CN112502295A - 一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，包括装配式钢管混凝土组合柱、悬臂梁、若干摩擦型高强度螺栓、连接装置主体和钢梁。连接装置主体包括圆筒、上翼缘、下翼缘和两块腹板，上翼缘采用摩擦型高强度螺栓连接在悬臂梁的上翼缘与钢梁的上翼缘之间，下翼缘采用摩擦型高强度螺栓连接在悬臂梁的下翼缘与钢梁的下翼缘之间，两块腹板分别连接在悬臂梁和钢梁的腹板上。本发明的装配式组合结构建筑在地震作用下使破坏形式成为在连接装置处的塑性破坏，克服了其他构造形式在震后无法更换以及无法快速恢复功能的不足。

Description

一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置
技术领域
本发明涉及建筑装配式组合结构领域，具体涉及一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置。
背景技术
装配式组合结构建筑具有可以在工厂实现产业化生产，缩短工期，结构构件质量有保证，并且可充分利用钢和混凝土的特点，具有较大的构件刚度，质量轻，构件延性好，防火，防腐性能好等优点。
在日本阪神和美国洛杉矶大地震之后，越来越多的学者对钢结构梁柱焊接节点在地震下的脆性破坏展开了深入的研究，并由此提出了许多改进梁柱节点的措施。如通过节点构造措施使不利截面外移，即塑性铰外移，从而使破坏形式成为在梁柱焊接处之外的塑性破坏。
当前存在的节点形式大致上有节点加强和节点削弱两种形式，其中削弱型节点是通过对梁进行一定的合理削弱使得在不显著降低节点的承载能力情况下，使得塑性铰外移，从而保护相对脆弱的节点区域，达到延性设计的目的。这种梁柱连接节点由两部分组成，一是梁与柱的焊接连接，由工厂加工完成；二是梁与梁的拼接，在施工现场完成。梁柱焊接连接在工厂进行加工，这样便于制作而且使焊接的质量与精度得到保证。钢梁之间的拼接采用摩擦型高强螺栓连接，施工速度快。由于在工地只进行高强螺栓拼接，不需要现场施焊，这样一来，受场地气候条件的影响较小，使施工速度大大提高。现有的梁柱节点主要存在以下不足：装配式组合结构建筑的现场安装实现全装配式，但在地震破坏后进行修复时，无法较为快速地对已损坏构件进行更换。为克服上述问题，一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构形式简单、震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，包括装配式钢管混凝土组合柱、悬臂梁、若干摩擦型高强度螺栓、钢梁和连接装置主体。
所述装配式钢管混凝土组合柱为矩形柱，悬臂梁的一端焊接到装配式钢管混凝土组合柱的侧壁上。所述悬臂梁为工字钢，悬臂梁包括腹板Ⅰ、上翼缘Ⅰ和下翼缘Ⅰ。
所述连接装置主体包括腹板Ⅱ、腹板Ⅳ、上翼缘Ⅱ、下翼缘Ⅱ和圆筒。所述圆筒竖直设置，圆筒的上下端分别焊接有上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ，上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ之间焊接有腹板Ⅱ和腹板Ⅳ，腹板Ⅱ和腹板Ⅳ均焊接在圆筒的外壁上。
所述钢梁为工字钢，包括腹板Ⅲ、上翼缘Ⅲ和下翼缘Ⅲ，上翼缘Ⅱ的一端搭在上翼缘Ⅰ上并采用若干摩擦型高强度螺栓连接，另一端搭在上翼缘Ⅲ上并采用若干摩擦型高强度螺栓连接。所述下翼缘Ⅱ的一端与下翼缘Ⅰ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓连接，另一端与下翼缘Ⅲ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓连接。
所述腹板Ⅰ、腹板Ⅱ、腹板Ⅲ和腹板Ⅳ在同一平面上，腹板Ⅱ的两侧均设置有连接板Ⅰ，连接板Ⅰ通过若干螺栓将腹板Ⅰ和腹板Ⅱ连接。腹板Ⅳ的两侧均设置有连接板Ⅱ，连接板Ⅱ通过若干螺栓将腹板Ⅲ和腹板Ⅳ连接。
进一步，所述腹板Ⅱ和腹板Ⅳ均通过角焊缝焊接在圆筒上。
进一步，所述上翼缘Ⅰ的上表面和上翼缘Ⅲ的上表面设置有若干焊钉。
