CN111395526A - 一种具有分级耗能功能的双拱型钢框架梁柱节点加固装置 - Google Patents

一种具有分级耗能功能的双拱型钢框架梁柱节点加固装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有分级耗能功能的双拱型钢框架梁柱节点加固装置,属于钢结构加固技术领域。包括H型钢梁和钢柱构件、水平肋板、拱型肋板、耳板、内拱和橡胶垫。所述H型钢柱左右翼缘外侧焊接H型钢梁构件,内侧焊接两块水平肋板,其与H型钢梁构件上下翼缘同高;拱型肋板四个端部焊接耳板,内侧连接内拱;内拱和拱型肋板之间夹接橡胶垫;耳板按一定间距均匀设有条型滑移孔;水平肋板、橡胶垫、内拱对应设有螺栓孔;水平肋板、耳板、橡胶垫和内拱通过高强螺栓连接安装。在地震作用下内拱先发生屈服,增加耗能,且内拱弯折处光滑过渡,防止应力集中,本发明能有效减小地震对钢梁柱带来的破坏,有利于震后的修缮,经济性较好。

Description

一种具有分级耗能功能的双拱型钢框架梁柱节点加固装置
技术领域
本发明涉及一种具有分级耗能功能的双拱型钢框架梁柱节点加固装置,属于钢结构加固技术领域。
背景技术
钢结构与传统砖混结构相比具有自重轻、强度高、抗震好的优点,在施工过程中可循环使用,符合国家可持续发展的策略,因此钢结构建筑在国内被广泛应用。
传统钢框架梁柱节点受力复杂,其各性能的好坏直接决定了结构承载能力的可靠性。目前的钢结构建筑中仍有大部分采用梁与柱侧壁焊接相连的方式,但在焊接过程中焊缝会存在裂缝、气孔等缺陷,这就导致了钢结构建筑在承载过程中节点区域首先发生脆性破坏的现象,违背了“强节点、弱构件”的设计思路,因此有必要对梁柱焊接节点进行加固改进。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种具有分级耗能功能的双拱型钢框架梁柱节点加固装置,包括:H型钢梁、H型钢柱、水平肋板、拱型肋板;所述H型钢梁有两根,对称焊接于H型钢柱翼缘的两侧;所述H型钢梁的翼缘与H型钢柱构件的翼缘垂直;所述H型钢柱翼缘内侧焊接两块水平肋板,所述拱型肋板有两块且位于两块水平肋板之间,所述两块拱型连接肋板的拱顶相互抵触。
在本发明的一种实施方式中,所述拱型肋板两端连接有内拱,所述内拱由工型钢片两端弯折90°而成,内拱弯折处光滑过渡。
在本发明的一种实施方式中,所述拱型肋板的两端分别与耳板焊接,所述耳板与拱型肋板等宽。
在本发明的一种实施方式中,所述拱型肋板和内拱之间设有橡胶垫。
在本发明的一种实施方式中,所述耳板上设有条型滑移孔。
在本发明的一种实施方式中,所述内拱在两端弯折部分设有内拱螺栓孔,所述水平肋板上设有肋板螺栓孔,所述橡胶垫上设有橡胶垫螺栓孔,所述拱型肋板、橡胶垫和内拱通过高强螺栓穿过条型滑移孔、肋板螺栓孔、内拱螺栓孔、橡胶垫螺栓孔安装在水平肋板上。
在本发明的一种实施方式中,所述耳板与H型钢柱翼缘之间的缝隙长度和H型钢柱的翼缘厚度相同。
在本发明的一种实施方式中,所述水平肋板与H型钢柱两翼缘内侧围成的长方体区域为节点域,所述拱型肋板的宽度与水平肋板的宽度相等。
在本发明的一种实施方式中,所述两块水平肋板与H型钢柱的两个翼缘的中性层分别位于同一平面。
在本发明的一种实施方式中,所述两块水平肋板上下平行设置且与地面平行,两块水平肋板的间隙距离和H型钢梁上下翼缘的间隙距离相等。
有益效果:
1、本发明利用拱型肋板和内拱对H型钢梁柱焊接节点处进行加固,利用拱型耐压和耗能的特点提高了钢梁柱的强度和刚度;利用拱型肋板和内拱塑性变型耗能的特点,提高了整体结构的塑性,避免了结构主体的主要受力节点发生破环,提高结构的安全性和整体性能。
