CN112832400B - 一种摩擦耗能型阻尼器和钢框架梁柱连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摩擦耗能型阻尼器和钢框架梁柱连接节点，摩擦耗能型阻尼器安装于钢框架柱和钢框架梁的连接部位拐角处，连接杆件贯穿方钢管的管壁，若干耗能单元设置于方钢管内部并套在连接杆件上；每个耗能单元包括套在连接杆件上的第一弧形软钢板、第二弧形软钢板和摩擦板，第一弧形软钢板和第二弧形软钢板的外凸面正对设置，摩擦板设置于第一弧形软钢板和第二弧形软钢板之间，第一弧形软钢板和第二弧形软钢板的外凸面均与摩擦板相抵；摩擦板、第一弧形软钢板和第二弧形软钢板的两端延伸至方钢管的内表面。本发明的摩擦耗能型阻尼器能够提高梁柱连接节点的耗能能力，并且具有安装方便、能够在作业现场快速施工的特点。

Description

一种摩擦耗能型阻尼器和钢框架梁柱连接节点

技术领域

本发明属于土木工程抗震与减震领域，涉及一种摩擦耗能型阻尼器和钢框架梁柱连接节点。

背景技术

装配式钢结构体系是指按照统一、标准的建筑部品规格制作房屋单元或构件，然后运至施工现场装配就位而产生的建筑。其特点是建筑质量轻、节能环保、施工速度快、工业化程度高等，能解决我国建筑工业化水平低、房屋建造劳动生产率低以及传统房屋产品质量低等诸多问题，适应我国建筑行业的发展。梁柱连接节点是装配式钢结构体系中最重要的节点，直接影响着结构的施工速度以及装配化程度，因此梁柱节点应尽量多采用便于操作的高强螺栓连接，并且螺栓的布置应尽可能地易于工人现场紧固，在现有的工程实例中采用的梁柱节点存在以下不足：

传统梁柱全焊节点中，梁上下翼缘及腹板与柱现场施焊，这种连接形式虽然为刚性连接，但节点延性差，地震中容易发生脆性破坏，且需要现场施焊，大大影响了施工速度与质量，不适用于装配式钢结构中，且施工程序复杂，不容易实现刚性连接。且在震后很难进行修复，造成较大的经济损失。因此，如何提高梁柱连接节点的耗能能力、且能够在现场方便快速施工是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种摩擦耗能型阻尼器和钢框架梁柱连接节点，本发明的摩擦耗能型阻尼器能够提高梁柱连接节点的耗能能力，并且具有安装方便、能够在作业现场快速施工的特点。

为了实现上述目标，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种摩擦耗能型阻尼器，包括方钢管、连接杆件和若干耗能单元，连接杆件贯穿方钢管的管壁，若干耗能单元设置于方钢管内部并套在连接杆件上；每个耗能单元包括套在连接杆件上的第一弧形软钢板、第二弧形软钢板和摩擦板，第一弧形软钢板和第二弧形软钢板的外凸面正对设置，摩擦板设置于第一弧形软钢板和第二弧形软钢板之间，第一弧形软钢板和第二弧形软钢板的外凸面均与摩擦板相抵；第一弧形软钢板和第二弧形软钢板的两端延伸至方钢管的内表面，摩擦板的两端延伸至方钢管的内表面并与方钢管的内表面相抵。

优选的，若干耗能单元中，位于两端的两个耗能单元与方钢管侧壁之间留有移动间隙，相邻的耗能单元之间留有移动间隙。

优选的，连接杆件设置两根，两个连接杆件平行。

优选的，方钢管的截面为矩形，连接杆件从宽边贯穿方钢管，连接杆件的轴线与方钢管的轴心垂直相交；第一弧形软钢板和第二弧形软钢板的两端分别与方钢管的两个长边内表面相抵，摩擦板的两端分别与方钢管的两个长边内表面相抵。

优选的，摩擦板采用黄铜垫板。

本发明还提供了一种钢框架梁柱连接节点，包括钢框架柱、钢框架梁和本发明如上所述的摩擦耗能型阻尼器，钢框架柱和钢框架梁垂直连接，摩擦耗能型阻尼器安装于钢框架柱和钢框架梁的连接部位拐角处。

优选的，摩擦耗能型阻尼器的一端与钢框架柱相抵，钢框架梁上在摩擦耗能型阻尼器的另一端设有第一角钢连接板，第一角钢连接板的第一边与钢框架梁连接，第一角钢连接板的第二边与摩擦耗能型阻尼器的方钢管接触，连接杆件的两端分别穿过钢框架柱的翼缘板和第一角钢连接板的第二边，连接杆件的两端均配合连接有紧固螺母；

