CN113006574A - 一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点，属于结构工程技术领域，本发明的梁柱节点包括悬臂梁段、中间梁段、双向加劲刚性件、翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段、混凝土楼板和高强螺栓。梁柱节点的焊接部分在工厂内完成，焊接质量容易控制。在力学性能方面，双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的设置可以改变节点的刚度分布，从而提高节点处中性轴的高度，减小混凝土楼板的损伤，同时，节点的塑性损伤主要集中在翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的腹板上，震后仅需拆卸高强螺栓并更换翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段即可实现结构震后功能恢复。

Description

一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换 耗能梁段叠层连接的组合节点
技术领域
本专利涉及一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点，属于结构工程技术领域。
背景技术
钢结构建筑以其自重轻、抗震性能好、工业化生产、装配式安装等诸多优点成为我国住宅产业化项目中重点推广的项目之一。但在地震作用下，结构往往因塑性铰产生在柱端而形成体系，进而发生整体失稳或整体垮塌，通过合理的结构设计和构造措施可以将塑性铰从柱端转移到梁端，但随着梁端变形的增大，混凝土楼板会产生大量裂缝损伤，严重时会引起混凝土大面积脱落，导致震后结构拆除和修复成本大大增加。因此亟需提出一种即可实现塑性铰外移、减轻混凝土楼板损伤，又可实现震后功能恢复的梁柱节点。为此，本专利提出一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点。
一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点，其特征在于：该组合节点包括一个方钢管柱、一个悬臂梁、一个中间梁段、一个翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段、一个双向加劲刚性件、混凝土楼板、第一高强螺栓群、第二高强螺栓群和第三高强螺栓群；所述悬臂梁与方钢管柱焊接连接；所述悬臂梁段和中间梁段的截面高度相等、截面宽度相等，悬臂梁段和中间梁段的端板焊接带螺栓孔的端板，悬臂梁段和中间梁段内焊接加劲肋；所述翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段位于悬臂梁段和中间梁段中间的下部，截面为工字型，下翼缘板外伸，上翼缘板不外伸，下翼缘板的长度大于上翼缘板的长度，腹板采用的钢材的屈服强度应小于上翼缘板和下翼缘板所用钢材的屈服强度，腹板两侧焊接肋板，端部焊接带螺栓孔的端板，形成轴向刚度强、剪切刚度弱的腹板剪切屈曲型可更换耗能梁段；所述翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的截面宽度与悬臂梁段的截面宽度相等，翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的截面高度小于悬臂梁段的截面高度；所述双向加劲刚性件位于悬臂梁段和中间梁段中间的上部，双向加劲刚性件的截面宽度与悬臂梁段的截面宽度相等，双向加劲刚性件的内部设置与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段翼缘方向垂直的横向加劲肋和与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段翼缘方向平行的纵向加劲肋，双向加劲刚性连接件在横向和纵向都具有较强的刚度，有利于连接节点处混凝土下表面平整性并减轻混凝土开裂程度，横向加劲肋的端部设置托板，托板搭在翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段上翼缘的外表面上，在对应托板位置处的翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段腹板两侧焊接肋板，横向加劲肋的高度和厚度大于纵向加劲肋的高度和厚度；所述悬臂梁段与中间梁段通过第一高强螺栓群与双向加劲刚性件连接，通过第二高强螺栓群与耗能连接段的端板连接，通过第三高强螺栓群与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的下翼缘连接，双向加劲刚性件的托板与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的上翼缘顶紧；所述双向加劲刚性件、悬臂梁段和中间梁段上焊接栓钉，并通过栓钉与混凝土楼板连接。
该梁柱节点通过翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段和双向加劲刚性件连接悬臂梁段和中间梁段。双向加劲刚性件在横向和纵向具有较大的刚度，翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段在横向和纵向的刚度相对较小，双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的设置可以提高节点连接处中性轴位置，从而减小节点连接处混凝土楼板的损伤，并使节点的塑性损伤产生在连接位置下部的翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段上，从而使塑性铰外移，保护梁柱节点。双向加劲刚性件主要承担混凝土楼板荷载，并通过加劲肋端部托板将混凝土楼板产生的内力传递到翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段上，同时双向加劲刚性件相较于翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段具有较大的剪切刚度，使混凝土楼板在地震时具有较好平整性，同时可以传递梁段间的部分剪力，翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段相较于双向加劲刚性件具有较大的弯曲刚度，悬臂梁段和中间梁段间的内力主要由翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段传递，地震时节点的塑性耗能能力主要由翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段腹板的塑性变形提供。
