CN111236447A - 一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点 - Google Patents

一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，包括预制梁、预制柱，预制梁的一端紧贴预制柱的一侧，预制梁与预制柱的连接处设置对称的连接角钢，连接角钢包括第一翼缘和第二翼缘，第一翼缘与预制柱一侧相连，第二翼缘与预制梁之间设置摩擦片，第二翼缘上设置与预制梁轴向平行的槽道，第二翼缘、摩擦片与预制梁通过长螺杆一相连，长螺杆穿过槽道、预制梁、摩擦片的预留孔，将两侧的第二翼缘与预制梁通过螺栓压紧。本发明在地震荷载作用下，梁柱连接可以通过连接角钢的张开或者闭合塑性变形耗散地震能量，此时螺栓的预紧力能够阻止连接角钢的第二翼缘与预制梁和摩擦板之间的相对滑动。

Description

一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点
技术领域
本发明涉及框架梁柱连接，具体为一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点。
背景技术
我国70％以上的大城市、半数以上的人口位于灾害频发区。地震严重地威胁着国民经济和社会的可持续发展。此外，在全寿命周期内，建筑结构难免会承受偶然荷载引起的连续倒塌等灾害。其中，建筑结构连续倒塌是指结构由于小概率偶然荷载作用(如爆炸、火灾、冲击等)而产生初始局部破坏，进而造成相邻连接构件发生连续破坏，最终导致结构发生大范围的局部倒塌或者整体倒塌。
为了保证建筑结构全寿命周期内的安全性，亟待关注结构抗震和抗连续倒塌性能需求的差异，并迫切需要研发能同时抵抗地震和连续倒塌的“双抗”体系。
现有的装配式框架梁柱连接一般只考虑其具有较好的耗能效果，能够显著提升框架结构的抗震性能，但是在偶然荷载作用下不能够避免连续倒塌的发生。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种能高效装配、提升装配式结构在全寿命周期内应对多灾害的能力的抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点。
技术方案：本发明所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，包括预制梁、预制柱，预制梁的一端紧贴预制柱的一侧，预制梁与预制柱的连接处设置对称的连接角钢，连接角钢包括第一翼缘和第二翼缘，第一翼缘与预制柱一侧相连，第二翼缘与预制梁之间设置摩擦片，第二翼缘上设置与预制梁轴向平行的槽道，能够有效释放连接角钢承受的荷载，增强连接角钢的变形能力，为梁柱连接在大变形下预留强度储备，进而增强预制梁柱连接节点抵抗连续倒塌的能力，第二翼缘、摩擦片与预制梁通过长螺杆一相连，长螺杆穿过槽道、预制梁、摩擦片的预留孔，将两侧的第二翼缘与预制梁通过螺栓压紧。通过连接角钢的张开或者闭合塑性变形耗散地震能量，螺栓的预紧力能够阻止连接角钢的第二翼缘与预制梁和摩擦板之间的相对滑动。
槽道内长螺杆一的数量为两个以上。槽道的数量为两个以上。第二翼缘与预制梁的上下侧平行。第一翼缘与预制柱通过长螺杆二压紧。连接角钢还包括加劲肋，加劲肋与第一翼缘、第二翼缘垂直。
预制梁、预制柱通过预应力筋压紧，预应力筋既充当地震作用下的自复位元件又充当偶然荷载作用下大变形下的强度储备，可有效提升梁柱连接的自复位能力和抗连续倒塌能力。预应力筋为单束。预制梁、预制柱内均预留用于预应力筋穿过的孔洞。孔洞设置于预制梁的中部以上。
预制梁和预制柱可以为预制混凝土构件或者钢构件。
工作原理：将所提出的框架连接节点应用到纯框架结构中，地震作用下耗能角钢通过其自身的张开和闭合塑性变形耗散地震能量，进而增加框架结构的阻尼，减少结构的地震响应；煤气爆炸等偶然荷载作用下部分框架柱失效时(如图5所示中柱失效)，所提出的耗能角钢首先通过自身张开和闭合塑性变形来提升梁柱节点的倒塌变形能力(图4a)，当倒塌变形达到角钢塑性变形极限时，继续通过角钢翼缘与梁的相对滑动来提供更大的变形能力(图4b)，进而综合提升了框架结构的抗倒塌能力。因此，所提出的框架连接节点具备“抗震”和“抗连续倒塌”的能力。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、在地震荷载作用下，本发明的梁柱连接可以通过连接角钢的张开或者闭合塑性变形耗散地震能量，此时螺栓的预紧力能够阻止连接角钢的第二翼缘与预制梁和摩擦板之间的相对滑动；
2、在偶然荷载作用下，其中预制柱发生了破坏，本发明的梁柱连接首先通过连接角钢的张开或者闭合塑性变形耗散偶然荷载的冲击能量；当梁的转动变形较大时，此时连接角钢的第二翼缘与摩擦板之间剪力超过两者之间的静摩擦力，连接角钢的第二翼缘与摩擦板发生滑移，进一步提供摩擦耗能，同时为预制梁的转动提供大变形能力；
3、连接角钢的第二翼缘上开设有槽道，能够有效释放连接角钢承受的荷载，增强连接角钢的变形能力，为梁柱连接在大变形下预留强度储备，进而增强预制梁柱连接节点抵抗连续倒塌的能力，传统连接角钢的第二翼缘上没有开设滑槽，当中柱发生破坏时，本发明节点的竖向承载能力大于传统连接节点。
4、预应力筋既充当地震作用下的自复位元件又充当偶然荷载作用下大变形下的强度储备，可有效提升梁柱连接的自复位能力和抗连续倒塌能力。
5、预制梁下部的连接角钢在施工过程中可充当预制梁安装就位的竖向支撑，有利于有效降低梁柱节点的施工难度，提高装配效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1连接角钢3的结构示意图；
图3是本发明实施例2的结构示意图；
图4是本发明实施例2的梁柱节点的变形示意图，其中(a)滑移前；(b)滑移后；
图5是本发明实施例2中预制柱2失效时的结构示意图；
图6是本发明实施例2中预制柱2失效后与传统连接节点的节点竖向承载力对比曲线示意图；
图7是本发明实施例3的结构示意图；
图8是本发明实施例3连接角钢3的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1～2，预制梁1的一端紧贴预制柱2的一侧，两个连接角钢3对称分布在预制梁1的上下表面。连接角钢3的第一翼缘31与预制柱2一侧贴紧。通过长螺杆二311穿过第一翼缘31和预制柱2，将第一翼缘31压紧在预制柱2表面。连接角钢3的第二翼缘32与预制梁1上下侧平行。在第二翼缘32与预制梁1之间有摩擦片4。长螺杆一321穿过第二翼缘32的槽道322、预制梁1和摩擦片4的预留孔后，通过螺母施加预压力将上述三者压紧。
其中，预制梁1和预制柱2可以为预制混凝土构件或者钢构件。
具体施工方法包括以下步骤：
a、将预制柱2安装在设计位置；
b、将预制梁1下部的连接角钢3的第一翼缘31通过长螺杆二311进行固定；
c、将预制梁1搁置在预制梁1下部的连接角钢3上；
d、将预制梁1上部和下部的两个连接角钢3的第二翼缘32通过长螺杆一321连接紧固；
e、将预制梁1上部的连接角钢3的第一翼缘31通过长螺杆311与预制柱2紧固。
实施例2
如图3，预制梁1的一端紧贴预制柱2的一侧，两个连接角钢3对称分布在预制梁1的上下表面。连接角钢3的第一翼缘31与预制柱2一侧贴紧。通过长螺杆二311穿过第一翼缘31和预制柱2，将第一翼缘31压紧在预制柱2表面。连接角钢3的第二翼缘32与预制梁1上下侧平行。在第二翼缘32与预制梁1之间有摩擦片4。长螺杆一321穿过第二翼缘32的槽道322、预制梁1和摩擦片4的预留孔后，通过螺母施加预压力将上述三者压紧。预制梁1、预制柱2上预留有孔洞，单束预应力筋5穿过预制梁1、柱2上的孔洞，张拉预应力筋5将预制梁1梁端与预制柱2侧面压紧。
如图4，在偶然荷载作用下，预制柱2发生了破坏，通过连接角钢3的张开或者闭合塑性变形耗散偶然荷载的冲击能量。当预制梁1的转动变形较大时，此时连接角钢3的第二翼缘32与摩擦板4之间剪力超过两者之间的静摩擦力，连接角钢3的第二翼缘32与摩擦板4发生滑移，进一步提供摩擦耗能，同时为预制梁1的转动提供大变形能力。
如图5～6，连接角钢3的第二翼缘32上开设有槽道322，能够有效释放连接角钢承受的荷载，增强连接角钢的变形能力，为梁柱连接在大变形下预留强度储备，进而增强预制梁柱连接节点抵抗连续倒塌的能力。传统连接角钢3的第二翼缘32上没有开设槽道322，与本发明对比可知：当中柱发生破坏时，本发明节点的竖向承载能力大于传统连接节点。
如图7～8，在实施例2的基础上，还可以进一步优化，在连接角钢3的侧边加设有加劲肋33，加劲肋33与第一翼缘31、第二翼缘32垂直。