方钢管的一侧与钢框架梁相接触，钢框架柱上在方钢管的另一侧设有第二角钢连接板，第二角钢连接板的一边与钢框架柱连接，第二角钢连接板的另一边与方钢管相抵。

优选的，第二角钢连接板的与方钢管之间通过螺栓连接。

优选的，钢框架柱和钢框架梁的连接部位下部的拐角处设有所述摩擦耗能型阻尼器。

优选的，钢框架柱和钢框架梁之间设有垫板，垫板与钢框架柱之间螺栓连接，钢框架梁与钢框架柱以及垫板之间通过角钢连接板以及螺栓连接；

钢框架柱的翼缘板之间在钢框架梁上下翼缘正对的位置设有加劲肋，钢框架柱的翼缘板之间在方钢管上下面正对的位置设有加劲肋。

本发明具有如下有益效果：

本发明摩擦耗能型阻尼器中，第一弧形软钢板和第二弧形软钢板既可以通过变形消耗能量，又能够与摩擦板摩擦耗能，耗能效果较好。并且第一弧形软钢板、第二弧形软钢板和摩擦板均被连接杆件穿过，连接杆件既能够起到固定支承作用，又能够相互摩擦耗能，大大提高节点的耗能能力。本发明采用的是方钢管，因此第一弧形软钢板、第二弧形软钢板和摩擦板均能够被外界可视，便于观察耗能构件的损伤程度和工作状态，单独更换，经济效益更好。由上述可以看出，本发明摩擦耗能型阻尼器元部件较少，便于组装，无论是预制还是现场安装，均能快速实现装配，加快施工速度。

进一步的，若干耗能单元中，位于两端的两个耗能单元与方钢管侧壁之间留有移动间隙，相邻的耗能单元之间留有移动间隙，所述间隙是为了留有一定的空间给第一弧形软钢板和第二弧形软钢板在强震作用下能够产生塑性变形。耗能单元数量的设置以本发明结构所需满足的抗震设防烈度而定，烈度越大，所需的耗能单元数量越多，但两个耗能单元之间均需留有一定的间隙，以满足第一弧形软钢板和第二弧形软钢板产生塑性变形所需的空间。

本发明钢框架梁柱连接节点中，由于在钢框架柱和钢框架梁的连接部位拐角处安装了本发明的摩擦耗能型阻尼器，因此使该节点具有很好的耗能能力。

进一步的，方钢管通过第一角钢连接板和第二角钢连接板被限位于钢框架柱和钢框架梁的连接部位拐角处，在方钢管上没有增加过多的连接部件，因此能够保证摩擦耗能型阻尼器在该节点处约束较少，具有较高的耗能能力。

附图说明

图1为本发明钢框架梁柱连接节点的立体示意图。

图2为本发明钢框架梁柱连接节点的主视图。

图3为图2的右视图。

图4为本发明摩擦耗能型阻尼器的主视图。

图5为本发明摩擦耗能型阻尼器内部示意图。

图中：1为钢框架柱、2为钢框架梁、3为加劲肋、4为垫板、5为上翼缘连接板、6为腹板连接板、7为第二角钢连接板、8为第一角钢连接板、9为摩擦耗能型阻尼器、901为方钢管、902为连接杆件、903为第一弧形软钢板、904为第二弧形软钢板、905为摩擦板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

参照图1、图2、图4和图5，本发明摩擦耗能型阻尼器，包括方钢管901、连接杆件902和若干耗能单元，连接杆件902贯穿方钢管901的管壁，若干耗能单元设置于方钢管901内部并套在连接杆件902上；每个耗能单元包括套在连接杆件902上的第一弧形软钢板903、第二弧形软钢板904和摩擦板905，第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904的外凸面正对设置，摩擦板905设置于第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904之间，第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904的外凸面均与摩擦板905相抵；第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904的两端延伸至方钢管901的内表面，摩擦板905的两端延伸至方钢管901的内表面并与方钢管901的内表面相抵。

作为本发明优选的实施方案，参照图4，若干耗能单元中，位于两端的两个耗能单元与方钢管901侧壁之间留有移动间隙，相邻的耗能单元之间留有移动间隙。

作为本发明优选的实施方案，参照图3和图5，连接杆件902设置两根，两个连接杆件902平行。

作为本发明优选的实施方案，参照图1、图2、图4和图5，方钢管901的截面为矩形，连接杆件902从宽边贯穿方钢管901，连接杆件902的轴线与方钢管901的轴心垂直相交；第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904的两端分别与方钢管901的两个长边内表面相抵，摩擦板905的两端分别与方钢管901的两个长边内表面相抵。

