CN111622346B - 多级性能可调控的装配式框架梁柱节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，包括连接组件、摩擦铰组件和限位组件，两个连接组件分别用于连接梁端和柱端，摩擦铰组件的两端分别连接两个连接组件，以使两个连接组件可在转动平面内相对转动，两个连接组件在垂直于转动平面的两侧分别通过两个限位组件相互连接，以在连接组件的转动方向上对两个连接组件进行限位。本发明用于装配式框架结构体系，在结构遭遇不同类型、不同级别的灾害时，可根据结构变形状态提供多级可调控的刚度、承载力和变形能力，提供所需的性能参数，且具有结构震后可快速修复的特点，可实现高性能装配式结构。

Description

多级性能可调控的装配式框架梁柱节点

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及多级性能可调控的装配式框架梁柱节点。

背景技术

在各类装配式结构中，装配式混凝土框架结构应用较为广泛，通常应用于各类医院、校舍、办公楼、住宅等在城市中具有中要功能的建筑物，装配式框架建筑的抗震安全是影响城市综合灾害抵御能力的关键因素之一。装配式框架结构中，预制梁-柱连接节点性能对整体结构性能和抗震安全具有显著的影响。相关技术中的等同现浇型梁-柱节点的特点是其性能需求等同于现浇混凝土梁-柱节点，可直接沿用传统现浇框架结构的分析设计方法。但该类装配式框架为了实现“等同现浇”，通常需要在节点连接处采取较为繁琐的构造措施，使得工程成本和设计施工耗时反而大于传统现浇框架，并未完全实现“适用、经济、绿色、美观”的装配式结构需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，用于装配式框架结构体系，属于非等同现浇型梁柱节点。在结构遭遇不同类型、不同级别的灾害时，可根据结构变形状态提供多级可调控的刚度、承载力和变形能力，提供所需的性能参数，且具有结构震后可快速修复的特点，可实现高性能装配式结构。

根据本发明第一方面实施例的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，包括连接组件、摩擦铰组件和限位组件，两个所述连接组件分别用于连接梁端和柱端，所述摩擦铰组件的两端分别连接两个所述连接组件，以使两个所述连接组件可在转动平面内相对转动，两个所述连接组件在垂直于所述转动平面的两侧分别通过两个所述限位组件相互连接，以在所述连接组件的转动方向上对两个所述连接组件进行限位。

根据本发明的一个实施例，所述摩擦铰组件包括平行于所述转动平面且层叠设置的第一耳板、摩擦板和第二耳板，所述第二耳板设置于所述第一耳板的两侧，所述第二耳板与所述第一耳板之间夹设所述摩擦板，且两个所述第二耳板通过紧固件连接，以夹紧所述第一耳板和所述摩擦板。

根据本发明的一个实施例，所述摩擦铰组件还包括转轴，所述第一耳板、所述摩擦板和所述第二耳板上均设有对应的轴孔，所述转轴穿过所述轴孔与所述第一耳板、所述摩擦板和所述第二耳板连接。

根据本发明的一个实施例，所述摩擦铰组件还包括第一连接板，所述第一连接板与所述第一耳板垂直连接，并与所述连接组件连接。

根据本发明的一个实施例，所述摩擦铰组件还包括第二连接板，所述连接组件与所述第二耳板通过所述第二连接板垂直连接。

根据本发明的一个实施例，所述限位组件包括两个限位耗能板，两个所述限位耗能板的一端分别与两个所述连接组件连接，两个所述限位耗能板的另一端相对设置且具有间隙，以在两个所述连接组件相对转动时相抵或相离。

根据本发明的一个实施例，所述限位组件还包括两个盖板，所述盖板平行于所述限位耗能板设置，两个所述盖板之间夹设两个所述限位耗能板，且两个所述盖板通过紧固件连接，以夹紧两个所述限位耗能板。