Claims (10)

1.一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：包括预制梁(1)、预制柱(2)，所述预制梁(1)的一端紧贴预制柱(2)的一侧，所述预制梁(1)与预制柱(2)的连接处设置对称的连接角钢(3)，所述连接角钢(3)包括第一翼缘(31)和第二翼缘(32)，所述第一翼缘(31)与预制柱(2)一侧相连，所述第二翼缘(32)与预制梁(1)之间设置摩擦片(4)，所述第二翼缘(32)上设置与预制梁(1)轴向平行的槽道(322)，所述第二翼缘(32)、摩擦片(4)与预制梁(1)通过长螺杆一(321)相连，所述长螺杆(321)穿过槽道(322)、预制梁(1)、摩擦片(4)的预留孔，将两侧的第二翼缘(32)与预制梁(1)压紧。
2.根据权利要求1所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述槽道(322)内长螺杆一(321)的数量为两个以上。
3.根据权利要求2所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述槽道(322)的数量为两个以上。
4.根据权利要求1所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述第二翼缘(32)与预制梁(1)的上下侧平行。
5.根据权利要求1所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述第一翼缘(31)与预制柱(2)通过长螺杆二(311)压紧。
6.根据权利要求1所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述连接角钢(3)还包括加劲肋(33)，所述加劲肋(33)与第一翼缘(31)、第二翼缘(32)垂直。
7.根据权利要求1所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述预制梁(1)、预制柱(2)通过预应力筋(5)压紧。
8.根据权利要求7所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述预应力筋(5)为单束。
9.根据权利要求7所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述预制梁(1)、预制柱(2)内均预留用于预应力筋(5)穿过的孔洞。
10.根据权利要求9所述的一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点，其特征在于：所述孔洞设置于预制梁(1)的中部以上。
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