CN111021537B - 一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置 - Google Patents

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Abstract

一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，所述装置包括钢框架柱和刚接在钢框架柱一侧形成的悬臂短梁，以及拼接在悬臂短梁另一端的连接梁，所述连接梁和悬臂短梁的翼缘及腹板拼接处均通过耗能连接组件连接，且所述连接梁和悬臂短梁翼缘拼接处内侧还设置有U型钢阻尼器；所述连接梁腹板的两侧对称位置分别设置有一组锚固板，且所述钢框架柱和锚固板的上下两侧之间均通过沿水平方向设置的预应力钢筋连接。本发明U型钢阻尼器在悬臂短梁和连接梁拼接处耗能，确保梁柱主体保持弹性不被破坏；且构造简单，大部分采用螺栓连接，模块化程度高，易于拆卸替换修复，施工便捷，符合建筑行业的发展趋势；同时预应力钢筋可提供自恢复力，具有理想的自复位效果。

Description

一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置
技术领域
本发明涉及建筑结构消能减震技术领域，尤其涉及一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置。
背景技术
近年来，国内外学者陆续提出以新型耗能自复位结构来解决震后建筑物因残余变形过大而倒塌的问题，使建筑物具有恢复功能，在震后能够恢复正常使用，这一提议引起了国际地震工程届的高度重视和深入研究。
钢结构具有强度高、抗震性能好、建设周期短等优点，被广泛应用于各类建筑中；梁柱节点是钢结构中的关键的部件，它保证了梁柱的协同工作，并使结构形成了整体，但传统的钢结构梁柱节点依靠构件本身发生塑性变形耗能，自复位能力差，在地震中容易发生塑性变形且难以修复。
自复位节点是一种能在地震作用后使变形结构恢复的节点，自复位节点的设计采用延性连接的理念，在地震力作用下，放松节点的连接约束，使结构能产生较大变形，释放地震产生的能量，避免构件产生不可逆的破坏。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有结构合理、耗能能力强、自复位能力强、制作组装方便、可更换修复等特点的一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，所述装置包括钢框架柱和刚接在钢框架柱一侧形成的悬臂短梁，以及拼接在悬臂短梁另一端的连接梁，所述连接梁和悬臂短梁的翼缘及腹板拼接处均通过耗能连接组件连接，且所述连接梁和悬臂短梁的翼缘拼接处内侧还设置有U型钢阻尼器；所述连接梁腹板的两侧对称位置分别设置有一组锚固板，且所述钢框架柱和锚固板的上下两侧之间均通过沿水平方向设置的预应力钢筋连接。
进一步的，所述耗能连接组件包括分别设置在悬臂短梁与连接梁上下翼缘外侧之间、悬臂短梁与连接梁腹板之间的连接板，和将连接板两侧分别连接在悬臂短梁和连接梁上的高强螺栓。
进一步的，所述连接板与悬臂短梁连接一侧的表面设置有圆形螺栓孔，且所述连接板与连接梁连接一侧的表面设置有长条形螺栓孔。
进一步的，所述U型钢阻尼器采用q235钢材制成；所述连接板均采用屈服强度不低于235Mpa的钢材制成。
进一步的，所述钢框架柱内侧与悬臂短梁上下翼缘对应位置分别设置一组加劲肋。
进一步的，所述锚固板内侧设置有一组加劲肋。
进一步的，所述钢框架柱、悬臂短梁和连接梁均为H型钢结构。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明中U型钢阻尼器设置在悬臂短梁和连接梁拼接处耗能，确保梁柱主体保持弹性不发生破坏；
2、本发明构造简单，大部分采用螺栓连接，模块化安装程度高，适合现场装配，施工方便快捷，而且易于拆卸替换修复，符合建筑行业的未来发展趋势；
3、本发明采用的预应力钢筋提供自恢复力，技术成熟，具有非常理想的自复位效果。
附图说明
图1是本发明所提出的一种耗能自复位钢结构梁柱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；
图3是U型钢阻尼器的结构示意图；
图4是连接板的结构示意图。
其中，附图标记：1-钢框架柱、2-悬臂短梁、3-连接梁、4-耗能连接组件、5-U型钢阻尼器、11-钢框架柱加劲肋、31-锚固板、32-连接梁加劲肋、41-连接板、42-高强螺栓、43-圆形螺栓孔、44-长条形螺栓孔。
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耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置的一个实施例的具体结构。该装置包括钢框架柱1、悬臂短梁2、连接梁3、耗能连接组件4、U型钢阻尼器5、上预应力钢筋6和下预应力钢筋7。
本实施例中，所述钢框架柱1、悬臂短梁2和连接梁3均为H型钢结构；所述悬臂短梁2的左端部焊接在钢框架柱1右侧的中部区域，且在钢框架柱1腹板两侧与悬臂短梁2的上翼缘、下翼缘对应位置处分别设置有一组钢框架柱加劲肋11；所述连接梁3的一端对应拼接在悬臂短梁2的右端部，且所述连接梁3和悬臂短梁2的上翼缘拼接处外侧、腹板拼接处两侧和下翼缘拼接处外侧均通过耗能连接组件4连接，且所述连接梁3和悬臂短梁2的上翼缘和下翼缘拼接处内侧还通过高强螺栓连接有U型钢阻尼器，参见图3，该U型钢阻尼器由q235钢材制成，其开口的两端均设置有水平的连接部，用于高强螺栓连接固定；所述连接梁3腹板的中部区域两侧对称的设置有一组锚固板31，所述锚固板31内侧的中部均设置有一组连接梁加劲肋32，且所述锚固板31的上下两侧与钢框架柱1之间分别设置有上预应力钢筋6和下预应力钢筋7。
所述上预应力钢筋6和下预应力钢筋7均沿水平方向对称的设置在腹板两侧，且腹板两侧的上预应力钢筋6和下预应力钢筋7的左端部均穿过钢框架柱1的右侧与钢框架柱1的左侧连接，右端部则锚固在锚固板31的上下两侧。正常使用时，所述上预应力钢筋6和下预应力钢筋7为装置提供一定抗弯刚度，地震后为装置提供恢复力，使节点在震后具有自复位的能力。
所述耗能连接组件4包括连接在连接梁3和悬臂短梁2的上翼缘外侧之间、腹板两侧之间和下翼缘外侧之间的连接板41和将连接板41的两侧分别固定连接在连接梁3和悬臂短梁2上的高强螺栓42；本实施例中，所述连接板41为矩形结构，且所述连接板41的左侧均匀的设置有四个圆形螺栓孔43，而右侧则均匀的设置有四个长条形螺栓孔44，该种结构的连接板41可使悬臂短梁2和连接梁3之间在地震时发生相对转动，产生相对摩擦，实现第一阶段耗能，且所述连接板41和高强螺栓42均由屈服强度不低于235Mpa的钢材制成；而U型钢阻尼器在正常使用和小震作用下均处于弹性阶段，不参与耗能；中震时悬臂短梁2和连接梁3拼接处发生相对转动，U型钢阻尼器此时产生弹性变形耗能；大震作用下，U型钢阻尼器产生塑性变形，进一步屈服耗能。
本装置在正常状态时，悬臂短梁2和连接梁3的腹板之间连接板41承受剪力，悬臂短梁2和连接梁3的拼接处在组合荷载作用下的反弯点附近，正常使用时几乎不承担弯矩；小震作用下结构处于弹性阶段，上下翼缘连接板41和上预应力钢筋6、下预应力钢筋7共同承担弯矩，U型钢阻尼器不发生变形；中震时悬臂短梁2和连接梁3的翼缘及腹板拼接处发生相对转动，U型钢阻尼器产生弹性变形耗能；大震作用下，U型钢阻尼器产生塑性变形，屈服耗能；同时上预应力钢筋6和下预应力钢筋7提供恢复力，实现自复位。
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 (5)