根据本发明的一个实施例，所述连接组件包括固定梁和端板，所述固定梁通过所述端板与所述摩擦铰组件连接，所述固定梁与所述限位组件连接。

根据本发明的一个实施例，所述连接组件还包括预埋件，所述预埋件位于所述固定梁的内侧且与所述端板垂直连接。

根据本发明的一个实施例，所述连接组件还包括抗剪件，所述抗剪件与所述预埋件垂直设置于所述固定梁内侧，并与所述固定梁连接。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：本发明的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点用于装配式框架结构体系，属于非等同现浇型梁柱节点。在结构遭遇不同类型、不同级别的灾害时，可根据结构变形状态提供多级可调控的刚度、承载力和变形能力，提供所需的性能参数，且具有结构震后可快速修复的特点，可实现高性能装配式结构。

在地震作用下，梁端与柱端产生相对转角位移，本发明的框架梁柱节点会依次进入以下4个工作状态，提供多级可调控的性能参数：

(1)小震或风荷载作用下，梁端与柱端弯矩小于摩擦铰组件中最大静摩擦力提供的抵抗弯矩，摩擦铰组件处于锁定状态，节点中各部件均处于弹性无损伤状态，节点刚度和承载力由预制混凝土柱、预制混凝土梁、连接组件提供。

(2)中震作用下，梁端和柱端弯矩达到摩擦铰组件滑动摩擦力提供的抵抗弯矩，摩擦铰组件进入转动状态，通过摩擦耗散地震能量，减轻结构地震响应。此时，摩擦铰组件处于自由转动状态，因此节点承载力和耗能能力均由摩擦铰组件的滑动摩擦力提供。

(3)大震作用下，梁端和柱端的相对转角进一步增大，摩擦铰组件转向一侧的限位组件进入限位状态，可控制结构在大震作用下的响应。节点刚度由限位组件的轴向刚度提供，节点承载力由限位组件和摩擦铰组件共同提供，耗能能力由摩擦铰组件提供。

(4)超大震作用下，梁端和柱端的相对转角继续增大，限位组件在轴向压力作用下出现钢材屈服现象，此时节点刚度下降。由于限位组件的钢材屈服后具有优良的滞回耗能特征，在这一工作阶段，由限位组件和摩擦铰组件共同提供节点的耗能能力，可减轻结构在超大震作用下的响应。节点刚度由限位组件的屈服后轴向刚度提供，节点承载力由限位组件和摩擦铰组件共同提供。

本发明还可采用全干式螺栓连接，现场拼装效率高，无需湿作业，充分体现了建筑工业化的优势。在小震至大震作用下，节点中所有部件均处于弹性状态。在超大震作用下，除限位组件外，其余部件仍处于弹性无损伤状态，在地震后可通过更换限位组件实现结构的快速修复。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1是本发明实施例多级性能可调控的装配式框架梁柱节点与梁端和柱端连接的结构示意图；

图2是本发明实施例多级性能可调控的装配式框架梁柱节点的结构示意图；

图3是本发明实施例多级性能可调控的装配式框架梁柱节点的爆炸图；

图4是本发明实施例多级性能可调控的装配式框架梁柱节点的节点弯矩-转动位移理论曲线；

图5是本发明实施例多级性能可调控的装配式框架梁柱节点在工作阶段(3)的状态示意图；

图6是本发明实施例多级性能可调控的装配式框架梁柱节点的连接组件的结构示意图。

附图标记：

1：连接组件；11：固定梁；12：端板；13：预埋件；14：抗剪件；111：第九安装孔；121：第三安装孔；122：第七安装孔；

2：摩擦铰组件；21：第一耳板；22：摩擦板；23：第二耳板；24：转轴；25：第一连接板；26：第二连接板；211：第一轴孔；221：第三轴孔；231：第二轴孔；232：第一安装孔；233：第四安装孔；251：第二安装孔；261：第五安装孔；262：第六安装孔；

3：限位组件；31：限位耗能板；32：盖板；311：第八安装孔；321：第十安装孔；

4：梁端；

5：柱端；

a：第一螺栓：b：第二螺栓；c：第三螺栓；d：第四螺栓；e：第五螺栓；f：第六螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”……仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，本发明实施例提供的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，包括连接组件1、摩擦铰组件2和限位组件3，两个连接组件1分别用于连接梁端4和柱端5，摩擦铰组件2的两端分别连接两个连接组件1，以使两个连接组件1可在转动平面内相对转动，两个连接组件1在垂直于转动平面的两侧分别通过两个限位组件3相互连接，以在连接组件1的转动方向上对两个连接组件1进行限位。

