CN113404162A - 一种抗震装配式梁柱连接装置及其梁柱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗震装配式梁柱连接装置及其梁柱，包括立柱、柱座、安装法兰、上翼固定架、安装座、下扭力架、下支撑板、延性支撑组件、工字梁、固定螺栓、安装螺栓、耗能预制组件和限位导轨，本发明具有良好的抗震能力，在发生震动时，若震动的方向是平行于工字梁的方向，工字梁水平方向受力后，通过挤压耗能预制组件使其变形来吸收能量，若震动的方向为平行于立柱的方向，则通过挤压延性支撑组件使其内部的垫板和约束钢板之间发生摩擦来耗能，上翼固定架和下扭力架可在梁柱之间产生扭力时发生形变，上翼固定架、下扭力架、延性支撑组件和耗能预制组件等均通过螺栓或挤压连接，在发生地震等强烈震动后更换耗能元件即可完成结构的快速修复。

Description

一种抗震装配式梁柱连接装置及其梁柱
技术领域
本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体为一种抗震装配式梁柱连接装置及其梁柱。
背景技术
钢材具有很高的再循环使用价值，是一种绿色环保建筑结构材料。钢结构强度高，抗震性能好，具有良好的机械加工性能，适合建造高层建筑，并可实现工业化生产，同时可采用现场螺栓连接，便于全装配和拆卸，大大降低劳动强度，缩短工期，适合建造全装配式建筑。装配式钢结构建筑是我国建筑产业化发展的需要，将成为未来中国建筑发展的主要形式之一，梁柱连接装置指的是钢结构中梁与柱的连接结合装置，是钢结构建筑中受力最为复杂、最为关键的组成部分，它对于提高结构整体的强度、稳定性以及抵抗地震的能力有着非常直接的关系。
公开号为CN203373857U提供的一种装配式梁-柱连接装置，其通过伸出钢板的螺栓孔和型钢翼缘上的螺栓孔使得装配式叠合梁和装配式柱实现连接，连接处的刚度较大，施工较为简单，是现在梁柱连接装置普遍采用的连接方式，但是在实际的应用后仍存在以下的不足：整体的抗震能力差，尤其是在震动的方向是平行于梁的方向上，缺乏相应的耗能能力，容易造成梁柱变形，而发生竖直方向上的震动时，容易造成梁柱的变形，因而在发生地震等剧烈震动后，变形的梁柱都需要进行更换，后期修复时修复工作较为麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗震装配式梁柱连接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抗震装配式梁柱连接装置，包括立柱、柱座、安装法兰、上翼固定架、安装座、下扭力架、下支撑板、延性支撑组件和工字梁，其中：
所述立柱的上端以及柱座的上下两端均安装有安装法兰，所述立柱上端的安装法兰和柱座下端的安装法兰通过固定螺栓相连接，所述柱座的侧面通过安装螺栓安装有上翼固定架，所述安装座的上端面通过安装螺栓固定在上翼固定架上，所述安装座的内部固定有耗能预制组件，所述安装座上安装有工字梁，所述工字梁位于安装座内的一端抵在耗能预制组件上，所述上翼固定架下方的柱座侧面上通过安装螺栓固定有下扭力架，所述安装座卡在下扭力架上，所述下扭力架下方的柱座侧面上通过安装螺栓固定有下支撑板，所述下支撑板的上端安装有延性支撑组件，所述延性支撑组件的上端抵在安装座的下端面。
优选的，所述安装座的下端面和下支撑板的上端面上固定有限位导轨，所述延性支撑组件上下端卡在限位导轨内。
优选的，所述工字梁上方的安装座上端面开口，且开口处的侧壁向内倾斜。
优选的，所述上翼固定架由第一安装板和固定板构成，所述第一安装板和固定板呈丁字形连接，所述第一安装板固定在柱座侧壁上，所述安装板固定在安装座上端面，所述第一安装板上设置有竖直的纵向形变槽。
优选的，所述耗能预制组件由第一耗能板、第二耗能板和支撑柱构成，所述第一耗能板通过安装螺栓固定在安装座内，所述第一耗能板的右侧面固定有第二耗能板，所述第二耗能板呈弧形，所述第一耗能板中部有第一形变空腔，所述第一耗能板和第二耗能板之间形成第二形变空腔，所述第二形变空腔内设置有支撑柱，所述支撑柱一端抵在第一耗能板侧面，另一端抵在第二耗能板侧面。