发明内容
本发明专利提出一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点，其目的在于克服技术背景中出现的技术难题，提出一种即可实现塑性铰外移、减轻混凝土楼板损伤，又可实现震后功能恢复的组合节点
为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：
该组合节点包括一个方钢管柱、一个悬臂梁、一个中间梁段、一个翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段、一个双向加劲刚性件、混凝土楼板、第一高强螺栓群、第二高强螺栓群和第三高强螺栓群；所述悬臂梁与方钢管柱焊接连接；所述悬臂梁段和中间梁段的截面高度相等、截面宽度相等，悬臂梁段和中间梁段的端板焊接带螺栓孔的端板，悬臂梁段和中间梁段内焊接加劲肋；所述翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段位于悬臂梁段和中间梁段中间的下部，截面为工字型，下翼缘板外伸，上翼缘板不外伸，下翼缘板的长度大于上翼缘板的长度，腹板采用的钢材的屈服强度应小于上翼缘板和下翼缘板所用钢材的屈服强度，腹板两侧焊接肋板，端部焊接带螺栓孔的端板，形成轴向刚度强、剪切刚度弱的腹板剪切屈曲型可更换耗能梁段；所述翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的截面宽度与悬臂梁段的截面宽度相等，翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的截面高度小于悬臂梁段的截面高度；所述双向加劲刚性件位于悬臂梁段和中间梁段中间的上部，双向加劲刚性件的截面宽度与悬臂梁段的截面宽度相等，双向加劲刚性件的内部设置与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段翼缘方向垂直的横向加劲肋和与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段翼缘方向平行的纵向加劲肋，双向加劲刚性连接件在横向和纵向都具有较强的刚度，有利于连接节点处混凝土下表面平整性并减轻混凝土开裂程度，横向加劲肋的端部设置托板，托板搭在翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段上翼缘的外表面上，在对应托板位置处的翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段腹板两侧焊接肋板，横向加劲肋的高度和厚度大于纵向加劲肋的高度和厚度；所述悬臂梁段与中间梁段通过第一高强螺栓群与双向加劲刚性件连接，通过第二高强螺栓群与耗能连接段的端板连接，通过第三高强螺栓群与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的下翼缘连接，双向加劲刚性件的托板与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的上翼缘顶紧；所述双向加劲刚性件、悬臂梁段和中间梁段上焊接栓钉，并通过栓钉与混凝土楼板连接。
作为本发明的进一步方案：所述悬臂梁段和中间梁段的截面选用工字型或箱型。
与现有技术相比，本专利的优点主要在以下几个方面：
1、本申请专利所述梁柱节点的双向加劲刚性件内部焊接横向加劲肋和纵向加劲肋，具有较大的刚度。双向加劲刚性件主要传递混凝土楼板及楼面荷载，并通过加劲肋端部托板将混凝土楼板产生的内力传递到翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段上，同时双向加劲刚性件相较于翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段具有较大的剪切刚度，使混凝土楼板在地震时具有较好平整性、减轻连接节点处混凝土楼板的损伤,同时可以传递梁段间的部分剪力。翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段轴向刚度强，剪切刚度弱，相较于双向加劲刚性件具有较大的弯曲刚度，悬臂梁段和中间梁段间的内力主要由翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段传递，地震时节点的塑性耗能能力主要由翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段腹板的塑性变形提供。节点的力流传递合理，受力明确，构件简单，设计方便。
2、本申请专利所述双向加劲刚性件在横向和纵向的刚度相对较大，翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段在横向和纵向的刚度相对较小，双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的设置可以提高节点连接处中性轴位置，从而减小梁上部混凝土楼板的损伤，并使节点的塑性损伤产生在连接位置下部的翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的腹板上，从而使塑性铰外移，保护梁柱节点。翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的腹板两侧焊接加劲肋可以改变腹板的屈曲模式并提高翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的屈曲临界荷载。
3、本申请专利所述梁柱节点的塑性损伤主要集中在翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段上，悬臂梁段、中间梁段和双向加劲刚性件在地震过程中保持弹性，震后仅需拆卸高强螺栓并更换翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段即可使节点恢复原有结构的功能。
附图说明
图1为一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点的三维图；
图2为一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点的拆分图；
