CN113431208A - 一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CSIPs‑钢组合结构耗能型抗震节点，包括一梁柱和通过连接板固定连接的横梁，所述横梁与连接板之间螺栓连接，所述梁柱与横梁之间置有第一作用板，第一作用板在受挤压后将破碎吸能，消耗一部分地震对梁柱的能量以提高节点的抗震能力，还包括一置于连接板与横梁之间的第三作用板，以及连接在梁柱上置于横梁下方的用于缓冲耗能的阻尼装置，所述第三作用板在地震中将破碎并脱离出去，使得横梁与连接板之间变成柔性连接，并通过分力装置将横梁上受到的纵向力转化为横向力来保护螺栓，此外还提供了一套保护装置在无法确保螺栓不会断裂时，保护横梁避免其掉落，相较于传统的焊接节点本发明具有更好的便捷性和抗震性，以及实用性。

Description

一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点

技术领域

本发明属于钢结构节点的技术领域，尤其涉及一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点。

背景技术

钢结构是目前应用非常广泛的建筑结构行驶之一，其由于具有轻质高强、施工安装便捷、建设周期短等优点被广泛应用在高层建筑建设中，随着人们对于建筑要求越来越高，由于钢结构的抗震性相对于传统的建筑结构要凸出很多，故而钢结构建筑现在大多采用装配式大大提高施工的效率，但传统的装配式节点大多采用焊接式的方式固定，其装配节点的抗震性能不佳，容易在发生地震时断裂导致建筑倒塌。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，解决了传统的装配式钢组合结构节点大多采用焊接式，其抗震性能不佳的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，包括一竖向设置的梁柱，其特征在于，所述梁柱上横向固定连接有一连接板，所述连接板下方螺栓连接一横向设置的横梁，所述横梁上设置的螺栓孔为沿横向方向延伸的长条孔，若干个长条孔沿纵向方向间隔设置，所述横梁与梁柱之间设置有第一作用板用于吸收梁柱振动产生的能量，所述第一作用板与横梁之间连接有第二作用板，所述横梁上端固定连接有一三角形板，所述三角形板与连接板之间置有第三作用板，所述横梁下方横向螺栓连接有一承力板，所述承力板与横梁之间连接有第四作用板，还包括一对横向焊接在梁柱上的侧板，两个所述侧板与横梁之间留有间隙，两个所述侧板与横梁之间各连接有一套分力装置用于分散梁柱对横梁纵向方向上作用的力，所述承力板下方置有一套连接在梁柱上的阻尼装置用于缓冲横梁上振动产生的力。

优选的，所述连接板上还固定连接有一保护装置，所述保护装置包括一横向固定连接在连接板上的撑杆，所述撑杆上竖向固定连接有一固定筒，所述固定筒内置有一固定连接在横梁上的固定杆，所述固定筒的内圆孔直径大于固定杆的直径，所述固定杆上端固定连接有一固定柱，满足在固定柱的作用下横梁悬挂在撑杆上，所述固定筒上纵向方向上对称开设有横向设置的滑槽，两个所述滑槽内各滑动配合一卡板用于限制固定杆纵向的自由度，所述卡板与固定筒之间连接有置于固定筒内的第一弹簧，所述卡板上纵向固定连接有一固定销；

还包括一竖向滑动连接在固定筒上的触发杆，所述触发杆下端固定连接一与固定销配合的卡杆满足卡杆限制固定销横向的移动，所述触发杆与固定筒之间连接有套设在触发杆上的第二弹簧，所述触发杆在第二弹簧的作用下始终与固定柱端面接触。

本发明的有益效果：

1、本发明中横梁与连接板采用螺栓并螺母的方式进行连接，且开设在横梁上的螺栓孔为长条孔，相较于传统的焊接方式更加方便快捷；

2、本发明中采用氧化铝陶器材质的第一作用作为连接件置于梁柱与横梁之间，在地震发生时，通过第一作用板被挤压破碎的过程来吸收一部分地震对梁柱的能量，以提高钢组合结构节点的抗震能力，此种方式相较于通过混凝土、增加钢制板固定等加固型措施，方便安装且更加经济环保；

3、本发明中在连接板与横梁之间设置有第三作用板，在地震发生时，第三作用板将会被挤压破碎进而将连接板与横梁之间的连接方式改变为柔性连接，并通过一套分力装置将侧板对横梁纵向的力转换为承力板对隔板横向的力，一减少横梁受到的纵向作用力，起到保护连接横梁与连接板的螺栓的作用；

4、本发明中提供了一套保护装置，在发生较大的地震时，在难以保证螺栓不发生脆性断裂的情况下，通过解锁与横梁相连接的固定杆横向和纵向的自由度，以保证即便螺栓断裂，横梁也不会从梁柱上掉下去；