进一步，所述装配式钢管混凝土组合柱包括矩型钢管、钢筋笼和混凝土，竖直的矩型钢管内安装钢筋笼，混凝土填充到矩型钢管内。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明的装配式组合结构建筑在地震作用下使塑性铰外移，使破坏形式成为在连接装置处的塑性破坏，且耗能效果优良。本装置克服了其他构造形式在震后无法更换以及无法快速恢复功能的不足，保证了结构在地震作用下更换连接装置后可继续正常使用。该装置简单且经济性好。
附图说明
图1为本发明连接装置的三维图；
图2为连接装置主体示意图。
图中：装配式钢管混凝土组合柱1、悬臂梁2、焊钉5、摩擦型高强度螺栓6、钢梁7、连接装置主体8、连接板Ⅰ9和连接板Ⅱ10。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，包括装配式钢管混凝土组合柱1、悬臂梁2、若干摩擦型高强度螺栓6、钢梁7和连接装置主体8。
所述装配式钢管混凝土组合柱1为矩形柱，装配式钢管混凝土组合柱1包括矩型钢管、钢筋笼和混凝土，竖直的矩型钢管内安装钢筋笼，混凝土填充到矩型钢管内。
参见图1，所述悬臂梁2的一端焊接到装配式钢管混凝土组合柱1的侧壁上，悬臂梁2为工字钢，包括腹板Ⅰ、上翼缘Ⅰ和下翼缘Ⅰ。
参见图2，所述连接装置主体8包括腹板Ⅱ、腹板Ⅳ、上翼缘Ⅱ、下翼缘Ⅱ和圆筒。所述圆筒竖直设置，圆筒的上下端分别焊接有上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ，上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ之间焊接有腹板Ⅱ和腹板Ⅳ，腹板Ⅱ和腹板Ⅳ均通过角焊缝焊接在圆筒上。
参见图1，所述钢梁7为工字钢，包括腹板Ⅲ、上翼缘Ⅲ和下翼缘Ⅲ，上翼缘Ⅱ的一端搭在上翼缘Ⅰ上并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接，另一端搭在上翼缘Ⅲ上并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接。所述下翼缘Ⅱ的一端与下翼缘Ⅰ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接，另一端与下翼缘Ⅲ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接。
所述上翼缘Ⅰ的上表面和上翼缘Ⅲ的上表面设置有若干焊钉5，上翼缘Ⅰ上的焊钉5为抗拔不抗剪焊钉，上翼缘Ⅲ上的焊钉5为常规抗剪焊钉。
所述腹板Ⅰ、腹板Ⅱ、腹板Ⅲ和腹板Ⅳ在同一平面上，腹板Ⅱ的两侧均设置有连接板Ⅰ9，连接板Ⅰ9通过若干螺栓将腹板Ⅰ和腹板Ⅱ连接。腹板Ⅳ的两侧均设置有连接板Ⅱ10，连接板Ⅱ10通过若干螺栓将腹板Ⅲ和腹板Ⅳ连接。
本实施例的所述装配式钢管混凝土组合柱1和悬臂梁2的焊接作业在工厂中进行，焊缝的质量与尺寸易于操控，施工速度、施工质量有大幅度的提高。所述连接装置主体8与钢梁7的螺栓孔在工厂里提前预制，形成模块化的装配式单元，而后在施工现场各连接单元进行拼装施工，现场施焊工作量小，连接速度快。本实施例的所述连接装置主体8为梁端加强以及腹板削弱并用型节点，可实现结构在地震下的多重耗能机理，将塑性铰由梁柱接触面转移至连接装置主体8处，震后仅需更换连接装置主体8来实现结构的再次正常使用。塑性铰的转移主要依赖于管状腹板大变形下的“折叠效应”，相比较传统节点翼缘失稳明显改善。
实施例2：
本实施例公开了一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，包括装配式钢管混凝土组合柱1、悬臂梁2、若干摩擦型高强度螺栓6、钢梁7和连接装置主体8。
参见图1，所述装配式钢管混凝土组合柱1为矩形柱，悬臂梁2的一端焊接到装配式钢管混凝土组合柱1的侧壁上。所述悬臂梁2为工字钢，悬臂梁2包括腹板Ⅰ、上翼缘Ⅰ和下翼缘Ⅰ。
参见图2，所述连接装置主体8包括腹板Ⅱ、腹板Ⅳ、上翼缘Ⅱ、下翼缘Ⅱ和圆筒。所述圆筒竖直设置，圆筒的上下端分别焊接有上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ，上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ之间焊接有腹板Ⅱ和腹板Ⅳ，腹板Ⅱ和腹板Ⅳ均焊接在圆筒的外壁上。