优选的，所述下扭力架由第二安装板、连接板和U形架构成，所述第二安装板固定在柱座侧壁上，所述第二安装板侧壁固定有连接板，所述连接板上安装有U形架，所述安装座卡在U形架内，所述第二安装板上设置有水平的横向形变槽。
优选的，所述延性支撑组件由外框、抵固脚、转动耳座、转动架、垫板和约束钢板，所述外框为方形框，所述抵固脚为L形，所述抵固脚抵在外框的内壁四角上，所述转动耳座固定在抵固脚上，所述转动架一端可转动的连接在转动耳座上，另一端和垫板相连接，所述垫板的中部设置有调节槽，所述约束钢板呈十字形结构，所述安装螺栓穿过调节槽将约束钢板固定在垫板的两侧。
本发明还提供了一种抗震装配式梁柱，其中，所述梁柱采用上述的梁柱连接装置，所述梁柱通过安装座和工字纵梁、工字横梁相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明具有良好的抗震能力，在发生震动时，若震动的方向是平行于工字梁的方向，工字梁水平方向受力后，通过挤压耗能预制组件使其变形来吸收能量，若震动的方向为平行于立柱的方向，则通过挤压延性支撑组件使其内部的垫板和约束钢板之间发生摩擦来耗能，此外上翼固定架和下扭力架可在梁柱之间产生扭力时发生形变，本发明通过设置合理的耗能元件来辅助梁柱的连接节点受力，让震动所产生的形变主要集中在耗能的元件上，从而避免震动让梁柱产生塑性形变，另外本申请的耗能元件上翼固定架、下扭力架、延性支撑组件和耗能预制组件等均通过螺栓或挤压连接，方便更换耗能元件，在发生地震等强烈震动后更换耗能元件即可完成结构的快速修复。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明整体分解结构示意图；
图3为本发明中柱座部分的结构示意图；
图4为本发明中安装座的内部结构示意图；
图5为本发明中安装座部分的分解结构示意图；
图6为本发明中上翼固定架的结构示意图；
图7为本发明中耗能预制组件的结构示意图；
图8为本发明中延性支撑组件的结构示意图；
图9为本发明中下扭力架的分解结构示意图。
图中：1立柱、2柱座、3安装法兰、4上翼固定架、401第一安装板、402固定板、41纵向形变槽、5安装座、6下扭力架、601第二安装板、602连接板、603U形架、61横向形变槽、7下支撑板、8延性支撑组件、801外框、802抵固脚、803转动耳座、804转动架、805垫板、806约束钢板、81调节槽、9工字梁、10固定螺栓、11安装螺栓、12耗能预制组件、1201第一耗能板、1202第二耗能板、1203支撑柱、121第一形变空腔、122第二形变空腔、13限位导轨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例：
请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：
一种抗震装配式梁柱连接装置，包括立柱1、柱座2、安装法兰3、上翼固定架4、安装座5、下扭力架6、下支撑板7、延性支撑组件8、工字梁9、固定螺栓10、安装螺栓11、耗能预制组件12和限位导轨13，其中：
所述立柱1的上端以及柱座2的上下两端均安装有安装法兰3，所述立柱1上端的安装法兰3和柱座2下端的安装法兰3通过固定螺栓10相连接，方便在现场进行安装，所述柱座2的侧面通过安装螺栓11安装有上翼固定架4，所述上翼固定架4由第一安装板401和固定板402构成，所述第一安装板401和固定板402呈丁字形连接，所述第一安装板401固定在柱座2侧壁上，所述安装板402固定在安装座5上端面，所述第一安装板401上设置有竖直的纵向形变槽41，所述安装座5的上端面通过安装螺栓11固定在固定板402上。
