CN111636745B - 一种钢结构自复位梁柱组合节点装置 - Google Patents

一种钢结构自复位梁柱组合节点装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种钢结构自复位梁柱组合节点装置，包括钢柱、钢梁、预制分离楼板、组合楼板、连接件，在发生地震时，连接件能够有效传递梁柱节点的剪力和弯矩，钢梁与连接件之间形成非对称连接，滑移螺栓之间绕设的SMA丝材始终受拉，滑移螺栓能够产生滑移，提高节点的延性、耗能能力和复位能力。另外，预制式分离楼板与组合楼板的搭接处设置连接栓钉，预制式分离楼板与组合楼板的主体之间具有间隙，连接栓钉能够水平移动，以避免预制式分离楼板和组合楼板开裂，提高钢结构梁柱节点的抗震性能和震后恢复力，因此，本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置，具有强耗能、自复位、高延性、震后功能可恢复的优点。

Description

一种钢结构自复位梁柱组合节点装置
技术领域
本发明涉及钢结构技术领域，特别是涉及一种钢结构自复位梁柱组合节点装置。
背景技术
钢框架结构主要由钢柱、钢梁和梁柱节点组成。钢柱与钢梁均为常用构件，在设计、制作和安装等方面均已成熟。传统的钢结构梁柱节点包括焊接连接、外伸端板螺栓连接、平齐式端板螺栓连接、顶底角钢连接等，均可将钢柱与钢梁进行可靠连接，且满足易装、强连接，并具有一定的耗能能力。然而，传统钢结构梁柱节点还存在震后残余变形较大、钢梁损伤严重、震后无法快速修复等问题。另外，在钢梁端部存在较大的负弯矩，可能导致混凝土楼板发生破坏，对结构的震后修复带来不便。当前，可恢复功能结构“小震及中震不坏，大震可换、可修复，巨震不倒塌”的四水准抗震设防目标已被提出且日益受到重视，钢结构梁柱节点需进一步提高其抗震性能、自复位能力、耗能能力，并减小震后构件的损伤，以使钢结构梁柱节点和相应钢框架结构符合当前的抗震要求。
因此，如何提高钢结构梁柱节点和相应钢框架结构的抗震性能，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢结构自复位梁柱组合节点装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高钢结构梁柱节点的抗震性能和复位能力，提高经济效益。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钢结构自复位梁柱组合节点装置，包括钢柱、钢梁、预制分离楼板、组合楼板、连接件，所述预制分离楼板、所述组合楼板设置于所述钢梁的顶部，所述组合楼板为阶梯状，所述组合楼板包括相连的主体部和连接部，所述预制分离楼板的一端与所述钢柱相抵接，所述预制分离楼板的另一端与所述连接部搭接相连，所述连接部设置连接栓钉，所述连接栓钉伸入所述预制分离楼板内，所述主体部的顶面与所述预制分离楼板的顶面相平齐，所述主体部与所述预制分离楼板之间具有间隙；所述连接件连接所述钢梁与所述钢柱，所述连接件通过若干组滑移螺栓与所述钢梁相连，所述钢梁与所述连接件均具有允许所述滑移螺栓通过的连接孔，所述连接孔为长圆孔，每组所述滑移螺栓的数量为两个，每组所述滑移螺栓之间绕设SMA丝材，所述SMA丝材平行于所述连接孔的长轴方向。
优选地，所述连接件的数量为两个，两个所述连接件分别设置于所述钢梁的上下两端，所述连接件为L形，所述连接件的一端与所述钢柱通过高强螺栓连接，所述连接件的另一端通过所述滑移螺栓与所述钢梁连接。
优选地，位于所述钢梁顶部的所述连接件设置于所述预制分离楼板的底部，所述连接件与所述预制分离楼板插接相连，所述连接件远离所述钢梁的一侧还设置限位垫片，限位垫片与所述预制分离楼板插接相连。
优选地，所述连接件与所述钢梁之间设置摩擦垫片。
优选地，所述预制分离楼板的底部设置滑移孔洞，所述连接栓钉位于所述滑移孔洞内。
优选地，所述组合楼板内置抗剪栓钉、水平分布钢筋和纵向分布钢筋，所述抗剪栓钉与所述连接栓钉相平行，所述水平分布钢筋与所述纵向分布钢筋相垂直，所述水平分布钢筋、所述纵向分布钢筋均与所述抗剪栓钉相垂直。
