防屈曲约束段301B外侧缘对应的盖板4与钢梁2的侧缘之间螺栓连接，并且盖板4与钢梁2的螺栓连接部位设有垫块5。
为降低外翼连接段301C螺栓连接孔对板面强度的消弱作用，钢梁沿长度方向设有至少两排连接孔，两排连接孔之间交错等间距排布。
为进一步优化T形耗能板3的结构尺寸，钢柱1与钢梁2连接的竖侧的宽度为D0，扩翼段301A 和端板302的宽度为D，防屈曲约束段301B的最小宽度为D1，外翼连接段301C的宽度为D2，则: D=(0.8～1)D0， D1=(0.4～0.6)D,D2=(0.7～0.8)D；横板301的长度L1=(3～6)D，扩翼段301A的长度L2=（0.6～1）D1，防屈曲约束段301B的长度L3=（2～4) L2，T形耗能板3的端板302和横板301厚度t相同，并且厚度t为钢梁型钢厚度的1.5～2倍。
为进一步加强梁、柱连接节点处的连接强度，端板302与横板301连接的直角转角处焊固有厚度大于T形耗能板3厚度的加强筋板303。另外，为提高连接节点处的抗剪能力，在钢梁2端部的腹板处设置抗剪板6，该抗剪板6与钢梁螺栓连接，抗剪板6的端部与钢柱焊接连接。
实施例2
本实施例为实施例1的用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点在如图5所示的钢结构框架结构中不同位置处的梁柱连接节点a、b、c、d处的具体连接形式，如图6～9所示，分别依次示出了图5中a、b、c、d处节点的具体结构形式。

Claims (6)

1.一种用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，包括竖向设置的钢柱和与钢柱侧缘连接的水平的钢梁，所述钢梁的端部与钢柱侧缘之间连接有T形耗能板，所述钢柱的内部与钢梁连接节点对应的位置设有加强支承结构，其特征在于，所述T形耗能板包括与钢柱的侧缘螺栓连接的端板和与钢梁水平方向的外缘螺栓连接的横板，所述端板与横板之间双侧焊接固定，所述横板从连接端向外侧依次设有扩翼段、板宽缩小的防屈曲约束段和外翼连接段，所述外翼连接段设有若干连接孔，所述扩翼段与端板同宽度并且扩翼段的宽度大于外翼连接段的宽度，所述防屈曲约束段的宽度小于外翼连接段的宽度，所述扩翼段的宽度向防屈曲约束段方向逐减，并且防屈曲约束段两端的外缘分别与扩翼段未端外缘和外翼连接段前端的外缘凹弧过渡连接。
2.根据权利要求1所述的用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，其特征在于，所述防屈曲约束段的外表面设有盖板，所述防屈曲约束段外侧缘对应的盖板与钢梁的侧缘之间螺栓连接，并且盖板与钢梁的螺栓连接部位设有垫块。
3.根据权利要求2所述的用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，其特征在于，所述钢梁沿长度方向设有至少两排连接孔，两排连接孔之间交错等间距排布。
4.根据权利要求2所述的用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，其特征在于，所述钢柱与钢梁连接的竖侧的宽度为D0，扩翼段和端板的宽度为D，防屈曲约束段的最小宽度为D1，外翼连接段的宽度为D2，则: D=(0.8～1)D0， D1=(0.4～0.6)D,D2=(0.7～0.8)D；所述横板的长度L1=(3～6)D ，所述扩翼段的长度L2=（0.6～1）D1，所述防屈曲约束段的长度L3=（2～4)L2，所述T形耗能板的端板和横板厚度t相同，并且厚度t为钢梁型钢厚度的1.5～2倍。
5.根据权利要求2所述的用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，其特征在于，所述端板与横板连接的直角转角处焊固有厚度大于T形耗能板厚度的加强筋板。
6.根据权利要求2所述的用于钢结构梁柱连接的耗能框架节点，其特征在于，所述钢梁与钢柱采用H型钢。
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