所述安装座5的内部固定有耗能预制组件12，所述耗能预制组件12由第一耗能板1201、第二耗能板1202和支撑柱1203构成，所述第一耗能板1201通过安装螺栓11固定在安装座5内，所述第一耗能板1201的右侧面固定有第二耗能板1202，所述第二耗能板1202呈弧形，所述第一耗能板1201中部有第一形变空腔121，所述第一耗能板1201和第二耗能板1202之间形成第二形变空腔122，所述第二形变空腔122内设置有支撑柱1203，所述支撑柱1203一端抵在第一耗能板1201侧面，另一端抵在第二耗能板1202侧面，所述安装座5上安装有工字梁9，所述工字梁9上方的安装座5上端面开口，且开口处的侧壁向内倾斜，方便往安装座5内安装工字梁，所述安装座5的侧面安装有安装螺栓11，该安装螺栓11贯穿工字梁9将工字梁9和安装座5相连接，所述工字梁9位于安装座5内的一端抵在第二耗能板1202上，当震动的方向是平行于工字梁9的方向时，工字梁9水平方向受力后，挤压耗能预制组件12，此时第一形变空腔121和第二形变空腔122发生形变，耗能预制组件12吸收平行于工字梁9方向的震动能量。
所述上翼固定架4下方的柱座2侧面上通过安装螺栓11固定有下扭力架6，所述安装座5卡在下扭力架6上，所述下扭力架6由第二安装板601、连接板602和U形架603构成，所述第二安装板601固定在柱座2侧壁上，所述第二安装板601侧壁固定有连接板602，所述连接板602上安装有U形架603，所述安装座5卡在U形架603内，U形架603起到固定安装座5的作用，当所述第二安装板601上设置有水平的横向形变槽61，当工字梁9承受扭力时，由于纵向形变槽41和横向形变槽61存在，扭力让第一安装板401和第二安装板601发生形变，从而防止梁柱受到扭力时发生形变。
所述下扭力架6下方的柱座2侧面上通过安装螺栓11固定有下支撑板7，所述下支撑板7的上端安装有延性支撑组件8，所述延性支撑组件8的上端抵在安装座5的下端面，所述延性支撑组件8由外框801、抵固脚802、转动耳座803、转动架804、垫板805和约束钢板806，所述外框801为方形框，所述抵固脚802为L形，所述抵固脚802抵在外框801的内壁四角上，所述转动耳座803固定在抵固脚802上，所述转动架804一端可转动的连接在转动耳座803上，另一端和垫板805相连接，所述垫板805的中部设置有调节槽81，所述约束钢板806呈十字形结构，所述安装螺栓11穿过调节槽81将约束钢板806固定在垫板805的两侧，所述安装座5的下端面和下支撑板7的上端面上固定有限位导轨13，所述外框801上下端卡在限位导轨13内，限位导轨13起到固定外框801的作用，防止在发生震动时，延性支撑组件8从下支撑板7和安装座5之间掉落，在震动的方向为平行于立柱1的方向时，外框801发生形变，此时垫板805和约束钢板806发生相对的滑动，二者之间产生很大的摩擦力，该摩擦力消耗该方向的震动能量，本发明具有良好的抗震能力，通过设置合理的耗能元件来辅助梁柱的连接节点受力，让震动所产生的形变主要集中在耗能的元件上，从而避免震动让梁柱产生塑性形变，另外本申请的耗能元件上翼固定架4、下扭力架6、延性支撑组件8和耗能预制组件12等均通过螺栓或挤压连接，方便更换耗能元件，在发生地震等强烈震动后更换耗能元件即可完成结构的快速修复。
本发明还提供了一种抗震装配式梁柱，其中，所述梁柱采用上述的梁柱连接装置，所述梁柱通过安装座5和工字纵梁、工字横梁相连接。
本发明的使用原理：现将立柱1的底部固定安装在钢结构建筑的支撑柱处，将柱座2通过安装法兰3和固定螺栓10相连接，然后将第一安装板401和第二安装板601通过安装螺栓11固定在柱座2上，然后将耗能预制组件12安装在安装座5内，再将安装座5的上部通过安装螺栓11固定在固定板402上，并将安装座5的下部卡在U形架603的内部，再将延性支撑组件8卡在安装座5和下支撑板7之间；
当发生地震等震动时，当震动的方向是平行于工字梁9的方向时，工字梁9水平方向受力后，挤压耗能预制组件12，此时第一形变空腔121和第二形变空腔122发生形变，耗能预制组件12吸收平行于工字梁9方向的震动能量，当工字梁9承受扭力时，由于纵向形变槽41和横向形变槽61存在，扭力让第一安装板401和第二安装板601发生形变，从而防止梁柱受到扭力时发生形变，在震动的方向为平行于立柱1的方向时，外框801发生形变，此时垫板805和约束钢板806发生相对的滑动，二者之间产生很大的摩擦力，该摩擦力消耗该方向的震动能量；
在发生地震等强烈震动后，将上翼固定架4、下扭力架6、延性支撑组件8和耗能预制组件12等耗能元件更换后，即可完成结构的快速修复。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种抗震装配式梁柱连接装置，包括立柱(1)、柱座(2)、安装法兰(3)、上翼固定架(4)、安装座(5)、下扭力架(6)、下支撑板(7)、延性支撑组件(8)和工字梁(9)，其特征在于：