作为本发明优选的实施方案，摩擦板905采用黄铜垫板。

本发明还提供了一种钢框架梁柱连接节点，参照图1～图5，包括钢框架柱1、钢框架梁2和本发明如上所述的摩擦耗能型阻尼器9，钢框架柱1和钢框架梁2垂直连接，摩擦耗能型阻尼器9安装于钢框架柱1和钢框架梁2的连接部位拐角处。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，摩擦耗能型阻尼器9的一端与钢框架柱1相抵，钢框架梁2上在摩擦耗能型阻尼器9的另一端设有第一角钢连接板8，第一角钢连接板8的第一边与钢框架梁2连接，第一角钢连接板8的第二边与摩擦耗能型阻尼器9的方钢管901接触，连接杆件902的两端分别穿过钢框架柱1的翼缘板和第一角钢连接板8的第二边，连接杆件902的两端均配合连接有紧固螺母；方钢管901的一侧与钢框架梁2相接触，钢框架柱1上在方钢管901的另一侧设有第二角钢连接板7，第二角钢连接板7的一边与钢框架柱1连接，第二角钢连接板7的另一边与方钢管901相抵。

作为本发明优选的实施方案，第二角钢连接板7的与方钢管901之间通过螺栓连接，能够提高方钢管901在安装位置的稳定性；第二角钢连接板7的与方钢管901之间也可以不连接，第二角钢连接板7直接托住方钢管901即可，这样能够避免在方钢管901变形时，第二角钢连接板7的与方钢管901连接部位的连接件(如螺栓)对方钢管901的变形产生约束，降低方钢管的变形能力，从而降低摩擦耗能型阻尼器的耗能能力。

作为本发明优选的实施方案，钢框架柱1和钢框架梁2的连接部位上部的拐角处和下部的拐角处均设有所述摩擦耗能型阻尼器9，能够进一步的提高钢框架柱1和钢框架梁2连接部的耗能能力，提高钢框架的抗震能力。

作为本发明优选的实施方案，如果梁柱节点只是单纯采用螺栓进行连接的话，容易在螺栓连接处造成柱翼缘的局部破坏。因此本发明在钢框架柱1和钢框架梁2之间设有垫板4，加上垫片4后，能够增大钢框架柱1和钢框架梁2的受力面积，保护柱翼缘不会产生局部破坏，从而防止钢框架梁2发生断裂，垫板4与钢框架柱1之间螺栓连接，钢框架梁2与钢框架柱1以及垫板4之间通过角钢连接板以及螺栓连接；钢框架柱1的翼缘板之间在钢框架梁2上下翼缘正对的位置设有加劲肋3。钢框架柱1的翼缘板之间在方钢管901上下面正对的位置设有加劲肋3。当在钢框架梁2下方设置摩擦耗能型阻尼器时，钢框架柱1的翼缘板之间需要在该摩擦耗能型阻尼器方钢管901下边的长边正对的位置设置加劲板3，此时，钢框架梁2上翼缘与钢框架柱1以及垫板4之间通过上翼缘连接板螺栓连接，上翼缘连接板5采用角钢板，钢框架梁2的腹板与钢框架柱1以及垫板4之间腹板连接板6连接，腹板连接板采用角钢板。

实施例

参阅图1至图5，本实施例钢框架梁柱连接节点包括钢框架柱1、钢框架梁2、加劲肋3、垫板4、上翼缘连接板5、腹板连接板6、第二角钢连接板7、第一角钢连接板8及摩擦耗能型阻尼器9。所述阻尼器9包括方钢管901、高强度的连接杆件902、第一弧形软钢板903、第二弧形软钢板904及摩擦板905。本实施例仅在钢框架柱1与钢框架梁2连接处的下部设置摩擦耗能型阻尼器9。其中垫板4放置于钢框架柱1与钢框架梁2交接处，钢框架梁2上翼缘通过上翼缘连接板5与垫板4、钢框架柱1侧翼缘螺栓连接，钢框架梁2腹板通过腹板连接板6与垫板4、钢框架柱1侧翼缘螺栓连接。钢框架梁2下翼缘靠近垫板4一侧与方钢管901上端板通过螺栓与连接孔相连，远离垫板4一侧通过第一角钢连接板8与方钢管901连接。钢框架柱1的两侧翼缘之间设有加劲肋3，加劲肋3与钢框架梁2的翼缘平齐。

摩擦耗能型阻尼器9中含有若干个耗能单元，每个耗能单元包括背靠背(即)设置的第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904，即第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904的外凸面正对设置，每个耗能单元中的第一弧形软钢板903和第二弧形软钢板904之间垫有一个摩擦板905。摩擦耗能型阻尼器9中含有两根连接杆件902，所述连接杆件902一端穿过垫板4、钢框架柱1侧翼缘，并在钢框架柱1侧翼缘靠近腹板处通过螺栓固定，连接杆件902另一端穿过下翼缘连接板8并用螺栓进行固定。所有耗能单元中的第一弧形软钢板903、第二弧形软钢板904及摩擦板905上均开设有孔套在连接杆件902上，地震时通过第一弧形软钢板903、第二弧形软钢板904变形以及与摩擦板905摩擦耗能以达到减震效果。第一弧形软钢板(903)、第二弧形软钢板(904)采用低屈服点钢LYP160钢，地震时通过变形吸收和消耗能量。本发明所采用的螺栓均为高强度螺栓。