5、本发明中提供了一种阻尼装置，通过第一滚球与第二滚球的球体结构，使得传力板与滑杆可以很好的抵抗掉横梁在地震中受到的各个方向的力的合力，提高了装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的立体视图一。

图3是本发明的立体视图二。

图4是本发明的部分结构视图一。

图5是本发明的保护装置结构视图一。

图6是本发明的保护装置视图一中A的局部视图。

图7是本发明的保护装置结构视图二。

图8是本发明的保护装置结构视图三。

图9是本发明的保护装置结构视图三的剖视图。

图10是本发明的部分结构视图二。

图11是本发明的部分结构视图三。

图12是本发明的部分结构视图四。

图中，1、梁柱；2、连接板；3、横梁；4、第一作用板；5、第二作用板；6、三角形板；7、第三作用板；8、承力板；9、第四作用板；10、侧板；11、撑杆；12、固定筒；13、固定杆；14、固定柱；15、滑槽；16、卡板；17、第一弹簧；18、固定销；19、触发杆；20、卡杆；21、第二弹簧；22、隔板；23、弹力板；24、传动杆；25、套筒；26、连接杆；27、第三弹簧；28、拉簧；29、传力板；30、滑杆；31、第四弹簧；32、第一滚球；33、受力板；34、第二滚球。

具体实施方式

以下结合附图1-12对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例一，结合附图1-4，一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，包括一竖向设置的梁柱1，其特征在于，所述梁柱1上横向固定连接有一连接板2，所述连接板2下方螺栓连接一横向设置的横梁3，所述横梁3与梁柱1之间设置有第一作用板4用于吸收梁柱1振动产生的能量，预设的，所述第一作用板4为氧化铝陶瓷材质，其具有较高的硬度能够很大程度上抗压，故其可以放置于横梁3与梁柱1之间作为连接件起到一定的连接作用，但此板同时抗拉强度不够容易发生脆性断裂，当发生地震时，梁柱1将会发生晃动此时的第一作用板4将会受到一定的挤压力，在挤压力大到一定程度时，第一作用板4将会被挤压破碎，在第一作用板4破碎的过程中必定会吸收一部分能量从而降低横梁3受到的能量，便可以实现将地震中的一部分能量经由第一作用板4的脆性断裂吸收分散掉，减轻横梁3受到的地震影响，所述第一作用板4与横梁3之间连接有第二作用板5，预设的，所述第二作用板5为玻璃纤维材质，其具有较高弹性，同时刚性佳、吸收冲击能量大，可以很大程度上的耐受挤压力，从而避免了第一作用板4破碎后进入横梁凹槽内，所述横梁3上端固定连接有一三角形板6，所述三角形板6与连接板2之间置有第三作用板7，预设的，所述第三作用板7为氧化铝陶瓷材质，其在平常状态下作为连接件置于三角形板6与连接板2之间，在横梁3上下振动时将会被挤压破碎，随后因为三角形板6的侧壁的结构特点被挤出连接板2与三角形板6之间，从而使得连接板2与横梁3之间空出一定的间隙，本发明中连接板2与横梁3之间通过螺栓并螺母的方式连接，故在第三作用板7破碎脱离之后，横梁3与连接板2之间将成为柔性连接，允许横梁3相对于梁柱1产生一定的竖向位移量，预设的，所述横梁3上设置的螺栓孔为沿横向方向上延伸的长条孔，若干个长条孔沿纵向方向间隔设置，所设置的长条孔纵向分布共两列，螺栓穿过连接板2上的螺栓孔后穿过长条孔，通过并螺母的方式将连接板2和横梁3固定连接，预设的，螺栓设置的位置处在两列长条孔相远离的两端，满足在横梁3与连接板2之间成为柔性连接后，允许横梁3相对于梁柱1产生一定的横向位移量，所述横梁3下方横向螺栓连接有一承力板8，所述承力板8与横梁3之间连接有第四作用板9，预设的，所述第四作用板9为顺丁橡胶材质，此材质的板耐磨性好、高弹性其能够在一定程度上减少地震发生时梁柱1对横梁3的力，减轻横梁3的晃动幅度，还包括一对横向焊接在梁柱1上的侧板10，两个所述侧板10与横梁3之间留有间隙，使得侧板10不与横梁3相接触，两个所述侧板10与横梁3之间各连接有一套分力装置用于分散梁柱1对横梁3纵向方向上作用的力，减少梁柱1对横梁3施加的纵向作用力，以保证用于固定连接连接板2和横梁3的螺栓不会因为纵向作用力过大而变形断裂，所述承力板8下方置有一套连接在梁柱1上的阻尼装置用于缓冲横梁3上振动产生的力，所述梁柱1上连接横梁3处设置有加强筋用于增强梁柱1强度。

