CN111809730A - 一种带塑性铰诱导段的杆式构件、梁、柱及建筑物 - Google Patents

一种带塑性铰诱导段的杆式构件、梁、柱及建筑物 Download PDF

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肖阳
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Abstract

本发明涉及一种带塑性铰诱导段的杆式构件、梁、柱及建筑物，杆式构件包括诱导节点和两个杆式部件，所述的两个杆式部件通过诱导节点连接，所述的诱导节点包括连接构件和对称设于连接构件两端的两个传力构件和对称设于连接构件两端的两个连接端板，所述的连接端板的一侧面与连接构件的端部固定连接，所述的连接端板另一侧面与传力构件的端部固定连接，所述的传力构件嵌设于杆式部件内。与现有技术相比，本发明可以在满足梁、柱的承载能力极限状态和正常使用极限状态下，在设置杆式构件处的刚度有所减小，从而使地震作用下梁、柱杆式结构的塑性铰分布在指定位置，可有效的避免重要节点破坏。

Description

一种带塑性铰诱导段的杆式构件、梁、柱及建筑物
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其是涉及一种带塑性铰诱导段的杆式构件、梁、柱及建筑物。
背景技术
钢筋混凝土梁、柱是现代建筑中的基本结构构件，其本质都基于杆式构件。柱支撑梁形成梁柱节点，在地震作用下，多数情况下杆件内力最大值出现在节点区域，导致该区域先出现塑性铰，不会主动避开关键构件和关键节点，容易导致整体或局部结构破坏或倒塌。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带塑性铰诱导段的杆式构件、梁、柱及建筑物。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带塑性铰诱导段的杆式构件，包括诱导节点和两个杆式部件，所述的两个杆式部件通过诱导节点连接，所述的诱导节点包括连接构件和对称设于连接构件两端的两个传力构件和对称设于连接构件两端的两个连接端板，所述的连接端板的一侧面与连接构件的端部固定连接，所述的连接端板另一侧面与传力构件的端部固定连接，所述的传力构件嵌设于杆式部件内。
优选地，所述的杆式部件为钢筋混凝土梁结构或钢筋混凝土柱结构。
优选地，连接端板与传力构件连接的侧面与杆式部件的端面贴合。
优选地，所述的诱导节点还包括多个加强构件，所述的加强构件固定设于传力构件的侧面，并且所述的加强构件嵌设于杆式部件内。
优选地，所述的强化构件为栓钉，所述的栓钉的端部与传力构件焊接连接，所述的栓钉的嵌设于杆式部件内。
优选地，所述的杆式构件还包括多个纵向钢筋，所述的纵向钢筋的端部与传力构件搭接，所述的纵向钢筋嵌设于杆式部件内。纵向钢筋能够传递轴向荷载。
优选地，所述的连接构件上设有保护层。
优选地，所述的保护层为防腐层和\或防火层。
优选地，所述的连接构件为钢质厚板、圆钢管、方钢管、工字型钢、十字钢中的一种。
优选地，所述节点端与所述构件端的缝隙较小，可通过后期建筑装饰隐藏，不影响建筑美观。
优选地，所述连接构件根据需要可选用不同强度刚度的材质，使得诱导节点延性较好，在地震作用下具有较好的变形能力，充分发展塑性铰的作用。
一种梁，包括上述的一种杆式构件，所述的包括梁还包括第一梁体和第二梁体，所述的第一梁体和第二梁体与杆式构件的两端一体浇筑成型，形成梁结构。
第一梁体、第二梁体分别设于杆式构件的两端，第一梁体、第二梁体沿杆式构件的轴线布置，然后将第一梁体、第二梁体与杆式构件浇筑成型，第一梁体、第二梁体与杆式构件组合，构成梁结构。
一种柱，包括上述的一种杆式构件，所述的包括柱还包括第一柱体和第二柱体，所述的第一柱体和第二柱体分别与杆式构件的两端一体浇筑成型，形成柱结构。
第一柱体、第二柱体分别设于杆式构件的两端，第一柱体、第二柱体沿杆式构件的轴线布置，然后将第一柱体、第二柱体与杆式构件浇筑成型，第一柱体、第二柱体与杆式构件组合，构成柱结构。
一种建筑物，包括上述的一种梁和/或如上述的一种柱。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)建筑物的梁、柱杆式结构通过设置本发明的带塑性铰诱导段的杆式构件，可以在满足梁、柱的承载能力极限状态和正常使用极限状态下，在设置杆式构件处的刚度有所减小，从而使地震作用下梁、柱杆式结构的塑性铰分布在指定位置，可有效的避免重要节点破坏；