2、本发明通过拱型肋板、内拱和水平肋板节点处采用高强度螺栓连接的方式固定,不仅组装方便、易操作,且可适应不同截面大小的梁柱,其中拱型肋板拱顶相互抵触,在地震中可随梁柱的位移变形发生相对转动和滑动,增加缓冲效果;拱型肋板端部耳板处设有条型滑移孔,在地震中拱型肋板和内拱可随滑移孔发生移动,将动能转化为双拱和内拱的势能,增加了钢梁柱节点的塑性,从而减小地震位移对钢梁柱带来的破坏,有利于震后的修缮,经济性较好。
3、本发明通过内拱和拱型肋板两种拱型组合受力的方式来提高节点抗震性。在小震作用下,小拱更多地先参与受力;随着地震的加强,小拱发生屈服,节点位移变形增大,大拱开始更多的参与受力,并在条型滑移孔内开始摩擦耗能,增强节点塑性,拱型肋板和内拱夹接橡胶垫,可提高滑移耗能和粘滞阻力;内拱呈槽型,腹板处厚度和宽度相对翼缘处都减小,在地震作用下内拱先发生屈服,增加耗能,且内拱弯折处光滑过渡,防止应力集中,本发明能有效减小地震对钢梁柱带来的破坏,有利于震后的修缮,经济性较好。
4、本发明的加固方式弥补了传统钢梁、柱连接节点在地震影响下焊缝区域易发生撕裂和脆断的缺点,在小震或中震中,内拱优先发生屈服,增加能耗,同时拱型肋板缓冲消耗能量并协同承载,其拱顶和端部连接滑移孔处还可发生相对转动和滑动,增强了钢梁、柱连接节点的塑性,减小钢梁、柱连接节点因地震带来的位移而发生脆断的可能;在大型地震中,本发明可优先保证节点区域的耗能充分性,使耗能集中区域向钢梁端部转移,从而实现“强柱弱梁,强节点”的设计理念。并且,本发明为可替换构件,能重复使用。
附图说明
图1为实施例1的整体结构的立体示意图;
图2为实施例1的整体结构与拱型肋板的组装示意图;
图3为实施例1的拱型肋板和内拱节点细部构造示意图;
图4为实施例1的水平肋板细部构造示意图;
图5为实施例1的拱型肋板细部构造示意图;
图6为实施例1的内拱制作及细部构造示意图;
图7为实施例1的橡胶垫细部构造示意图;
图中:1、H型钢梁;2、H型钢柱;3、水平肋板;4、拱型肋板;5、内拱;6、橡胶垫;7、耳板;8、条型滑移孔;9、肋板螺栓孔;10、高强度螺栓副;11、内拱螺栓孔;12、橡胶垫螺栓孔;13、“工”型钢片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行完整、清晰地描述。
如图1-6所示,本实施例提供一种双拱型肋钢梁柱节点加固装置,包括:H型钢梁1、H型钢柱2、水平肋板3、拱型肋板4、内拱5、橡胶垫6、耳板7、条型滑移孔8、肋板螺栓孔9、高强度螺栓10、内拱螺栓孔11、橡胶垫螺栓孔12。
所述H型钢柱2翼缘两侧对称焊接两根H型钢梁1,所述H型钢梁1的翼缘与H型钢柱构件2的翼缘垂直;
所述H型钢柱2翼缘内侧焊接两块水平肋板3,所述两块水平肋板3与H型钢柱2的两个翼缘的中性层分别位于同一平面;所述水平肋板3上设有肋板螺栓孔9;
所述拱型肋板4有两块,位于两块水平肋板3之间,所述拱型肋板4的两端分别与耳板7焊接,所述耳板7与拱型肋板4等宽,所述两块拱型连接肋板4的拱顶相互抵触;
所述耳板7上设有条型滑移孔8;所述内拱5位于拱型肋板4内,所述内拱5由“工”型钢片13两端弯折90°而成,在两端弯折部分设有内拱螺栓孔11;所述内拱5弯折处光滑过渡,防止应力集中。
所述橡胶垫6夹接于拱型肋板4和内拱5之间,橡胶垫6上设有橡胶垫螺栓孔12;
所述拱型肋板4、橡胶垫6和内拱5通过高强螺栓10穿过条型滑移孔8、肋板螺栓孔9、内拱螺栓孔11、橡胶垫螺栓孔12安装在水平肋板3上。
进一步地,所述耳板7与H型钢柱2翼缘之间的缝隙长度和H型钢柱2的翼缘厚度相同,可避开焊缝残余应力和高温热影响区,保证了拱型肋板4和内拱5的连接可靠性。
