CN111101597A - 一种装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，包括框架柱和框架梁、梁柱连接板、梁上翼缘连接角钢支座和耗能连接组件，框架梁为断开式，框架梁的上翼缘通过梁上翼缘连接角钢支座与框架柱侧翼缘固定连接，框架梁的腹板通过梁柱连接板与框架柱的侧翼缘固定连接，框架梁的腹板为梯形，其靠近框架柱的一端面为斜面，下翼缘与框架柱的侧翼缘空开一段距离，框架梁的下翼缘通过耗能连接组件与框架柱的侧翼缘相连接，耗能连接组件包括梁下翼缘连接角钢支座、斜置角钢连接件和迷你耗能棒。本发明的梁柱节点，可以有效提高梁柱节点的塑性转动能力，提高节点的耗能能力，减轻建筑主体在强地震过程中的结构性损伤，且易于震后修复，经济高效。

Description

一种装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点
技术领域
本发明涉及钢结构梁柱节点技术领域，特别是一种装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点。
背景技术
梁柱节点是指框架式建筑结构中梁和柱子的交叉点，是钢框架结构体系的重要组成部分，需要较大的塑性转动能力以避免结构的脆性破坏。为了提高梁柱节点的塑性转动能力，其消能减震设计成为了钢结构设计中的关键问题之一。强震作用下整体结构将在梁端产生塑性铰，塑性铰就是一个结构构件在受力时出现某一个截面的材料进入全截面塑性但未破坏，则认为此点为一塑性铰，塑性铰两边的构件能做微小转动。现如今的梁柱节点大多采用螺栓或焊接达到节点固接，此种连接方法使得梁柱节点缺乏塑性转动能力且耗能能力较弱，会使得主体在强地震过程中结构损伤过大，且震后不易修复，将会产生较大的经济损失。
发明内容
针对以上不足，本发明提供了一种装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，可以有效提高梁柱节点的塑性转动能力，提高节点的耗能能力，减轻建筑主体在强地震过程中的结构性损伤，且易于震后修复，经济高效。
本发明的技术方案为：
一种装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，包括框架柱和框架梁，所述框架梁为断开式，其特征在于，还包括梁柱连接板、梁上翼缘连接角钢支座和耗能连接组件，所述框架梁的上翼缘通过梁上翼缘连接角钢支座与框架柱侧翼缘固定连接，所述框架梁的腹板通过梁柱连接板与框架柱的侧翼缘固定连接，所述框架梁的腹板为梯形，其靠近框架柱的一端面为斜面，其下翼缘与框架柱的侧翼缘空开一段距离，所述框架梁的下翼缘通过耗能连接组件与框架柱的侧翼缘相连接，所述耗能连接组件包括梁下翼缘连接角钢支座、斜置角钢连接件和迷你耗能棒，所述梁下翼缘连接角钢支座与框架梁的下翼缘固定连接，所述迷你耗能棒的两端分别通过斜置角钢连接件与梁下翼缘连接角钢支座、框架柱的侧翼缘相连接，所述斜置角钢连接件为直角等腰连接件，其斜边的两点分别抵住梁下翼缘连接角钢支座和框架柱侧翼缘，所述梁下翼缘连接角钢支座、斜置角钢连接件以及框架柱侧翼缘均设有供迷你耗能棒穿过的连接孔，所述迷你耗能棒为圆柱形长直金属棒，其两端外表面设有螺纹，所述迷你耗能棒一端穿过斜置角钢连接件和梁下翼缘连接角钢支座的连接孔，在斜置角钢连接件和梁下翼缘连接角钢支座的两侧以螺母锁定，迷你耗能棒另一端穿过斜置角钢连接件和框架柱侧翼缘的连接孔，在斜置角钢连接件和框架柱侧翼缘的两侧通过螺母锁定。
所述框架梁的腹板单侧设有梁柱连接板，梁柱连接板与框架梁的腹板通过螺栓连接。
所述框架梁腹板的螺栓孔为椭圆形，梁柱连接板的螺栓孔为圆形。
所述梁柱连接板的螺栓孔为椭圆形，框架梁腹板的螺栓孔为圆形。
所述斜置角钢连接件与梁下翼缘连接角钢支座、框架柱侧翼缘之间均通过焊接方式连接。
所述梁下翼缘连接角钢支座与框架梁的下翼缘通过螺栓固定连接。
所述梁上翼缘连接角钢支座的一直角面紧贴框架梁上翼缘，连接方式为螺栓连接，另一直角面紧贴框架柱侧翼缘，其连接方式均为螺栓连接或焊接。
梁柱连接板与框架柱侧翼缘焊接或螺栓连接。
框架柱和框架梁的截面为H型或矩形管或钢-混凝土组合截面。
当所述框架柱和框架梁的截面为H型时，所述框架柱的侧翼缘之间设置加劲肋，所述加劲肋呈左右对称设置。
本发明的梁柱节点包括框架柱和框架梁，框架梁为断开式，框架梁和框架柱之间通过梁柱连接板、梁上翼缘连接角钢支座、耗能连接组件连接，其中，梁柱连接板、梁上翼缘连接角钢支座均为固定式连接，耗能连接组件用于连接框架梁的下翼缘和框架柱的侧翼缘，能产生一定的塑性变形，耗散地震产生的能量。框架梁下翼缘和框架柱侧翼缘这间空开一段距离，用于预留出一定空间给耗能连接组件所产生的塑性变形。梁柱连接板或框架梁的腹板的螺栓孔为水平椭圆孔，这样不会限制耗能连接组件的旋转，同时也能承受框架梁传到框架柱的剪力。具体地，耗能连接组件包括下翼缘连接角钢支座、斜置角钢连接件和迷你耗能棒，迷你耗能棒的两端分别通过斜置角钢连接件与梁下翼缘连接角钢支座、框架柱的侧翼缘相连接。