本发明装配式具有摩擦耗能型阻尼器的钢框架梁柱连接节点，能够提高构件的拼装速度。同时采用摩擦耗能阻尼器进行减震耗能，提高节点的耗能能力，减轻建筑主体在强地震过程中的结构性损伤，且易于震后修复，经济高效。本发明所述的梁柱连接节点机理明确，构造简单，而且容易生产制造，便于安装拆卸和运输，材料廉价，能满足装配式结构的适用性要求，并且它的结构形式可以根据实际工程的需要进行灵活设计。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种摩擦耗能型阻尼器，其特征在于，包括方钢管（901）、连接杆件（902）和若干耗能单元，连接杆件（902）贯穿方钢管（901）的管壁，若干耗能单元设置于方钢管（901）内部并套在连接杆件（902）上；每个耗能单元包括套在连接杆件（902）上的第一弧形软钢板（903）、第二弧形软钢板（904）和摩擦板（905），第一弧形软钢板（903）和第二弧形软钢板（904）的外凸面正对设置，摩擦板（905）设置于第一弧形软钢板（903）和第二弧形软钢板（904）之间，第一弧形软钢板（903）和第二弧形软钢板（904）的外凸面均与摩擦板（905）相抵；第一弧形软钢板（903）和第二弧形软钢板（904）的两端延伸至方钢管（901）的内表面，摩擦板（905）的两端延伸至方钢管（901）的内表面并与方钢管（901）的内表面相抵；

若干耗能单元中，位于两端的两个耗能单元与方钢管（901）侧壁之间留有移动间隙，相邻的耗能单元之间留有移动间隙；

方钢管（901）的截面为矩形，连接杆件（902）从宽边贯穿方钢管（901），连接杆件（902）的轴线与方钢管（901）的轴心垂直相交；第一弧形软钢板（903）和第二弧形软钢板（904）的两端分别与方钢管（901）的两个长边内表面相抵，摩擦板（905）的两端分别与方钢管（901）的两个长边内表面相抵。

2.根据权利要求1所述的一种摩擦耗能型阻尼器，其特征在于，连接杆件（902）设置两根，两个连接杆件（902）平行。

3.根据权利要求1所述的一种摩擦耗能型阻尼器，其特征在于，摩擦板（905）采用黄铜垫板。

4.一种钢框架梁柱连接节点，其特征在于，包括钢框架柱（1）、钢框架梁（2）和权利要求1-3任意一项所述的摩擦耗能型阻尼器（9），钢框架柱（1）和钢框架梁（2）垂直连接，摩擦耗能型阻尼器（9）安装于钢框架柱（1）和钢框架梁（2）的连接部位拐角处。

5.根据权利要求4所述的一种钢框架梁柱连接节点，其特征在于，摩擦耗能型阻尼器（9）的一端与钢框架柱（1）相抵，钢框架梁（2）上在摩擦耗能型阻尼器（9）的另一端设有第一角钢连接板（8），第一角钢连接板（8）的第一边与钢框架梁（2）连接，第一角钢连接板（8）的第二边与摩擦耗能型阻尼器（9）的方钢管（901）接触，连接杆件（902）的两端分别穿过钢框架柱（1）的翼缘板和第一角钢连接板（8）的第二边，连接杆件（902）的两端均配合连接有紧固螺母；

方钢管（901）的一侧与钢框架梁（2）相接触，钢框架柱（1）上在方钢管（901）的另一侧设有第二角钢连接板（7），第二角钢连接板（7）的一边与钢框架柱（1）连接，第二角钢连接板（7）的另一边与方钢管（901）相抵。

6.根据权利要求5所述的一种钢框架梁柱连接节点，其特征在于，第二角钢连接板（7）的与方钢管（901）之间通过螺栓连接。

7.根据权利要求4所述的一种钢框架梁柱连接节点，其特征在于，钢框架柱（1）和钢框架梁（2）的连接部位下部的拐角处设有所述摩擦耗能型阻尼器（9）。

8.根据权利要求4所述的一种钢框架梁柱连接节点，其特征在于，钢框架柱（1）和钢框架梁（2）之间设有垫板（4），垫板（4）与钢框架柱（1）之间螺栓连接，钢框架梁（2）与钢框架柱（1）以及垫板（4）之间通过角钢连接板以及螺栓连接；

钢框架柱（1）的翼缘板之间在钢框架梁（2）上下翼缘正对的位置设有加劲肋（3），钢框架柱（1）的翼缘板之间在方钢管（901）上下面正对的位置设有加劲肋（3）。

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