本发明实施例的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，连接组件1为两个，分别预埋并浇筑于预制混凝土柱端5和预制混凝土梁端4，摩擦铰组件2位于两个连接组件1之间，摩擦铰组件2的两端各与一个连接组件1连接，限位组件3也为两个，分别置于摩擦铰组件2的两侧，每个限位组件3的两端各与一个连接组件1连接。

本发明的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点用于装配式框架结构体系，属于非等同现浇型梁柱节点。在结构遭遇不同类型、不同级别的灾害时，可根据结构变形状态提供多级可调控的刚度、承载力和变形能力，提供所需的性能参数，且具有结构震后可快速修复的特点，可实现高性能装配式结构。

在地震作用下，梁端4与柱端5产生相对转角位移，本发明的框架梁柱节点会依次进入以下4个工作状态，提供多级可调控的性能参数：

(1)小震或风荷载作用下，梁端4与柱端5弯矩小于摩擦铰组件2中最大静摩擦力提供的抵抗弯矩，摩擦铰组件2处于锁定状态，节点中各部件均处于弹性无损伤状态，节点刚度和承载力由预制混凝土柱、预制混凝土梁、连接组件1提供。

(2)中震作用下，梁端4和柱端5弯矩达到摩擦铰组件2滑动摩擦力提供的抵抗弯矩，摩擦铰组件2进入转动状态，通过摩擦耗散地震能量，减轻结构地震响应。此时，摩擦铰组件2处于自由转动状态，因此节点承载力和耗能能力均由摩擦铰组件2的滑动摩擦力提供。

(3)大震作用下，梁端4和柱端5的相对转角进一步增大，摩擦铰组件2转向一侧的限位组件3进入限位状态，可控制结构在大震作用下的响应。节点刚度由限位组件3的轴向刚度提供，节点承载力由限位组件3和摩擦铰组件2共同提供，耗能能力由摩擦铰组件2提供。

(4)超大震作用下，梁端4和柱端5的相对转角继续增大，限位组件3在轴向压力作用下出现钢材屈服现象，此时节点刚度下降。由于限位组件3的钢材屈服后具有优良的滞回耗能特征，在这一工作阶段，由限位组件3和摩擦铰组件2共同提供节点的耗能能力，可减轻结构在超大震作用下的响应。节点刚度由限位组件3的屈服后轴向刚度提供，节点承载力由限位组件3和摩擦铰组件2共同提供。

本发明为全干式螺栓连接，现场拼装效率高，无需湿作业，充分体现了建筑工业化的优势。

本发明节点具有震后可快速修复的特点，在小震至大震作用下，节点中所有部件均处于弹性状态。在超大震作用下，除限位组件3外，其余部件仍处于弹性无损伤状态，在地震后可通过更换限位组件3实现结构的快速修复。

如图2和图3所示，根据本发明的一个实施例，摩擦铰组件2包括平行于转动平面且层叠设置的第一耳板21、摩擦板22和第二耳板23，第二耳板23设置于第一耳板21的两侧，第二耳板23与第一耳板21之间夹设摩擦板22，且两个第二耳板23通过紧固件连接，以夹紧第一耳板21和摩擦板22。本实施例中，第一耳板21位于两个摩擦板22之间，两个摩擦板22位于两个第二耳板23之间，即由内向外依次为第一耳板21、摩擦板22和第二耳板23层叠设置，通过两个第二耳板23的紧固连接，将其内侧的第一耳板21与第二耳板23夹紧，保证三者的紧密接触。

第一耳板21与第二耳板23分别连接两个连接组件1，在两个连接组件1上的梁端4和柱端5相对转动的过程中，第一耳板21与第二耳板23也在该转动平面内同步进行相对转动，该转动平面为第一耳板21、第二耳板23和摩擦板22的共同平行平面。第一耳板21与第二耳板23在相对转动的过程中，通过摩擦板22与二者的接触产生摩擦力的作用产生抵抗弯矩，为两个连接组件1的转动提供阻力，从而限制柱端5和梁端4的相对转动，摩擦板22与第一耳板21和第二耳板23摩擦耗散地震能量，减轻结构地震响应。

