CN111101598A - 一种装配式摩擦金属双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摩擦金属双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、高硬度摩擦板和金属耗能连接组件，框架梁为断开式，框架梁的上翼缘与框架柱侧翼缘固定连接，框架梁的腹板通过梁柱连接板、高硬度摩擦板与框架柱的侧翼缘固定连接，梁柱连接板叠置于高硬度摩擦板外侧，高硬度摩擦板和框架梁腹板为梯形，框架梁的下翼缘通过金属耗能连接组件与框架柱的侧翼缘相连接，连接组件包括梁下翼缘连接角钢支座、半球形垫块和迷你金属耗能棒。本发明梁柱节点采用摩擦板和金属棒双耗能减震结构，使用兼具承载与耗能的构件，有效提高节点的塑性转动能力和耗能能力，梁柱节点与主体采用全螺栓连接，可实现装配式施工，且便于震后修复。

Description

一种装配式摩擦金属双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，特别是一种装配式摩擦金属双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，会使得主体结构在强地震过程中损伤过大，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摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点，采用摩擦板和金属棒双耗能减震结构，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：
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、高硬度摩擦板、金属耗能连接组件连接，梁柱连接板叠置于高硬度摩擦板的外侧，金属耗能连接组件包括下翼缘连接角钢支座、半球形垫块和迷你金属耗能棒，迷你金属耗能棒的两端分别通过半球形垫块与梁下翼缘连接角钢支座、框架柱的侧翼缘相连接。金属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。由于梁柱连接板或框架梁腹板的螺栓孔直径大于螺栓直径，当金属耗能组件产生一定程度的塑性变形时，梁柱连接板、高硬度摩擦板和框架梁腹板之间的螺栓可以发生相对摩擦滑动，这样不会限制耗能连接组件的旋转，也能通过摩擦力承受框架梁传到框架柱的剪力，同时还可以通过摩擦耗散地震能量。框架梁下翼缘和框架柱侧翼缘之间空开一段距离，用于预留出一定空间给金属耗能连接组件所产生的塑性变形。
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转动变形，变形集中于迷你耗能棒和高硬度摩擦板，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，同时高硬度摩擦板与框架梁腹板、梁柱连接板之间可以发生相对滑动，从而通过摩擦耗散能量，有效防止装配式结构中产生的楼板断裂破坏。此外，本发明在迷你金属耗能棒两端设置了半球形垫块，可以有效释放迷你金属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。本发明中的迷你金属耗能棒两端采用全螺栓连接，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为本发明的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点立体图；
图2为本发明的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点正视图；
图3为本发明的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点右视图；
图4为本发明的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点另一视角立体图；
图5为本发明的高硬度摩擦板正视图；
图6为本发明的半球形垫块立体图。
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，本发明的装配式摩擦金属双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，还包括梁柱连接板3、高硬度摩擦板5和金属耗能连接组件。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，为了增加强度，当框架柱1和框架梁2的截面为H型时，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。框架梁2的上翼缘通过焊接与框架柱1侧翼缘固定连接，也可通过角钢或T形连接件与框架柱1侧翼缘螺栓连接。框架梁2的腹板通过梁柱连接板3、高硬度摩擦板5与框架柱1的侧翼缘固定连接，梁柱连接板3和高硬度摩擦板5相互重合，梁柱连接板3置于外侧。
可以在框架梁2腹板的一侧或双侧设置高硬度摩擦板5和梁柱连接板3，三者之间的连接方式为：高硬度摩擦板5、梁柱连接板3与框架梁2的腹板通过高强螺栓连接，螺栓需要按设计需要施加较大的预紧力，梁柱连接板3与框架柱1侧翼缘焊接或螺栓连接，高硬度摩擦板5与框架柱1侧翼缘无连接。梁柱连接板3、高硬度摩擦板5、框架梁2腹板的螺栓孔均为圆形孔，梁柱连接板3或框架梁2腹板的螺栓孔直径大于螺栓直径，另一板件和高硬度摩擦板5的螺栓孔直径等于螺栓直径，当变形发生时，梁柱连接板3和框架梁2两者之间可发生相对滑移。通过此两处连接，框架梁2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、转动能力和摩擦耗能能力。
框架梁2的下翼缘通过金属耗能连接组件与框架柱1的侧翼缘相连接，金属耗能连接组件包括梁下翼缘连接角钢支座6、半球形垫块7和迷你耗能棒4，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或者焊接连接。参考图6，半球形垫块7为半球形实体钢块，其直边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。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，梁下翼缘连接角钢支座6、半球形垫块7以及框架柱1的侧翼缘均设有供迷你金属耗能棒4穿过的连接孔，迷你金属耗能棒4一端穿过半球形垫块7和梁下翼缘连接角钢支座6的连接孔，在半球形垫块7和梁下翼缘连接角钢支座6的两侧以螺母锁定，迷你金属耗能棒4另一端穿过半球形垫块7和框架柱1侧翼缘的连接孔，在半球形垫块7和框架柱1侧翼缘的两侧通过螺母锁定。
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，高硬度摩擦板5和迷你耗能棒4共同耗能，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腹板的螺栓孔直径大于螺栓直径，可以发生相对摩擦滑动耗能。此外，本发明在迷你金属耗能棒4两端设置了半球形垫块7，可以有效释放迷你金属耗能棒4端部的次弯矩，使得迷你金属耗能棒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。
参考图2和图5，高硬度摩擦板5和框架梁2腹板为梯形，其靠近框架柱1的一端面为斜面，高硬度摩擦板5下缘和框架梁2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金属耗能连接组件所产生的塑性变形。本发明中的梁柱节点采用摩擦板和金属棒双耗能减震结构，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)