1.一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述装置包括钢框架柱和刚接在钢框架柱一侧形成的悬臂短梁，以及拼接在悬臂短梁另一端的连接梁，所述连接梁和悬臂短梁的翼缘及腹板拼接处均通过耗能连接组件连接，且所述连接梁和悬臂短梁的翼缘拼接处内侧还设置有U型钢阻尼器；所述连接梁腹板的两侧对称位置分别设置有一组锚固板，且所述钢框架柱和锚固板的上下两侧之间均通过沿水平方向设置的预应力钢筋连接；
所述耗能连接组件包括分别设置在悬臂短梁与连接梁上下翼缘外侧之间、悬臂短梁与连接梁腹板之间的连接板，和将连接板两侧分别连接在悬臂短梁和连接梁上的高强螺栓；
所述连接板与悬臂短梁连接一侧的表面设置有圆形螺栓孔，且所述连接板与连接梁连接一侧的表面设置有长条形螺栓孔。
2.根据权利要求1所述的一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述U型钢阻尼器采用q235钢材制成；所述连接板均采用屈服强度不低于235Mpa的钢材制成。
3.根据权利要求1所述的一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述钢框架柱内侧与悬臂短梁上下翼缘对应位置分别设置一组加劲肋。
4.根据权利要求1所述的一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述锚固板内侧设置有一组加劲肋。
5.根据权利要求1所述的一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述钢框架柱、悬臂短梁和连接梁均为H型钢结构。
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