参见图1，所述钢梁7为工字钢，包括腹板Ⅲ、上翼缘Ⅲ和下翼缘Ⅲ，上翼缘Ⅱ的一端搭在上翼缘Ⅰ上并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接，另一端搭在上翼缘Ⅲ上并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接。所述下翼缘Ⅱ的一端与下翼缘Ⅰ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接，另一端与下翼缘Ⅲ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓6连接。
所述腹板Ⅰ、腹板Ⅱ、腹板Ⅲ和腹板Ⅳ在同一平面上，腹板Ⅱ的两侧均设置有连接板Ⅰ9，连接板Ⅰ9通过若干螺栓将腹板Ⅰ和腹板Ⅱ连接。腹板Ⅳ的两侧均设置有连接板Ⅱ10，连接板Ⅱ10通过若干螺栓将腹板Ⅲ和腹板Ⅳ连接。
实施例3：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述腹板Ⅱ和腹板Ⅳ均通过角焊缝焊接在圆筒上。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述上翼缘Ⅰ的上表面和上翼缘Ⅲ的上表面设置有若干焊钉5。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述装配式钢管混凝土组合柱1包括矩型钢管、钢筋笼和混凝土，竖直的矩型钢管内安装钢筋笼，混凝土填充到矩型钢管内。

Claims (4)

1.一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，其特征在于：包括所述装配式钢管混凝土组合柱(1)、悬臂梁(2)、若干摩擦型高强度螺栓(6)、钢梁(7)和连接装置主体(8)；
所述装配式钢管混凝土组合柱(1)为矩形柱，悬臂梁(2)的一端焊接到装配式钢管混凝土组合柱(1)的侧壁上；所述悬臂梁(2)为工字钢，悬臂梁(2)包括腹板Ⅰ、上翼缘Ⅰ和下翼缘Ⅰ；
所述连接装置主体(8)包括腹板Ⅱ、腹板Ⅳ、上翼缘Ⅱ、下翼缘Ⅱ和圆筒；所述圆筒竖直设置，圆筒的上下端分别焊接有上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ，上翼缘Ⅱ和下翼缘Ⅱ之间焊接有腹板Ⅱ和腹板Ⅳ，腹板Ⅱ和腹板Ⅳ均焊接在圆筒的外壁上；
所述钢梁(7)为工字钢，包括腹板Ⅲ、上翼缘Ⅲ和下翼缘Ⅲ，上翼缘Ⅱ的一端搭在上翼缘Ⅰ上并采用若干摩擦型高强度螺栓(6)连接，另一端搭在上翼缘Ⅲ上并采用若干摩擦型高强度螺栓(6)连接；所述下翼缘Ⅱ的一端与下翼缘Ⅰ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓(6)连接，另一端与下翼缘Ⅲ的下表面贴合并采用若干摩擦型高强度螺栓(6)连接；
所述腹板Ⅰ、腹板Ⅱ、腹板Ⅲ和腹板Ⅳ在同一平面上，腹板Ⅱ的两侧均设置有连接板Ⅰ(9)，连接板Ⅰ(9)通过若干螺栓将腹板Ⅰ和腹板Ⅱ连接；腹板Ⅳ的两侧均设置有连接板Ⅱ(10)，连接板Ⅱ(10)通过若干螺栓将腹板Ⅲ和腹板Ⅳ连接。
2.根据权利要求1所述的一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述腹板Ⅱ和腹板Ⅳ均通过角焊缝焊接在圆筒上。
3.根据权利要求1或2所述的一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述上翼缘Ⅰ的上表面和上翼缘Ⅲ的上表面设置有若干焊钉(5)。
4.根据权利要求1或3所述的一种震后可更换的装配式组合结构梁柱节点连接装置，其特征在于：所述装配式钢管混凝土组合柱(1)包括矩型钢管、钢筋笼和混凝土，竖直的矩型钢管内安装钢筋笼，混凝土填充到矩型钢管内。
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