本实施例中，两个第二耳板23上均设有相对应的第一安装孔232，紧固件为第一螺栓a，即第一螺栓a穿过第一安装孔232将两个第二耳板23连接。第一螺栓a采用8.8级高强螺栓，且施加有一定的预紧力，以保证摩擦板22、第一耳板21和第二耳板23之间紧密接触。预紧力的数值根据节点性能需求确定，根据库伦摩擦理论，摩擦板22与第一耳板21之间的摩擦力及摩擦板22与第二耳板23之间的摩擦力等于摩擦系数与压力的乘积，因此可通过控制预紧力的数值调整上述摩擦力的大小，进而调控摩擦铰组件2的抵抗弯矩。

本实施例中，两个连接组件1在摩擦铰组件2的左右两侧，第一耳板21所连接的连接组件1预埋并浇筑于预制混凝土柱端5，第二耳板23所连接的连接组件1预埋并浇筑于预制混凝土梁端4。第一耳板21、第二耳板23和摩擦板22均处于竖直平行设置状态。在其它实施例中，第一耳板21与第二耳板23所对应的梁端4和柱端5可相应改变，不受本实施例的限制。第一耳板21、第二耳板23和摩擦板22也可处于水平平行设置状态。

根据本发明的一个实施例，摩擦铰组件2还包括转轴24，第一耳板21、摩擦板22和第二耳板23上均设有对应的轴孔，转轴24穿过轴孔与第一耳板21、摩擦板22和第二耳板23连接。本实施例中，第一耳板21上设有第一轴孔211，第二耳板23上设有第二轴孔231，摩擦板22上设有第三轴孔221，第一轴孔211、第二轴孔231和第三轴孔221为同轴线对应设置，转轴24自第一耳板21一侧的第二轴孔231插入至第三轴孔221通过第一轴孔211后，进入另一侧的第三轴孔221并由第二轴孔231穿出，以此第一耳板21与第二耳板23的转动以转轴24为固定转动中心，完成铰结构的组成，进一步提高摩擦铰组件2结构强度及转动动作的稳定性。

根据本发明的一个实施例，摩擦铰组件2还包括第一连接板25，第一连接板25与第一耳板21垂直连接，并与连接组件1连接。本实施例中，第一连接板25与第一耳板21通过焊接垂直连接，第一连接板25与连接组件1通过栓接固定连接，在其它实施例中，也可根据实际情况选择第一耳板21和连接组件1与第一连接板25的连接方式。

本实施例中，第一连接板25上设有第二安装孔251，对应的连接组件1上设有第三安装孔121，通过第二螺栓b穿过第二安装孔251与第三安装孔121将第一连接板25和对应的连接组件1连接。

根据本发明的一个实施例，摩擦铰组件2还包括第二连接板26，连接组件1与第二耳板23通过第二连接板26垂直连接。本实施例中，第二连接板26与第一连接板25相对设置，且均与转动平面垂直，每个第二耳板23均通过一个第二连接板26与第二连接板26垂直连接，即第二连接板26与第二耳板23为分体式。第二连接板26为L型，一段贴于连接组件1表面，另一段贴于第二耳板23表面，通过栓接与连接组件1和第二耳板23连接，便于第二耳板23与连接组件1的拆装调整，以适应两块第二耳板23之间第一耳板21与摩擦板22厚度变化，以及紧固件对两块第二耳板23的预紧力控制。

本实施例中，第二连接板26可采用角钢。第二耳板23上设有第四安装孔233，第二连接板26上设有第五安装孔261和第六安装孔262，对应的连接组件1上设有第七安装孔122，通过第三螺栓c穿过第四安装孔233与第五安装孔261将第二连接板26与第二耳板23连接，通过第四螺栓d穿过第六安装孔262与第七安装孔122将第二连接板26与对应的连接组件1连接。在其它实施例中，也可根据实际情况选择第二耳板23和连接组件1与第二连接板26的连接方式。