图3为一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点的侧视图；
图4为一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点的双向加劲刚性件示意图；
图5为一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点的翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段示意图；
具体实施方式
下面结合附图1～5，详细说明本专利的实施方式。
如图1～5所示，一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点包括以下部件：
1——方钢管柱
2——悬臂梁段
3——中间梁段
4——翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段
5——双向加劲刚性件
6——第一高强螺栓群
7——第二高强螺栓群
8——第三高强螺栓群
9——横向加劲肋
10——纵向加劲肋
11——托板
12——混凝土楼板
13——栓钉
14——可更换耗能梁段的下翼缘板
15——可更换耗能梁段的上翼缘板
16——可更换耗能梁段的腹板
17——可更换耗能梁段的带螺栓孔的端板
18——可更换耗能梁段的肋板
下面将结合附图具体说明本发明异形柱的具体连接方式。
本发明所述梁柱节点包括一个方钢管柱(1)、一个悬臂梁段(2)、一个中间梁段(3)、一个翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段(4)、一个双向加劲刚性件(5)、第一高强螺栓群(6)、第二高强螺栓群(7)、第三高强螺栓群(8)和混凝土楼板(12)；各钢构件构件在工厂内制作后，运输到现场通过螺栓连接。
如图1～3所示，悬臂梁段(2)和中间梁段(3)通过第一高强螺栓群(6)与双向加劲刚性件(5)连接，悬臂梁段(2)和中间梁段(3)通过第二高强螺栓群(7)与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段(4)的端板连接，悬臂梁段(2)和中间梁段(3)通过第三高强螺栓群(7)与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段(4)的下翼缘板连接；悬臂梁段(2)、中间梁段(3)和双向加劲刚性件(5)与混凝土楼板(12)通过栓钉(13) 连接。
如图4所示，双向加劲刚性件(5)的内部焊接有与翼缘方向垂直的横向加劲肋(9)和与翼缘方向平行的纵向加劲肋(10)，横向加劲肋(9)的端部设置托板(11)，横向加劲肋(9)的高度和厚度大于纵向加劲肋(10)的高度和厚度。
如图5所示，翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段(4)的截面为工字型，可更换耗能梁段的下翼缘板(14)外伸，可更换耗能梁段的上翼缘板(15)不外伸，可更换耗能梁段的下翼缘板(14)的长度大于可更换耗能梁段的上翼缘板(15)的长度，可更换耗能梁段的腹板(16)采用钢材的屈服强度应小于更换耗能梁段的上翼缘板(15)和更换耗能梁段的下翼缘板(14)所用钢材的屈服强度，可更换耗能梁段的腹板(16)两侧焊接肋板 (18)，端部焊接带螺栓孔的端板(17)，形成轴向刚度强、剪切刚度弱的腹板剪切屈曲型可更换耗能梁段。

Claims (2)

1.一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点，其特征在于：该组合节点包括一个方钢管柱、一个悬臂梁、一个中间梁段、一个翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段、一个双向加劲刚性件、混凝土楼板、第一高强螺栓群、第二高强螺栓群和第三高强螺栓群；所述悬臂梁与方钢管柱焊接连接；所述悬臂梁段和中间梁段的截面高度相等、截面宽度相等，悬臂梁段和中间梁段的端板焊接带螺栓孔的端板，悬臂梁段和中间梁段内焊接加劲肋；所述翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段位于悬臂梁段和中间梁段中间的下部，截面为工字型，下翼缘板外伸，上翼缘板不外伸，下翼缘板的长度大于上翼缘板的长度，腹板采用钢材的屈服强度应小于上翼缘板和下翼缘板所用钢材的屈服强度，腹板两侧焊接肋板，端部焊接带螺栓孔的端板，形成轴向刚度强、剪切刚度弱的腹板剪切屈曲型可更换耗能梁段；所述翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的截面宽度与悬臂梁段的截面宽度相等，翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的截面高度小于悬臂梁段的截面高度；所述双向加劲刚性件位于悬臂梁段和中间梁段中间的上部，双向加劲刚性件的截面宽度与悬臂梁段的截面宽度相等，双向加劲刚性件的内部设置与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段翼缘方向垂直的横向加劲肋和与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段翼缘方向平行的纵向加劲肋，横向加劲肋的端部设置托板，托板搭在翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段上翼缘的外表面上，在对应托板位置处的翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段腹板两侧焊接肋板，横向加劲肋的高度和厚度大于纵向加劲肋的高度和厚度，以保证楼板和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段之间的合理传力；所述悬臂梁段与中间梁段通过第一高强螺栓群与双向加劲刚性件连接，通过第二高强螺栓群与耗能连接段的端板连接，通过第三高强螺栓群与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的下翼缘连接，双向加劲刚性件的托板与翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的上翼缘顶紧；所述双向加劲刚性件、悬臂梁段和中间梁段上焊接栓钉，并通过栓钉与混凝土楼板连接。
2.根据权利要求1所述的组合节点，其特征在于：所述悬臂梁段和中间梁段的截面选用工字型或箱型。
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