当小震发生时，本发明的梁柱节点不产生塑性变形，具有适当的稳定性。当中大震变生时，本发明的梁柱节点产生一定的塑性变形，变形集中于迷你耗能棒，整个节点以框架梁的上翼缘与框架柱的连接位置为转动中心，产生小幅度的转动，转动耗散能量，有效防止装配式结构中产生的楼板断裂破坏。此外，本发明在迷你耗能棒两端设置了斜置角钢连接件，可以有效释放迷你耗能棒端部的次弯矩，使得耗能棒的受力状态更接近单轴受力状态，使梁柱节点因具有更好的累积延性和耗能能力。本发明中的迷你耗能棒梁端采用全螺栓连接，可以在强震后可更换已损伤的耗能棒，方便框架结构震后抗震性能的修复。
附图说明
图1为本发明的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点立体图；
图2为本发明的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点正视图；
图3为本发明的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点右视图；
图4为本发明的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点另一视角立体图；
图5为本发明的斜置角钢连接件正视图；
图6为本发明的斜置角钢连接件立体图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
参考图1-图4，本发明的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，包括框架柱1和框架梁2，框架柱1为连续式，框架梁2为断开式，框架柱1和框架梁2的截面均为H型或矩形管或钢-混凝土组合截面，还包括梁柱连接板3、梁上翼缘连接角钢支座5和耗能连接组件。框架梁2的上翼缘通过梁上翼缘连接角钢支座5与框架柱1侧翼缘固定连接，连接方式为：梁上翼缘连接角钢支座5的一直角面紧贴框架梁2上翼缘，连接方式为螺栓连接，另一直角面紧贴框架柱1侧翼缘，其连接方式均为螺栓连接或焊接。
框架梁2的腹板通过梁柱连接板3与框架柱1的侧翼缘固定连接，框架梁2的腹板一侧设有梁柱连接板3，连接方式为：梁柱连接板3与框架梁2的腹板通过螺栓连接，梁柱连接板3与框架柱1侧翼缘焊接或螺栓连接。特别的，梁柱连接板3或框架梁2的腹板的螺栓孔为椭圆形，另一个板件的螺栓孔为圆形。由于两者之一的螺栓孔是椭圆孔，两者可发生相对水平滑移，而不发生竖向滑动。通过此两处连接，框架梁2的受到的剪力可传递给框架柱1，同时保证梁柱节点具有足够的承载能力和转动能力。
框架梁2的腹板为梯形，其靠近框架柱1的一端面为斜面，其下翼缘与框架柱1的侧翼缘空开一段距离，用于预留出一定空间给耗能连接组件所产生的塑性变形。框架梁2的下翼缘通过耗能连接组件与框架柱1的侧翼缘相连接，耗能连接组件包括梁下翼缘连接角钢支座6、斜置角钢连接件7和迷你耗能棒4，梁下翼缘连接角钢支座6与梁上翼缘连接角钢支座5的结构相似，梁下翼缘连接角钢支座6与框架梁2的下翼缘通过螺栓固定连接，迷你耗能棒4的两端分别通过斜置角钢连接件7与梁下翼缘连接角钢支座6、框架柱1的侧翼缘相连接。
参考图5和图6，斜置角钢连接件7为直角等腰连接件，其斜边的两点分别抵住梁下翼缘连接角钢支座6和框架柱1的侧翼缘，两者通过焊接方式连接，也可以不焊接直接抵紧。梁下翼缘连接角钢支座6、斜置角钢连接件7以及框架柱1的侧翼缘均设有供迷你耗能棒4穿过的连接孔，迷你耗能棒4为圆柱形长直金属棒，其两端外表面设有螺纹，迷你耗能棒4一端穿过斜置角钢连接件7和梁下翼缘连接角钢支座6的连接孔，在斜置角钢连接件7和梁下翼缘连接角钢支座6的两侧以螺母8锁定，迷你耗能棒4另一端穿过斜置角钢连接件7和框架柱1侧翼缘的连接孔，在斜置角钢连接件7和框架柱1侧翼缘的两侧通过螺母8锁定。
当小震发生时，本发明的梁柱节点不产生塑性变形，具有适当的稳定性。当中大震变生时，本发明的梁柱节点产生一定的塑性变形，变形集中于迷你耗能棒4，整个节点以框架梁2上翼缘与框架柱1侧翼缘连接位置为转动中心，产生小幅度的转动，转动耗散地震所输入的能量，有效防止框架梁2上方的混凝土楼板产生的断裂破坏。梁柱连接板3或框架梁2的腹板上的水平椭圆形螺栓孔，可以有效释放梁柱节点转动造成梁柱连接板3和框架梁2的腹板上的应力，从而防止梁柱连接板3和框架梁2的腹板的损伤。此外，本发明在迷你耗能棒4两端设置了斜置角钢连接件7，可以有效释放迷你耗能棒4端部的次弯矩，使得迷你耗能棒4的受力状态更接近单轴受力状态，使梁柱节点因具有更好的累积延性和耗能能力。