根据本发明的一个实施例，限位组件3包括两个限位耗能板31，两个限位耗能板31的一端分别与两个连接组件1连接，两个限位耗能板31的另一端相对设置且具有间隙，以在两个连接组件1相对转动时相抵或相离。本实施例中，两个限位组件3在摩擦铰组件2的上下两侧，每个限位组件3均具有两个限位耗能板31，两块限位耗能板31在同平面内相对放置，且两块限位耗能板31相互靠近的一端之间留有间隙，相互远离的一端分别与两个连接组件1栓接。

当梁端4与柱端5发生相对转角位移时，每个限位组件3中的两个限位耗能板31也在该转动平面内同步进行相对转动。摩擦铰组件2上侧两个限位耗能板31之间的间隙逐渐减小直至两个限位耗能板31接触，摩擦铰组件2下侧两个限位耗能板31之间的间隙则逐渐增大，反之亦可。由于间隙宽度有限，所以两个限位耗能板31相对转动的角度也是一定的，转至一定角度后相接触的两个限位耗能板31之间通过相互抵抗，为两个连接组件1的转动提供阻力，使得限位组件3进入限位状态，从而限制柱端5和梁端4的相对转动角度。

本实施例中，限位耗能板31为水平设置状态，限位耗能板31上设有第八安装孔311，连接组件1上设有第九安装孔111，通过第五螺栓e穿过第八安装孔311和第九安装孔111将限位耗能板31和连接组件1连接。在其它实施例中，限位耗能板31为配合水平设置状态的第一耳板21、第二耳板23和摩擦板22时，也可为竖直设置状态。还可根据实际情况选择限位耗能板31和连接组件1的连接方式。

根据本发明的一个实施例，限位组件3还包括两个盖板32，盖板32平行于限位耗能板31设置，两个盖板32之间夹设两个限位耗能板31，且两个盖板32通过紧固件连接，以夹紧两个限位耗能板31。本实施例中，每个限位组件3均具有两个盖板32，两块盖板32分别位于限位耗能板31的上下两侧相对设置，且与限位耗能板31相互平行，两个盖板32之间一侧夹置一个限位耗能板31，另一侧夹置另一个限位耗能板31，两个盖板32通过紧固件连接将两个限位耗能板31夹紧，保证盖板32与限位耗能板31之间的紧密接触。盖板32在限位耗能板31转动过程中可控制限位耗能板31的面外位移，防止限位耗能板31在轴向压力作用下发生面外屈曲，保证该工作阶段下限位组件3的刚度和承载力的稳定。

本实施例中，盖板32也为水平设置状态，两个盖板32上均设有相对应的第十安装孔321，通过第六螺栓f穿过第十安装孔321将两个盖板32连接。在其它实施例中，限位耗能板31若为竖直设置状态，盖板32为配合限位耗能板31，也可为竖直设置状态。还可根据实际情况选择两个盖板32的连接方式。

根据本发明的一个实施例，连接组件1包括固定梁11和端板12，固定梁11通过端板12与摩擦铰组件2连接，固定梁11与限位组件3连接。本实施例中，两个连接组件1中的固定梁11分别预埋并浇筑于预制混凝土柱端5和预制混凝土梁端4，端板12与固定梁11通过焊接连接，固定梁11的横截面为工字形。在其它实施例中，端板12与固定梁11也可根据实际情况采用其它方式连接。固定梁11的构造形式可根据工程实际情况进行调整替换。

本实施例中，摩擦铰组件2的第一连接板25与其对应的连接组件1的端板12栓接，该端板12上设有第三安装孔121。摩擦铰组件2的第二连接板26与其对应的连接组件1的端板12栓接，该端板12上设有第七安装孔122。限位组件3的限位耗能板31与固定梁11栓接，固定梁11上设有第九安装孔111。

如图6所示，根据本发明的一个实施例，连接组件1还包括预埋件13，预埋件13位于固定梁11的内侧且与端板12垂直连接。本实施例中，端板12在靠近固定梁11的一侧焊接有多个预埋件13，预埋件13可采用预埋筋，预埋筋分别预埋并浇筑于预制混凝土柱端5和预制混凝土梁端4内部，以加固混凝土柱端5和混凝土梁端4与固定梁11的预埋浇筑连接。