优选地，所述钢梁与所述钢柱之间还设置连接板，所述连接板位于两个所述连接件之间，所述连接板为L形，所述连接板分别与所述钢梁、所述钢柱通过高强螺栓连接，所述钢梁上设置螺栓孔，所述螺栓孔为长圆孔，所述螺栓孔的长轴方向与所述连接孔的长轴方向相平行。
优选地，所述钢柱还设置加强肋，所述加强肋与所述钢柱焊接相连，所述加强肋分别与所述钢梁的上下翼缘相平齐。
优选地，所述预制分离楼板与所述组合楼板之间的缝隙内填充密封胶。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置，包括钢柱、钢梁、预制分离楼板、组合楼板、连接件，预制分离楼板、组合楼板设置于钢梁的顶部，组合楼板为阶梯状，组合楼板包括相连的主体部和连接部，预制分离楼板的一端与钢柱相抵接，预制分离楼板的另一端与连接部搭接相连，连接部设置连接栓钉，连接栓钉伸入预制分离楼板内，主体部的顶面与预制分离楼板的顶面相平齐，主体部与预制分离楼板之间具有间隙；连接件连接钢梁与钢柱，连接件通过若干组滑移螺栓与钢梁相连，钢梁与连接件均具有允许滑移螺栓通过的连接孔，连接孔为长圆孔，每组滑移螺栓的数量为两个，每组滑移螺栓之间绕设SMA丝材，SMA丝材平行于连接孔的长轴方向。本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置，在发生地震时，连接件能够有效传递梁柱节点的剪力和弯矩，钢梁与连接件之间形成非对称连接，滑移螺栓之间绕设的SMA丝材始终受拉，滑移螺栓能够产生滑移，提高节点的延性、耗能能力和复位能力。另外，预制式分离楼板与组合楼板的搭接处设置连接栓钉，预制式分离楼板与组合楼板的主体之间具有间隙，连接栓钉能够水平移动，以避免预制式分离楼板和组合楼板开裂，提高钢结构梁柱节点的抗震性能和震后恢复力，因此，本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置，具有强耗能、自复位、高延性、震后功能可恢复的优点。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置的结构示意图；
图2为图1中A处的放大示意图；
图3为图1中B处的放大示意图；
图4为图1中C处的放大示意图；
图5为图1中沿D-D向的剖切示意图；
图6为图1中沿E-E向的剖切示意图；
图7为图1中沿F-F向的剖切示意图；
图8为图1中沿G-G向的剖切示意图；
图9为图1中沿H-H向的剖切示意图；
图10为图1中沿I-I向的剖切示意图；
图11为图1中沿J-J向的剖切示意图；
图12为本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置的预制分离楼板的示意图；
图13为图12中沿K-K向的剖切示意图；
其中，1为钢柱，2为钢梁，3为预制分离楼板，4为组合楼板，5为连接件，6为连接栓钉，7为滑移螺栓，8为SMA丝材，9为限位垫片，10为摩擦垫片，11为滑移孔洞，12为抗剪栓钉，13为水平分布钢筋，14为纵向分布钢筋，15为连接板，16为加强肋，17为密封胶，18为高强螺栓。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种钢结构自复位梁柱组合节点装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高钢结构梁柱节点的抗震性能和复位能力，提高经济效益。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-13，其中，图1为本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置的结构示意图，图2为图1中A处的放大示意图，图3为图1中B处的放大示意图，图4为图1中C处的放大示意图，图5为图1中沿D-D向的剖切示意图，图6为图1中沿E-E向的剖切示意图，图7为图1中沿F-F向的剖切示意图，图8为图1中沿G-G向的剖切示意图，图9为图1中沿H-H向的剖切示意图，图10为图1中沿I-I向的剖切示意图，图11为图1中沿J-J向的剖切示意图，图12为本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置的预制分离楼板的示意图，图13为图12中沿K-K向的剖切示意图。
