CN112832578A - 一种用于提升梁柱节点消能与自复位能力的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提升梁柱节点消能与自复位能力的装置，包括与柱或梁连接的连接钢板、扇形钢板、沙漏形SMA棒、螺栓和螺母。两块连接钢板，其中一块连接钢板开有螺栓孔，通过螺栓连接到柱的内侧面上，两块分别开有三个圆孔的扇形钢板焊接到连接钢板上，另一块连接钢板同样开有螺栓孔，通过螺栓连接到梁的底面，一块开有三个圆孔的扇形钢板焊接到连接钢板上。三根沙漏形SMA棒依次穿过与柱连接的上侧扇形钢板，与梁连接的扇形钢板和与柱连接的下侧扇型钢板，并通过螺母拧紧SMA棒的两端。

Description

一种用于提升梁柱节点消能与自复位能力的装置
技术领域
本发明涉及一种梁柱节点消能与自复位能力的装置，属于土木工程的结构消能减震技术领域。
背景技术
我国属于地震多发国家，考虑抗震设防的地域广阔，这使得对建筑结构进行抗震性能及消能减震技术的深入研究很有必要。梁柱节点作为结构最重要的组成部分，起着分配和传递内力，保证结构整体性的作用。在地震作用下，结构承受水平方向上的周期性往复荷载，节点作为结构梁、柱传力枢纽，受力情况极为复杂，是结构的抗震薄弱环节。历次震害研究表明，结构破坏主要集中在节点核心区及其附近区域，节点失效常引起局部破坏甚至整体倒塌，造成严重的人员伤亡和经济财产损失。传统抗震设计的节点存在变形及耗能能力不足和地震作用产生残余变形等问题。近年来超弹性形状记忆合金(SMA)材料的快速发展和在实际工程中的应用为自复位结构的设计提供依据，SMA优异的超弹性和高阻尼等特性可以显著提高结构的耗能能力，降低震后的残余变形，从而提高结构的修复能力。因此提出了一种基于SMA的消能与自复位能力的装置，应用于梁柱节点中，降低结构的功能损失，加快恢复时间，具有良好的经济效益和应用空间。
发明内容
本发明提出了一种扇形消能与自复位装置，该梁柱节点消能减震装置是由耗能元件和连接板组成，主要包括：连接钢板、扇形钢板和沙漏形SMA棒。两块连接钢板，其中一块连接钢板开有螺栓孔，通过螺栓连接到柱的内侧面上，两块分别开有三个圆孔的扇形钢板焊接到连接钢板上，另一块连接钢板同样开有螺栓孔，通过螺栓连接到梁的底面，一块开有三个圆孔的扇形钢板焊接到连接钢板上。三根沙漏形SMA棒依次穿过与柱连接的上侧扇形钢板，与梁连接的扇形钢板和与柱连接的下侧扇型钢板，并通过螺母拧紧SMA棒的两端。其中三块扇形钢板的角度均小于90度，可以避免节点转动时板在梁柱挤压下变形，扇形板上的三个孔沿圆弧形排列，距圆心的距离相同，沙漏形SMA棒由螺纹段、过渡段、削弱段和未削弱段组成，螺纹段用于固定，削弱段与未削弱段之间为过渡段，避免截面突变引起应力集中。
地震作用下，当梁柱节点发生相对转动时，扇形钢板随梁或柱的转动而转动，与梁连接的中间扇形板与与柱连接的外侧两块钢板产生相对转动，从而引起沙漏形SMA棒受弯和受剪，SMA变形提供耗能能力，同时由于SMA的超弹性，可以提供良好的自复位能力。
本发明的优点如下：1、采用扇形连接板，开孔位置距圆心处较远，可以提高SMA的变形，耗能能力增大。2、SMA棒变形耗能，保护节点，同时具有自复位能力，减轻地震损失，采用沙漏形可以使SMA变形更加均匀，同时使用三根SMA棒能够提高承载能力。3、本装置构造简单，易于加工，耗能元件采用机械连接，破坏后易于更换。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是用于提升梁柱节点消能与自复位能力装置装配示意图