(2)带塑性铰诱导段的杆式构件的连接构件可根据梁、柱杆式结构的受力特性选择合适的钢结构，如钢板、工型钢、十字钢等，提高本发明的适用性和使用效果；
(3)本发明的带塑性铰诱导段的杆式构件的整体外观与正常构件基本无差别，应用于梁、柱、建筑物时，对建筑外观基本无影响，使用范围较广；
(4)本发明带塑性铰诱导段的杆式构件、梁、柱及建筑物，通过设置诱导节点，让塑性铰避开关键构件和关键节点，分布在更为合理的位置上，使得结构体系整体内力重分布，提高结构体系在地震作用下的抗震性能；
(5)本发明的带塑性铰诱导段的杆式构件的传力构件上设有强化构件，加强诱导节点与杆式部件的连接强度；
(6)连接构件上设有保护层，使得连接构件直接与空气接触的情况下能满足防腐、防火等需要，提高连接构件的耐用性和安全性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构立面图；
图3为本发明诱导节点的结构示意图；
图4为本发明的一种带塑性铰诱导段的杆式构件应用于梁、柱结构时的结构示意图；
图5为本发明的实施例中建筑物为带裙房的高层塔楼时的结构示意图。
其中，1、诱导节点，2、杆式部件，3、裙房，4、传力构件，5、连接端板，6、连接构件，7、纵向钢筋，8、加强构件，9、杆式构件，10、高层塔楼，11、第一梁体，12、第二梁体，13、第一柱体，14、第二柱体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
一种带塑性铰诱导段的杆式构件，如图1、图2所示，杆式构件9包括诱导节点1和两个杆式部件2，两个杆式部件2通过诱导节点1连接，诱导节点1包括连接构件6和对称设于连接构件6两端的两个传力构件4和对称设于连接构件两端的两个连接端板5，连接端板5的一侧面与连接构件6的端部固定连接，连接端板5另一侧面与传力构件4的端部固定连接，传力构件4嵌设于杆式部件2内。连接端板5与传力构件4连接的侧面与杆式部件2的端面贴合。
本实施例中，杆式部件2为钢筋混凝土梁结构或钢筋混凝土柱结构。
本发明的一种实施方式中，诱导节点1还包括多个加强构件8，加强构件8固定设于传力构件4的侧面，并且加强构件8嵌设于杆式部件2内。
如图2、3所示，诱导节点1包括八个加强构件8，传力构件4的每个侧面上设有两个加强构件8。本实施例中，强化构件为栓钉，栓钉的端部与传力构件4焊接连接，栓钉的嵌设于杆式部件2内。
杆式构件9还包括多个纵向钢筋7，纵向钢筋7的端部与传力构件4搭接，搭接长度满足钢筋锚固长度，因此杆式构件9的纵向钢筋7可通过传力构件4将轴向内力传递给杆式部件2。纵向钢筋7嵌设于杆式部件2内。如图2所示，杆式构件9内的上部和下部均设有纵向钢筋7，本实施例中，杆式构件9内的上部和下部均设有多个纵向钢筋7。
本发明的一种实施方式中，连接构件6上设有保护层，所述的保护层为防腐层和\或防火层。具体地，根据实际建筑的需要选取保护层的类型，类型包括只设置防腐层、只设置防火层、同时设置防腐层和防火层。连接构件6为钢质厚板、圆钢管、方钢管、工字型钢、十字钢中的一种，可根据设计需要选用相应的截面。
所述连接构件6根据需要可选用不同强度刚度的材质，使得诱导节点1延性较好，在地震作用下具有较好的变形能力，充分发挥塑性铰的作用。所述两个杆式部件的缝隙较小，可通过后期建筑装饰隐藏，不影响建筑美观。
使用时，根据杆式构件9设计荷载，确定连接构件6壁厚和高度；连接构件6通过连接端板5与传力构件4连接。传力构件4表面焊接加强构件8，保证传力构件4与杆式部件2之间的剪力和轴力的传递。
如图4所示，选择适当的带塑性铰诱导段的杆式构件9组成梁、柱结构，并设置塑性铰诱导段的位置，以及各个塑性铰诱导段的强度及刚度，可以实现在地震下控制诱导段出现塑性铰的前后顺序，从而控制整个结构体系的塑性铰发展，提高结构体系的抗震性能。
具体地，一种梁，包括杆式构件9、第一梁体11和第二梁体12，第一梁体11和第二梁体12分别与杆式构件9的两端一体浇筑成型。
如图2所示，杆式构件9的纵向钢筋7延伸至第一梁体11、第二梁体内，当杆式构件9设置于梁的端部时，纵向钢筋7伸入该梁柱节点的柱结构内部，保证此处节点的设计强度。
