CN112282094B - 分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，属于建筑结构工程技术领域。该钢结构节点中短钢梁的上翼缘通过T型钢与H型钢柱相连，短钢梁的下翼缘通过摩擦元件与H型钢柱相连，短钢梁的腹板通过开长圆孔的剪力板与H型钢柱相连，该短钢梁垂直于H型钢柱；短钢梁相对于H型钢柱的另一端的上翼缘通过上翼缘连接板与H型钢梁的上翼缘相连接；短钢梁相对于H型钢柱的另一端的下翼缘通过防屈曲钢板元件与H型钢梁的下翼缘相连接；短钢梁的腹板与H型钢梁的腹板之间通过腹板连接板相互连接。本发明的耗能元件为摩擦元件和防屈曲钢板元件，耗能元件在损伤后可更换，通过合理设计可以实现分阶段耗能提高了结构的抗震性能。

Description

分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点
技术领域
本发明涉及分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，属于建筑结构工程技术领域。
背景技术
实现结构功能可恢复性，是工程结构抗震领域的一个重要发展趋势。通过设置一些方便拆卸的构件或元件作为地震中的耗能单元，集中发展塑性变形，耗散大部分地震能量，从而保护主结构的安全，震后只需更换耗能元件就能实现结构功能的快速恢复。
发明内容
本发明针对上述问题提供了分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，该节点包括H型钢柱、短钢梁、H型钢梁、T型钢、摩擦元件、防屈曲钢板元件；所述短钢梁的上翼缘通过T型钢与H型钢柱相连，短钢梁的下翼缘通过摩擦元件与H型钢柱相连，短钢梁的腹板通过开长圆孔的剪力板与H型钢柱相连，该短钢梁垂直于H型钢柱；短钢梁相对于H型钢柱的另一端的上翼缘通过上翼缘连接板与H型钢梁的上翼缘相连接；短钢梁相对于H型钢柱的另一端的下翼缘通过防屈曲钢板元件与H型钢梁的下翼缘相连接；短钢梁的腹板与H型钢梁的腹板之间通过腹板连接板相互连接。
本发明所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，所述的摩擦元件包括钢牛腿、摩擦板、角钢；所述的牛腿顶部与短钢梁的下翼缘采用高强螺栓连接，角钢的一肢与钢牛腿的腹板及摩擦板采用高强螺栓连接，角钢的另一肢与H型钢柱翼缘通过高强螺栓连接；摩擦板设置在角钢与钢牛腿腹板之间，角钢与摩擦板相连接面上设置竖向长圆孔；钢牛腿顶部与短钢梁的下翼缘采用高强螺栓连接。
本发明所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，其特征在于：所述的防屈曲钢板元件由截面削弱钢板与两块小钢板组成；截面削弱钢板上设有若干安装孔，小钢板上设有与安装孔位置相对应的通孔；截面削弱钢板为开槽式削弱形式或打孔式削弱形式。
本发明所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，直线排列在截面削弱钢板上，小钢板的通孔与截面削弱钢板上安装孔相对应。
本发明所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，所述的摩擦板为钢板或黄铜板或不锈钢板或镀锌钢板或者镀铝钢板。
本发明所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，所述的钢牛腿与H型钢柱的翼缘之间设有一定间距的空隙；所述的短钢梁的端头与T型钢的翼缘之间设有一定间距的空隙；所述的短钢梁的腹板与H型钢柱的翼缘之间设有一定间距的空隙；所述的短钢梁与H型钢梁之间设有一定间距的空隙。本发明所述的分阶段耗能的可更换钢结构节点其通过合理设计，可以实现分阶段耗能。其分阶段耗能模式为：当层间位移角小于0.4%，结构处于弹性阶段；当层间位移角达到0.4%，摩擦元件通过钢牛腿与角钢之间的滑移摩擦耗能；如果层间位移角继续增大到1.0%，则防屈曲钢板元件也在往复拉压荷载作用下通过自身的拉压塑性变形参与耗能。
本发明所述的分阶段耗能的可更换钢结构节点，所述的摩擦元件与防屈曲钢板元件组成为耗能元件，耗能元件发生荷载损伤后可更换。
有益效果
本发明的节点采用摩擦元件和防屈曲钢板元件分阶段耗能，能提供不同地震动作用下结构的耗能需求和破坏模式；
本发明所述的分阶段耗能的可更换钢结构节点，遇到地震钢结构节点震动作用后，仅需更换下翼缘的损伤耗能元件，主体结构能快速恢复使用功能；
采用非对称布置耗能元件的构造，减轻甚至防止上翼缘连接元件的损伤，解决钢梁上翼缘由于混凝土楼板存在而难以更换耗能元件的难题。
附图说明
图1是本发明的钢结构节点示意图；
图2是本发明的防屈曲钢板元件结构示意图；
图3是本发明的摩擦元件结构是示意图；
图4a为开槽式削弱形式的截面削弱钢板，
图4b为打孔式削弱形式的截面削弱钢板。