图2是用于提升梁柱节点消能与自复位能力装置俯视图
图3是连接钢板及焊接在上面的扇形钢板示意图
图4是沙漏形SMA棒示意图
图5是螺母示意图
图中：1、与柱连接的连接钢板；2、与梁连接的连接钢板；3、焊接在1上的扇形钢板；4、焊接在2上的扇形钢板；5、沙漏形SMA棒；6、螺母；7、螺栓；8、沙漏形SMA棒螺纹段；9、沙漏形SMA棒未削弱段；10、沙漏形SMA棒过渡段；11、沙漏形SMA棒削弱段。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
如图1所示，本实施方式所述的用于提升梁柱节点消能与自复位能力装置由与柱或梁连接的连接钢板、扇形钢板、沙漏形SMA棒、螺栓和螺母组成。沙漏形SMA棒中的螺纹段8、未削弱段9、过渡段10和削弱段由工厂预制加工。所述的扇形钢板3焊接到与柱连接的连接钢板1上，所述扇形板3开有孔洞，所述连接钢板1上开有螺栓孔，通过螺栓7将组装好的板连接到柱上，所述的扇形钢板4焊接到与柱连接的连接钢板2上，所述扇形板4开有孔洞，所述连接钢板2上开有螺栓孔，通过螺栓7将组装好的板连接到梁上，所述沙漏形SMA棒5依次穿过扇形钢板3的上侧板、扇形钢板4和扇形钢板3的下侧板，沙漏形SMA棒两端通过螺母6拧紧。需要说明的是，本装置适用于多种类型的结构，以钢筋混凝土结构和钢结构为例，对连接钢板与柱或梁的连接可采用如下办法，当应用于钢筋混凝土结构时，首先确定柱或梁表面连接螺栓的位置，在此位置凿槽，将混凝土的原有表面去掉，直到露出主钢筋，在连接螺栓的根部两侧焊接短筋，将短筋与主钢筋焊接，用混凝土注入槽内抹平，待新混凝土结构稍凝时，将组装好的连接钢板安装在连接螺栓上并拧紧螺母，当应用于钢结构时，直接将组装好的连接钢板通过螺栓固定在钢梁或钢柱上。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种改变，包括材料及连接方式等变化，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于提升梁柱节点消能与自复位能力的装置，包括与柱连接的连接钢板(1)、与梁连接的连接钢板(2)，其特征在于，还包括焊接在(1)上的第一扇形钢板(3)、焊接在(2)上的第二扇形钢板(4)、沙漏形SMA棒(5)、螺母(6)和螺栓(7)，扇形钢板(3)与柱进行连接，第一扇形钢板(4)与梁进行连接，沙漏形SMA棒(5)依次自上而下穿过三块扇形钢板；所述第一扇形钢板(3)开有孔洞，所述连接钢板(1)上开有螺栓孔，通过螺栓(7)将组装好的板连接到柱上，所述的第二扇形钢板(4)焊接到与柱连接的连接钢板(2)上，所述第二扇形板(4)开有孔洞，所述连接钢板(2)上开有螺栓孔，通过螺栓(7)将组装好的板连接到梁上。
2.根据权利要求书1所述的一种用于提升梁柱节点消能与自复位能力的装置，其特征在于：所述沙漏形SMA棒(5)依次穿过第一扇形钢板(3)的上侧，第二扇形钢板(4)和扇形钢板(3)的下侧；沙漏形SMA棒的两端通过螺母(6)拧紧。
3.根据权利要求书1所述的一种用于提升梁柱节点消能与自复位能力的装置，其特征在于：在地震作用下，结构梁柱节点转动引起沙漏形SMA棒变形，耗散地震能量，同时具有自复位能力，保护节点免受。
4.根据权利要求书1或2所述的一种用于提升梁柱节点消能与自复位能力的装置，其特征在于：沙漏形SMA棒由螺纹段、过渡段、削弱段和未削弱段组成，螺纹段用于固定，削弱段与未削弱段之间为过渡段，避免截面突变引起应力集中。
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