如图4所示，第一梁体11、第二梁体12分别设于杆式构件9的两端，第一梁体11、第二梁体12沿杆式构件9的轴线布置，然后将第一梁体11、第二梁体12与杆式构件9浇筑成型，第一梁体11、第二梁体12与杆式构件9组合，构成梁结构。对于本发明的梁结构，杆式构件9可根据建筑变形、抗震需要分布在梁结构的两端或中部。
具体地，一种柱，包括杆式构件9、第一柱体13和第二柱体14，第一柱体13和第二柱体14分别与杆式构件9的两端一体浇筑成型。
如图4所示，第一柱体13和第二柱体14分别设于杆式构件9的两端，第一柱体13和第二柱体14沿杆式构件9的轴线布置，然后将第一柱体13、第二柱体14与杆式构件9浇筑成型，第一柱体13、第二柱体14与杆式构件9组合，构成柱结构。对于本发明的柱结构，杆式构件9可根据建筑变形、抗震需要分布在柱结构的顶端、底端或中部。
一种建筑物，包括上述的一种梁和/或上述的一种柱。
所述杆式构件9可运用于两种周期频率差异较大的结构体系的连接部分，实现在不断缝的前提下，避免次要结构对主要结构的不利影响，保证重要体系的抗震性能。通过带塑性铰诱导段的杆式构件9，可以实现控制塑性铰分布在任何位置及破坏的形式。作为结构体系，可控制整个体系的塑性铰发展，改变结构体系构件破坏的先后顺序，提高结构体系整体的耗能能力和抗震性能。在不单独增加或减小节点的情况下，兼顾了建筑外观要求和结构上的功能要求。
如图5所示，本实施例中的建筑物为带裙房3的高层塔楼10，由于建筑功能及美观需求，高层塔楼10与多层不规则裙房3在底部连接在一起，而建筑因外观要求不能设置结构缝，从而提高了结构设计难度。通过将裙房3与高层塔楼10间的部分梁替换为本发明的设置带塑性铰诱导段的杆式构件的梁，在塔楼柱外侧设置塑性铰诱导段，使得结构体系在地震作用下，裙房3梁构件先于高层塔楼10竖向构件破坏，释放地震引起的剪力，避免了高层塔楼10底部竖向构件产生塑性铰，保证了高层塔楼10的抗震性能，实现既定的性能目标。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种带塑性铰诱导段的杆式构件，其特征在于，所述的杆式构件(9)包括诱导节点(1)和两个杆式部件(2)，所述的两个杆式部件(2)通过诱导节点(1)连接，所述的诱导节点(1)包括连接构件(6)、对称设于连接构件(6)两端的两个传力构件(4)和对称设于连接构件(6)两端的两个连接端板(5)，所述的连接端板(5)的一侧面与连接构件(6)的端部固定连接，所述的连接端板(5)另一侧面与传力构件(4)的端部固定连接，所述的传力构件(4)嵌设于杆式部件(2)内。
2.根据权利要求1所述的一种带塑性铰诱导段的杆式构件，其特征在于，所述的诱导节点(1)还包括多个加强构件(8)，所述的加强构件(8)固定设于传力构件(4)的侧面，并且所述的加强构件(8)嵌设于杆式部件(2)内。
3.根据权利要求2所述的一种带塑性铰诱导段的杆式构件，其特征在于，所述的强化构件为栓钉，所述的栓钉的端部与传力构件(4)焊接连接，所述的栓钉的嵌设于杆式部件(2)内。
4.根据权利要求1所述的一种带塑性铰诱导段的杆式构件，其特征在于，所述的杆式构件(9)还包括多个纵向钢筋(7)，所述的纵向钢筋(7)的端部与传力构件(4)搭接，所述的纵向钢筋(7)嵌设于杆式部件(2)内。
5.根据权利要求1所述的一种带塑性铰诱导段的杆式构件，其特征在于，所述的连接构件(6)上设有保护层。
6.根据权利要求5所述的一种带塑性铰诱导段的杆式构件，其特征在于，所述的保护层为防腐层和\或防火层。
7.根据权利要求1所述的一种带塑性铰诱导段的杆式构件，其特征在于，所述的连接构件(6)为钢质厚板、圆钢管、方钢管、工字型钢、十字钢中的一种。
8.一种梁，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项所述的杆式构件(9)，所述的包括梁还包括第一梁体(11)和第二梁体(12)，所述的第一梁体(11)和第二梁体(12)分别与杆式构件(9)的两端一体浇筑成型。
9.一种柱，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项所述的杆式构件(9)，所述的包括柱还包括第一柱体(13)和第二柱体(14)，所述的第一柱体(13)和第二柱体(14)分别与杆式构件(9)的两端一体浇筑成型。
10.一种建筑物，其特征在于，包括如权利要求8所述的一种梁和/或如权利要求9所述的一种柱。
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