根据本发明的一个实施例，连接组件1还包括抗剪件14，抗剪件14与预埋件13垂直设置于固定梁11内侧，并与固定梁11连接。本实施例中，除在端板12上设置预埋件13外，还在固定梁11的内侧设置抗剪件14，抗剪件14采用抗剪栓钉，抗剪栓钉分别预埋并浇筑于预制混凝土柱端5和预制混凝土梁端4内部，以加固混凝土柱端5和混凝土梁端4与固定梁11的预埋浇筑连接，以及连接后的抗剪力。

使用时，转轴24、固定梁11、端板12、第一连接板25、第一耳板21、第二耳板23、第一连接板25、盖板32和限位耗能板31均由钢材制成。摩擦板22由铜、铝合金、钢材或其它高摩擦系数复合材料制成。第一螺栓a、第二螺栓b、第三螺栓c、第四螺栓d、第五螺栓e和第六螺栓f均由钢材制成。

本发明的框架梁柱节点，在结构遭遇不同类型、不同级别的灾害时，可根据结构变形状态提供如图4所示的多级可调控的刚度、承载力和变形能力。具体而言，在地震作用下，本发明的框架梁柱节点会依次进入以下4个工作状态，提供多级可调控的性能参数：

(1)弹性状态

小震或风荷载作用下，梁端4和柱端5弯矩小于摩擦铰组件2中最大静摩擦力提供的抵抗弯矩，摩擦铰组件2处于锁定状态，节点中各部件均处于弹性无损伤状态。此时节点刚度为k₁，节点刚度和承载力由预制混凝土柱、预制混凝土梁和连接组件1提供。

(2)摩擦耗能状态

中震作用下，梁端4和柱端5弯矩达到摩擦铰组件2滑动摩擦力提供的抵抗弯矩，摩擦铰组件2进入转动状态，摩擦板22与第一耳板21和第二耳板23摩擦耗散地震能量，减轻结构地震响应。摩擦铰组件2上下两侧的两个限位组件3中，由于两块限位耗能板31之间留有缝隙，两者未接触，且摩擦铰处于自由转动状态，因此节点刚度为k₂接近0，节点承载力和耗能能力均由摩擦铰组件2滑动摩擦力提供。

(3)转动限位状态

大震作用下，梁端4与柱端5相对转角进一步增大，限位组件3中两块限位耗能板31接触，此时节点刚度增大至k₃，限位组件3处于限位状态，可控制结构在大震作用下的响应。例如，当梁端4相对柱端5发生如图5中箭头方向所示的相对转角位移时，摩擦铰组件2上侧的限位组件3中两块限位耗能板31接触，使得限位组件3进入限位状态。节点刚度为k₃由限位耗能板31的轴向刚度提供，节点承载力由限位耗能板31和摩擦铰组件2共同提供，耗能能力由摩擦铰组件2提供。为保证该工作阶段下刚度和承载力的稳定，限位组件3中设置了盖板32，可控制限位耗能板31的面外位移，防止限位耗能板31在轴向压力作用下发生面外屈曲。

(4)限位耗能状态

超大震作用下，梁端4与柱端5相对转角继续增大，限位组件3中两块限位耗能板31在轴向压力作用下出现钢材屈服现象，此时节点刚度下降为k₄。由于限位耗能板31的钢材屈服后具有优良的滞回耗能特征，在这一工作阶段，由限位耗能板31和摩擦铰组件2共同提供节点的耗能能力，可减轻结构在超大震作用下的响应。节点刚度为k₃由限位耗能板31的屈服后轴向刚度提供，节点承载力由限位耗能板31和摩擦铰组件2共同提供。