本发明提供一种钢结构自复位梁柱组合节点装置，包括钢柱1、钢梁2、预制分离楼板3、组合楼板4、连接件5，预制分离楼板3、组合楼板4设置于钢梁2的顶部，组合楼板4为阶梯状，组合楼板4包括相连的主体部和连接部，预制分离楼板3的一端与钢柱1相抵接，预制分离楼板3的另一端与连接部搭接相连，连接部设置连接栓钉6，连接栓钉6伸入预制分离楼板3内，主体部的顶面与预制分离楼板3的顶面相平齐，主体部与预制分离楼板3之间具有间隙；连接件5连接钢梁2与钢柱1，连接件5通过若干组滑移螺栓7与钢梁2相连，钢梁2与连接件5均具有允许滑移螺栓7通过的连接孔，连接孔为长圆孔，每组滑移螺栓7的数量为两个，每组滑移螺栓7之间绕设SMA丝材8，SMA丝材8平行于连接孔的长轴方向。
本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置，在发生地震时，连接件5能够有效传递梁柱节点的剪力和弯矩，钢梁2与连接件5之间形成非对称连接，滑移螺栓7之间绕设的SMA丝材8始终受拉，滑移螺栓7能够产生滑移，提高节点的延性、耗能能力和复位能力。另外，预制式分离楼板与组合楼板4的搭接处设置连接栓钉6，预制式分离楼板与组合楼板4的主体之间具有间隙，连接栓钉6能够水平移动，以避免预制式分离楼板和组合楼板4开裂，提高钢结构梁柱节点的抗震性能和震后恢复力，因此，本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置，具有强耗能、自复位、高延性、震后功能可恢复的优点。
具体地，连接件5的数量为两个，两个连接件5分别设置于钢梁2的上下两端，连接件5为L形，连接件5的一端与钢柱1通过高强螺栓18连接，连接件5的另一端通过滑移螺栓7与钢梁2连接。连接件5的长度较短一端与钢柱1相连，连接件5的较长一端与钢梁2相连，在本具体实施方式中，连接件5与钢梁2之间设置两组滑移螺栓7，每一组滑移螺栓7的两端均绕设SMA丝材8。
其中，位于钢梁2顶部的连接件5设置于预制分离楼板3的底部，连接件5与预制分离楼板3插接相连，连接件5远离钢梁2的一侧还设置限位垫片9，限位垫片9与预制分离楼板3插接相连，连接件5和限位垫片9与预制分离楼板3插接相连，以固定预制分离楼板3。
另外，连接件5与钢梁2之间设置摩擦垫片10，摩擦垫片10与钢梁2翼缘宽度相等，摩擦垫片10能够增大连接件5与钢梁2之间的摩擦系数，保证连接牢固度。
更具体地，预制分离楼板3的底部设置滑移孔洞11，连接栓钉6位于滑移孔洞11内，连接栓钉6一端固定在钢梁2上，另一端伸入滑移孔洞11中，当发生地震时，连接栓钉6能够在滑移孔洞11中产生水平移动。
在本具体实施方式中，组合楼板4为现场浇筑，组合楼板4内置抗剪栓钉12、水平分布钢筋13和纵向分布钢筋14，抗剪栓钉12与连接栓钉6相平行，抗剪栓钉12同样首先固定在钢梁2上，水平分布钢筋13与纵向分布钢筋14相垂直，水平分布钢筋13、纵向分布钢筋14均与抗剪栓钉12相垂直，增强组合楼板4结构强度。
进一步地，钢梁2与钢柱1之间还设置连接板15，连接板15位于两个连接件5之间，连接板15为L形，连接板15分别与钢梁2、钢柱1通过高强螺栓18连接，钢梁2上设置螺栓孔，螺栓孔为长圆孔，螺栓孔的长轴方向与连接孔的长轴方向相平行。连接板15的数量为两个，两个连接板15分别设置于钢梁2的腹板的两侧。
为了提高钢柱1的结构强度，钢柱1还设置加强肋16，加强肋16与钢柱1焊接相连，两组加强肋16分别与钢梁2的上下翼缘相平齐。
更进一步地，预制分离楼板3与组合楼板4之间的缝隙内填充密封胶17，密封胶17填充于预制分离楼板3与组合楼板4之间的缝隙内，避免杂质进入缝隙，提高表面平整度和美观性。