图中：1为H型钢柱，2为短钢梁，3为H型钢梁，4为T型钢，5为剪力板，6为摩擦元件，7为上翼缘连接板，8为腹板连接板，9为防屈曲钢板元件；10为截面削弱钢板；11为小钢板；12为钢牛腿，13为角钢；14为摩擦板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
如图1所示：分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，该节点包括H型钢柱1、短钢梁2、H型钢梁3、T型钢4、摩擦元件6、防屈曲钢板元件9；所述短钢梁2的上翼缘通过T型钢4与H型钢柱1相连，短钢梁2的下翼缘通过摩擦元件6与H型钢柱1相连，该短钢梁2垂直于H型钢柱1；短钢梁2相对于H型钢柱1的另一端的上翼缘通过上翼缘连接板7与H型钢梁3的上翼缘相连接；短钢梁2相对于H型钢柱1的另一端的下翼缘通过防屈曲钢板元件9与H型钢梁3的下翼缘相连接；短钢梁2的腹板与H型钢梁3的腹板之间通过腹板连接板8相互连接。
如图2所示：分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，防屈曲钢板元件9由截面削弱钢板10与多块小钢板11组成；多块小钢板11至少为两块，直线排列在截面削弱钢板10上，截面削弱钢板10上设有若干安装孔，小钢板上设有通孔；小钢板11的通孔与截面削弱钢板10上安装孔相对应。
如图3所示：分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，所述的摩擦元件6包括钢牛腿12、角钢13、摩擦板14；钢牛腿12的顶部与短钢梁2的下翼缘采用高强螺栓连接，角钢13的一肢与钢牛腿12的腹板及摩擦板14采用高强螺栓连接，角钢13的另一肢与H型钢柱1翼缘通过高强螺栓连接；摩擦板14设置在角钢与13钢牛腿12腹板之间，角钢13与摩擦板14相连接面上设置竖向长圆孔；钢牛腿12顶部与短钢梁2的下翼缘采用高强螺栓连接。摩擦板14为钢板或黄铜板或不锈钢板或镀锌钢板或者镀铝钢板。
如图4a、4b所示：截面削弱钢板为开槽式削弱形式或打孔式削弱形式。
通过合理设计，可以实现分阶段耗能。其分阶段耗能模式为：当层间位移角小于0.4%，结构处于弹性阶段；当层间位移角达到0.4%，摩擦元件通过钢牛腿与角钢之间的滑移摩擦耗能；如果层间位移角继续增大到1.0%，则防屈曲钢板元件也在往复拉压荷载作用下通过自身的拉压塑性变形参与耗能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，其特征在于：该节点包括H型钢柱、短钢梁、H型钢梁、T型钢、摩擦元件、防屈曲钢板元件；所述短钢梁的上翼缘通过T型钢与H型钢柱相连，短钢梁的下翼缘通过摩擦元件与H型钢柱相连，短钢梁的腹板通过开长圆孔的剪力板与H型钢柱相连，该短钢梁垂直于H型钢柱；短钢梁相对于H型钢柱的另一端的上翼缘通过上翼缘连接板与H型钢梁的上翼缘相连接；短钢梁相对于H型钢柱的另一端的下翼缘通过防屈曲钢板元件与H型钢梁的下翼缘相连接；短钢梁的腹板与H型钢梁的腹板之间通过腹板连接板相互连接；述的摩擦元件包括钢牛腿、摩擦板、角钢；所述的牛腿顶部与短钢梁的下翼缘采用高强螺栓连接，角钢的一肢与钢牛腿的腹板及摩擦板采用高强螺栓连接，角钢的另一肢与H型钢柱翼缘通过高强螺栓连接；摩擦板设置在角钢与钢牛腿腹板之间，角钢与摩擦板相连接面上设置竖向长圆孔；钢牛腿顶部与短钢梁的下翼缘采用高强螺栓连接；所述的摩擦板为钢板或黄铜板或不锈钢板或镀锌钢板或者镀铝钢板。
2.根据权利要求1所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，其特征在于：所述的防屈曲钢板元件由截面削弱钢板与两块小钢板组成；截面削弱钢板上设有若干安装孔，小钢板上设有与安装孔位置相对应的通孔；截面削弱钢板为开槽式削弱形式或打孔式削弱形式。
3.根据权利要求2述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，其特征在于：小钢板直线排列在截面削弱钢板上，小钢板的通孔与截面削弱钢板上安装孔相对应。
4.根据权利要求1述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，其特征在于：所述的钢牛腿与H型钢柱的翼缘之间设有一定间距的空隙；所述的短钢梁的端头与T型钢的翼缘之间设有一定间距的空隙；所述的短钢梁的腹板与H型钢柱的翼缘之间设有一定间距的空隙；所述的短钢梁与H型钢梁之间设有一定间距的空隙。
5.根据权利要求1所述的分阶段耗能的可更换耗能元件的钢结构节点，其特征在于：所述的摩擦元件与防屈曲钢板元件组成为耗能元件，耗能元件发生荷载损伤后可更换。
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钢梁-混凝土墙刚接节点低周反复荷载作用下的受力性能试验研究;覃银辉等;《混凝土与水泥制品》;20110620(第06期);全文 *

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