本发明的框架梁柱节点在上述4个工作状态的多级性能参数均具有可调控的特点，方便工程设计应用。具体而言：

(1)弹性状态

刚度和承载力由预制混凝土柱、预制混凝土梁和连接组件1提供，可通过控制预制混凝土柱、预制混凝土梁和连接组件1的截面尺寸实现这一阶段刚度k₁的调控。

(2)摩擦耗能状态

通过调整摩擦板22的摩擦系数及第一螺栓a的预紧力可实现摩擦耗能状态的承载力M₁的调控，摩擦耗能状态的起始位移θ₁＝M₁/k₁。

(3)转动限位状态。

转动限位状态的起始位移θ₂可通过调整两块限位耗能板31之间间隙的宽度实现调控，转动限位状态的刚度k₃可通过调整限位耗能板31的截面尺寸调控。

(4)限位耗能状态

限位耗能状态的起始位移θ₃和刚度k₄可通过调整限位耗能板31的截面尺寸和钢材强度调控，限位耗能状态的起始承载力

M₂＝M₁+k₃·(θ₃-θ₂)。

综上，本发明为非等同现浇型梁柱节点，是其性能需求与现浇框架节点具有显著区别，具体而言，该类节点多采用干式连接，通过放松梁-柱节点转动约束的方式提高结构变形能力，可在结构中设置预应力筋或消能减震装置，利用结构的变形能力耗散地震能量，保证结构在地震作用下的安全性。本发明用于装配式框架结构体系，在结构遭遇不同类型、不同级别的灾害时，可根据结构变形状态提供多级可调控的刚度、承载力和变形能力，提供所需的性能参数，且具有结构震后可快速修复的特点，可实现高性能装配式结构。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：包括连接组件、摩擦铰组件和限位组件，两个所述连接组件分别用于连接梁端和柱端，所述摩擦铰组件的两端分别连接两个所述连接组件，以使两个所述连接组件可在转动平面内相对转动，两个所述连接组件在垂直于所述转动平面的两侧分别通过两个所述限位组件相互连接，以在所述连接组件的转动方向上对两个所述连接组件进行限位；

其中，所述摩擦铰组件包括平行于所述转动平面且层叠设置的第一耳板、摩擦板和第二耳板，所述第二耳板设置于所述第一耳板的两侧，所述第二耳板与所述第一耳板之间夹设所述摩擦板，且两个所述第二耳板通过紧固件连接，以夹紧所述第一耳板和所述摩擦板，所述第一耳板与所述第二耳板在所述转动平面内同步进行相对转动，所述第一耳板与所述第二耳板在相对转动的过程中，通过所述摩擦板与二者的接触产生摩擦力的作用产生抵抗弯矩，为两个所述连接组件的转动提供阻力，从而限制所述柱端和所述梁端的相对转动，通过控制预紧力的数值调整摩擦板与耳板之间的摩擦力的大小，进而调控摩擦铰组件的抵抗弯矩；

所述限位组件包括两个限位耗能板，两个所述限位耗能板的一端分别与两个所述连接组件连接，两个所述限位耗能板的另一端相对设置且具有间隙，以在两个所述连接组件相对转动时相抵或相离。

2.根据权利要求1所述的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：所述摩擦铰组件还包括转轴，所述第一耳板、所述摩擦板和所述第二耳板上均设有对应的轴孔，所述转轴穿过所述轴孔与所述第一耳板、所述摩擦板和所述第二耳板连接。

3.根据权利要求1所述的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：所述摩擦铰组件还包括第一连接板，所述第一连接板与所述第一耳板垂直连接，并与所述连接组件连接。

4.根据权利要求3所述的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：所述摩擦铰组件还包括第二连接板，所述连接组件与所述第二耳板通过所述第二连接板垂直连接。

5.根据权利要求1所述的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：所述限位组件还包括两个盖板，所述盖板平行于所述限位耗能板设置，两个所述盖板之间夹设两个所述限位耗能板，且两个所述盖板通过紧固件连接，以夹紧两个所述限位耗能板。

6.根据权利要求1所述的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：所述连接组件包括固定梁和端板，所述固定梁通过所述端板与所述摩擦铰组件连接，所述固定梁与所述限位组件连接。

7.根据权利要求6所述的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：所述连接组件还包括预埋件，所述预埋件位于所述固定梁的内侧且与所述端板垂直连接。

8.根据权利要求7所述的多级性能可调控的装配式框架梁柱节点，其特征在于：所述连接组件还包括抗剪件，所述抗剪件与所述预埋件垂直设置于所述固定梁内侧，并与所述固定梁连接。

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