所述立柱(1)的上端以及柱座(2)的上下两端均安装有安装法兰(3)，所述立柱(1)上端的安装法兰(3)和柱座(2)下端的安装法兰(3)通过固定螺栓(10)相连接，所述柱座(2)的侧面通过安装螺栓(11)安装有上翼固定架(4)，所述安装座(5)的上端面通过安装螺栓(11)固定在上翼固定架(4)上，所述安装座(5)的内部固定有耗能预制组件(12)，所述安装座(5)上安装有工字梁(9)，所述工字梁(9)位于安装座(5)内的一端抵在耗能预制组件(12)上，所述上翼固定架(4)下方的柱座(2)侧面上通过安装螺栓(11)固定有下扭力架(6)，所述安装座(5)卡在下扭力架(6)上，所述下扭力架(6)下方的柱座(2)侧面上通过安装螺栓(11)固定有下支撑板(7)，所述下支撑板(7)的上端安装有延性支撑组件(8)，所述延性支撑组件(8)的上端抵在安装座(5)的下端面。
2.根据权利要求1所述的一种抗震装配式梁柱连接装置，其特征在于：所述安装座(5)的下端面和下支撑板(7)的上端面上固定有限位导轨(13)，所述延性支撑组件(8)上下端卡在限位导轨(13)内。
3.根据权利要求1所述的一种抗震装配式梁柱连接装置，其特征在于：所述工字梁(9)上方的安装座(5)上端面开口，且开口处的侧壁向内倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种抗震装配式梁柱连接装置，其特征在于：所述上翼固定架(4)由第一安装板(401)和固定板(402)构成，所述第一安装板(401)和固定板(402)呈丁字形连接，所述第一安装板(401)固定在柱座(2)侧壁上，所述安装板(402)固定在安装座(5)上端面，所述第一安装板(401)上设置有竖直的纵向形变槽(41)。
5.根据权利要求4所述的一种抗震装配式梁柱连接装置，其特征在于：所述耗能预制组件(12)由第一耗能板(1201)、第二耗能板(1202)和支撑柱(1203)构成，所述第一耗能板(1201)通过安装螺栓(11)固定在安装座(5)内，所述第一耗能板(1201)的右侧面固定有第二耗能板(1202)，所述第二耗能板(1202)呈弧形，所述第一耗能板(1201)中部有第一形变空腔(121)，所述第一耗能板(1201)和第二耗能板(1202)之间形成第二形变空腔(122)，所述第二形变空腔(122)内设置有支撑柱(1203)，所述支撑柱(1203)一端抵在第一耗能板(1201)侧面，另一端抵在第二耗能板(1202)侧面。
6.根据权利要求1所述的一种抗震装配式梁柱连接装置，其特征在于：所述下扭力架(6)由第二安装板(601)、连接板(602)和U形架(603)构成，所述第二安装板(601)固定在柱座(2)侧壁上，所述第二安装板(601)侧壁固定有连接板(602)，所述连接板(602)上安装有U形架(603)，所述安装座(5)卡在U形架(603)内，所述第二安装板(601)上设置有水平的横向形变槽(61)。
7.根据权利要求1所述的一种抗震装配式梁柱连接装置，其特征在于：所述延性支撑组件(8)由外框(801)、抵固脚(802)、转动耳座(803)、转动架(804)、垫板(805)和约束钢板(806)，所述外框(801)为方形框，所述抵固脚(802)为L形，所述抵固脚(802)抵在外框(801)的内壁四角上，所述转动耳座(803)固定在抵固脚(802)上，所述转动架(804)一端可转动的连接在转动耳座(803)上，另一端和垫板(805)相连接，所述垫板(805)的中部设置有调节槽(81)，所述约束钢板(806)呈十字形结构，所述安装螺栓(11)穿过调节槽(81)将约束钢板(806)固定在垫板(805)的两侧。
8.一种抗震装配式梁柱，其特征在于：所述梁柱采用权利要求1-7任一项所述的梁柱连接装置，所述梁柱通过安装座(5)和工字纵梁、工字横梁相连接。
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