进一步地,所述水平肋板3与H型钢柱2两翼缘内侧围成的长方体区域为节点域,所述拱型肋板4的宽度与水平肋板3的宽度相等,可增大节点域的刚度、强度,提高其承载力,又延缓了节点域屈曲,增加其稳定性。
进一步地,所述两块水平肋板3上下平行设置且与地面平行,两块水平肋板3的间隙距离和H型钢梁1上下翼缘的间隙距离相等。
工作原理:通过拱型肋板4的拱顶相互抵触,在地震中可随H型钢梁的位移变形发生相对转动和滑动,增加缓冲效果;在地震中拱型肋板4和内拱5可随条型滑移孔8发生移动,将动能转化为双拱型肋板4和内拱5的势能,增加了钢梁柱节点的塑性,从而减小地震位移对钢梁柱带来的破坏。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,包括:H型钢梁、H型钢柱、水平肋板、拱型肋板;所述H型钢梁有两根,对称焊接于H型钢柱翼缘的两侧;所述H型钢梁的翼缘与H型钢柱构件的翼缘垂直;所述H型钢柱翼缘内侧焊接两块水平肋板,所述拱型肋板有两块且位于两块水平肋板之间,所述两块拱型连接肋板的拱顶相互抵触。
2.如权利要求1所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述拱型肋板两端连接有内拱,所述内拱由工型钢片两端弯折90°而成,内拱弯折处光滑过渡。
3.如权利要求2所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,钢框架梁柱节点加固装置还包括耳板,所述拱型肋板的两端分别与耳板焊接,所述耳板与拱型肋板等宽。
4.如权利要求3所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述拱型肋板和内拱之间设有橡胶垫。
5.如权利要求4所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述耳板上设有条型滑移孔。
6.如权利要求5所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述内拱在两端弯折部分设有内拱螺栓孔,所述水平肋板上设有肋板螺栓孔,所述橡胶垫上设有橡胶垫螺栓孔,所述拱型肋板、橡胶垫和内拱通过高强螺栓穿过条型滑移孔、肋板螺栓孔、内拱螺栓孔、橡胶垫螺栓孔安装在水平肋板上。
7.如权利要求6所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述耳板与H型钢柱翼缘之间的缝隙长度和H型钢柱的翼缘厚度相同。
8.如权利要求7所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述水平肋板与H型钢柱两翼缘内侧围成的长方体区域为节点域,所述拱型肋板的宽度与水平肋板的宽度相等。
9.如权利要求8所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述两块水平肋板与H型钢柱的两个翼缘的中性层分别位于同一平面。
10.如权利要求1-9任一所述的一种钢框架梁柱节点加固装置,其特征在于,所述两块水平肋板上下平行设置且与地面平行,两块水平肋板的间隙距离和H型钢梁上下翼缘的间隙距离相等。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111794085A (zh) * 2020-07-17 2020-10-20 河北工业大学 一种变截面屈服l形金属阻尼器
CN112832373A (zh) * 2021-01-07 2021-05-25 陈从英 一种钢结构连接节点结构制作方法

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