1.一种装配式摩擦金属双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)、高硬度摩擦板(5)和金属耗能连接组件，所述框架梁(2)的上翼缘与框架柱(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)和高硬度摩擦板(5)与框架柱(1)的侧翼缘固定连接，所述梁柱连接板(3)叠置于高硬度摩擦板(5)外侧，所述高硬度摩擦板(5)和框架梁(2)的腹板为梯形，其靠近框架柱(1)的一端面为斜面，高硬度摩擦板(5)下缘和框架梁(2)下翼缘与框架柱(1)的侧翼缘空开一段距离，所述框架梁(2)的下翼缘通过金属耗能连接组件与框架柱(1)的侧翼缘相连接，所述金属耗能连接组件包括梁下翼缘连接角钢支座(6)、半球形垫块(7)和迷你金属耗能棒(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，所述半球形垫块(7)为半球形实体钢块，其直面抵住梁下翼缘连接角钢支座(6)和框架柱(1)侧翼缘，所述迷你金属耗能棒(4)为圆柱形长直金属棒，其两端外表面设有螺纹，所述梁下翼缘连接角钢支座(6)、半球形垫块(7)以及框架柱(1)侧翼缘均设有供迷你金属耗能棒(4)穿过的连接孔，迷你金属耗能棒(4)一端穿过半球形垫块(7)和梁下翼缘连接角钢支座(6)的连接孔，在半球形垫块(7)和梁下翼缘连接角钢支座(6)的两侧以螺母锁定，迷你金属耗能棒(4)另一端穿过半球形垫块(7)和框架柱(1)侧翼缘的连接孔，在半球形垫块(7)和框架柱(1)侧翼缘的两侧通过螺母锁定。
2.根据权利要求1所述的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述框架梁(2)的腹板单侧或双侧设有梁柱连接板(3)和高硬度摩擦板(5)，高硬度摩擦板(7)、梁柱连接板(3)与框架梁(2)的腹板通过高强螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述梁柱连接板(3)、高强度摩擦板(5)和框架梁(2)的腹板的螺栓孔均为圆形，所述梁柱连接板(3)的螺栓孔直径大于螺栓直径，框架梁(2)的腹板和高强度摩擦板(7)的螺栓孔直径等于螺栓直径。
4.根据权利要求2所述的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述梁柱连接板(3)、高强度摩擦板(5)和框架梁(2)的腹板的螺栓孔均为圆形，所述框架梁(2)的腹板的螺栓孔直径大于螺栓直径，梁柱连接板(3)和高强度摩擦板(7)的螺栓孔直径等于螺栓直径。
5.根据权利要求1所述的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述半球形垫块(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，或直接抵紧。
6.根据权利要求1所述的装配式摩擦金属双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)的下翼缘通过螺栓连接或焊接固定。
7.根据权利要求1所述的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述框架梁(2)上翼缘与框架柱(1)侧翼缘焊接固定，或采用角钢连接件或T形连接件螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的装配式摩擦金属双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所述的装配式摩擦金属双耗能减震钢框架梁柱节点，其特征在于，所述框架柱(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1所述的装配式摩擦金属双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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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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