为了加强框架柱1的强度，框架柱1的侧翼缘之间设置加劲肋9，加劲肋9呈左右对称设置。本发明中的梁柱节点采用耗能减震结构，使用兼具承载与耗能的构件，可以有效提高节点的塑性转动能力和耗能能力，且梁柱节点与主体结构采用全螺栓连接，可实现装配式施工，施工便捷，在震后可方便地进行更换，更换后即可恢复到震前的连接强度，修复方便快捷，经济高效。
以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，包括框架柱(1)和框架梁(2)，所述框架梁(2)为断开式，其特征在于，还包括梁柱连接板(3)、梁上翼缘连接角钢支座(5)和耗能连接组件，所述框架梁(2)的上翼缘通过梁上翼缘连接角钢支座(5)与框架柱(1)侧翼缘固定连接，所述框架梁(2)的腹板通过梁柱连接板(3)与框架柱(1)的侧翼缘固定连接，所述框架梁(2)的腹板为梯形，其靠近框架柱(1)的一端面为斜面，其下翼缘与框架柱(1)的侧翼缘空开一段距离，所述框架梁(2)的下翼缘通过耗能连接组件与框架柱(1)的侧翼缘相连接，所述耗能连接组件包括梁下翼缘连接角钢支座(6)、斜置角钢连接件(7)和迷你耗能棒(4)，所述梁下翼缘连接角钢支座(6)与框架梁(2)的下翼缘固定连接，所述迷你耗能棒(4)的两端分别通过斜置角钢连接件(7)与梁下翼缘连接角钢支座(6)、框架柱(1)的侧翼缘相连接，所述斜置角钢连接件(7)为直角等腰连接件，其斜边的两点分别抵住梁下翼缘连接角钢支座(6)和框架柱(1)侧翼缘，所述梁下翼缘连接角钢支座(6)、斜置角钢连接件(7)以及框架柱(1)侧翼缘均设有供迷你耗能棒(4)穿过的连接孔，所述迷你耗能棒(4)为圆柱形长直金属棒，其两端外表面设有螺纹，所述迷你耗能棒(4)一端穿过斜置角钢连接件(7)和梁下翼缘连接角钢支座(6)的连接孔，在斜置角钢连接件(7)和梁下翼缘连接角钢支座(6)的两侧以螺母(8)锁定，迷你耗能棒(4)另一端穿过斜置角钢连接件(7)和框架柱(1)侧翼缘的连接孔，在斜置角钢连接件(7)和框架柱(1)侧翼缘的两侧通过螺母(8)锁定。
2.根据权利要求1所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述框架梁(2)的腹板单侧设有梁柱连接板(3)，梁柱连接板(3)与框架梁(2)的腹板通过螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述框架梁(2)腹板的螺栓孔为椭圆形，梁柱连接板(3)的螺栓孔为圆形。
4.根据权利要求2所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述梁柱连接板(3)的螺栓孔为椭圆形，框架梁(2)腹板的螺栓孔为圆形。
5.根据权利要求1所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述斜置角钢连接件(7)与梁下翼缘连接角钢支座(6)、框架柱(1)侧翼缘之间均通过焊接方式连接。
6.根据权利要求1所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述梁下翼缘连接角钢支座(6)与框架梁(2)的下翼缘通过螺栓固定连接。
7.根据权利要求1所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述梁上翼缘连接角钢支座(5)的一直角面紧贴框架梁(2)上翼缘，连接方式为螺栓连接，另一直角面紧贴框架柱(1)侧翼缘，其连接方式均为螺栓连接或焊接。
8.根据权利要求1所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，梁柱连接板(3)与框架柱(1)侧翼缘焊接或螺栓连接。
9.根据权利要求1所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，框架柱(1)和框架梁(2)的截面为H型或矩形管或钢-混凝土组合截面。
10.根据权利要求9所述的装配式可更换耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，当所述框架柱(1)和框架梁(2)的截面为H型时，所述框架柱(1)的侧翼缘之间设置加劲肋(9)，所述加劲肋(9)呈左右对称设置。
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