本发明的钢结构自复位梁柱组合节点装置，在钢柱1与钢梁2之间设置L形的连接件5、L形的连接板15、SMA丝材8、组合楼板4、预制分离楼板3、滑移螺栓7和连接栓钉6相配合，在钢柱1与钢梁2中间设置L形的连接板15相连，钢梁2的上端、下端设置L形的连接件5使钢梁2与钢柱1相连，在钢柱1连接件5、连接板15固定连接，钢梁2与连接件5之间设置滑移螺栓7，将SMA丝材8缠绕在两个滑移螺栓7相同一侧的两个螺帽之间，在非对称SMA连接上端设置与之分离楼板，以有效保证钢结构梁柱节点连接受力、耗能和复位的可靠性，并保证连接处的钢梁2、钢柱1、预制分离楼板3、组合楼板4、SMA丝材8不发生任何损伤，有效提高节点的耗能能力、复位能力、震后功能可恢复能力，实现可观的经济效益。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：包括钢柱、钢梁、预制分离楼板、组合楼板、连接件，所述预制分离楼板、所述组合楼板设置于所述钢梁的顶部，所述组合楼板为阶梯状，所述组合楼板包括相连的主体部和连接部，所述预制分离楼板的一端与所述钢柱相抵接，所述预制分离楼板的另一端与所述连接部搭接相连，所述连接部设置连接栓钉，所述连接栓钉伸入所述预制分离楼板内，所述主体部的顶面与所述预制分离楼板的顶面相平齐，所述主体部与所述预制分离楼板之间具有间隙；所述连接件连接所述钢梁与所述钢柱，所述连接件通过若干组滑移螺栓与所述钢梁相连，所述钢梁与所述连接件均具有允许所述滑移螺栓通过的连接孔，所述连接孔为长圆孔，每组所述滑移螺栓的数量为两个，每组所述滑移螺栓之间绕设SMA丝材，所述SMA丝材平行于所述连接孔的长轴方向。
2.根据权利要求1所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：所述连接件的数量为两个，两个所述连接件分别设置于所述钢梁的上下两端，所述连接件为L形，所述连接件的一端与所述钢柱通过高强螺栓连接，所述连接件的另一端通过所述滑移螺栓与所述钢梁连接。
3.根据权利要求2所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：位于所述钢梁顶部的所述连接件设置于所述预制分离楼板的底部，所述连接件与所述预制分离楼板插接相连，所述连接件远离所述钢梁的一侧还设置限位垫片，限位垫片与所述预制分离楼板插接相连。
4.根据权利要求3所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：所述连接件与所述钢梁之间设置摩擦垫片。
5.根据权利要求1所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：所述预制分离楼板的底部设置滑移孔洞，所述连接栓钉位于所述滑移孔洞内。
6.根据权利要求1所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：所述组合楼板内置抗剪栓钉、水平分布钢筋和纵向分布钢筋，所述抗剪栓钉与所述连接栓钉相平行，所述水平分布钢筋与所述纵向分布钢筋相垂直，所述水平分布钢筋、所述纵向分布钢筋均与所述抗剪栓钉相垂直。
7.根据权利要求2所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：所述钢梁与所述钢柱之间还设置连接板，所述连接板位于两个所述连接件之间，所述连接板为L形，所述连接板分别与所述钢梁、所述钢柱通过高强螺栓连接，所述钢梁设置螺栓孔，所述螺栓孔为长圆孔，所述螺栓孔的长轴方向与所述连接孔的长轴方向相平行。
8.根据权利要求1所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：所述钢柱还设置加强肋，所述加强肋与所述钢柱焊接相连，所述加强肋分别与所述钢梁的上下翼缘相平齐。
9.根据权利要求1-8任一项所述的钢结构自复位梁柱组合节点装置，其特征在于：所述预制分离楼板与所述组合楼板之间的缝隙内填充密封胶。
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