实施例二，在实施例一的基础上，结合附图1-9，所述连接板2上还固定连接有一保护装置，所述保护装置包括一横向固定连接在连接板2上的撑杆11，所述撑杆11上竖向固定连接有一固定筒12，所述固定筒12内置有一固定连接在横梁3上的固定杆13，所述固定筒12的内圆孔直径大于固定杆13的直径，所述固定杆13上端固定连接有一固定柱14，所述固定柱14的直径大于固定筒12内圆孔的直径，满足在不受其他外力作用下，横梁3将通过固定杆13和固定柱14与固定筒12的配合关系悬挂在撑杆11上，所述固定筒12上纵向方向上对称开设有横向设置的滑槽15，两个所述滑槽15内各滑动配合一卡板16，满足卡板16完全进入滑槽15内后，能够将固定杆13卡紧限制固定杆13纵向方向的自由度，所述卡板16与固定筒12之间连接有置于固定筒12内的第一弹簧17，满足在卡板16进入滑槽15内部时第一弹簧17处于压缩状态将对卡板16作用弹力，所述卡板16上纵向固定连接有一固定销18，还包括一竖向滑动连接在固定筒12上的触发杆19，所述触发杆19下端固定连接一与固定销18配合的卡杆20满足卡杆20能够限制固定销18横向的移动，所述触发杆19与固定筒12之间连接有套设在触发杆19上的第二弹簧21，所述触发杆19上端在第二弹簧21的作用下始终与固定柱24的端面接触，预设的，此装置在横梁3与连接板2螺栓固定连接后起到一定的双重保护的作用，利用触发杆19将卡板16限制在滑槽15内，卡板16将限制固定杆13的纵向自由度，但不限制固定杆13在固定筒12内横向的自由度，在平常状态下，横梁3被承力板8和连接板2作用被固定在梁柱1上，固定柱13与固定筒12之间也相互接触作为连接横梁3与梁柱1的承力构件，在第三作用板7破碎脱离后，横梁3与连接板2之间的将产生间隔，连接板2与横梁3之间变成柔性连接，横梁3将可以向上方以及在横向方向上进行一定程度的位移，用于保护螺栓，避免因横梁3过渡的抖动而使得螺栓发生断裂，在横梁3向上移动的距离能够接触到连接板2时，表明地震造成横梁3抖动的程度过高，此时螺栓将很大可能发生脆性断裂，故为了防止螺栓断裂后的横梁3掉落，卡杆16会在横梁3向上抖动到此高度时被固定杆13顶升至解锁固定销18的位置处，此位置的卡板16将解除横向的自由度，卡板16将被第一弹簧17弹出滑槽15，此后解除固定杆13在固定筒12内纵向的自由度，避免固定杆13发生弯折而断裂，起到牺牲螺栓保护固定杆13以使得固定杆13能够在螺栓断裂后仍能悬挂横梁3的作用，预设的，所述的固定杆13、固定柱14、固定筒12、触发杆19、卡板16以及卡杆20均作防锈处理，防止触发杆和卡板发生锈蚀影响装置稳定性。

实施例三，在实施例一的基础上，结合附图1-11，所述分力装置包括一对竖向固定连接在横梁3凹槽内的隔板22，所述靠近第二作用板5的隔板22与第二作用板5之间留有间隙，两个所述的隔板22之间横向固定连接有两个竖向间隔设置的弹力板23，所述弹力板23与侧板10被一传动杆24固定连接，预设的，所述隔板22采用下端用螺栓与横梁3固定连接，上端不被固定的连接方式，两个隔板22之间固定连接的弹力板23可将侧板10对横梁3纵向方向上的力转换为弹力板23对隔板22横向方向上的力，而隔板22产生的横向力相较于侧板10对横梁3产生的纵向力影响小，且可以在一定程度上减少横梁3纵向方向上受到的力，避免固定连接板2与横梁3的螺栓发生脆性断裂。

实施例四，在实施例一的基础上，结合附图1-12，所述阻尼装置包括一置于连接板2下方倾斜向上固定连接在梁柱1上的套筒25，所述套筒25内滑动连接一连接杆26，所述连接杆26与套筒25之间连接有置于套筒25内的第三弹簧27，所述连接杆26与连接板2之间连接有两根对称设置的拉簧28，所述连接杆26上固定连接一横向设置的传力板29，所述传力板29纵向方向上的两个侧端各竖向滑动连接一滑杆30，所述滑杆30与传力板29之间连接有套设在滑杆30上的第四弹簧31，两个所述滑杆30与横梁3接触的一端滚动连接有第一滚球32，还包括一固定连接在横梁3下端置于传力板29上方的受力板33，所述受力板33中心处滚动连接一第二滚球34，所述第二滚球34与传力板29端面相接触，预设的，在横梁3放置在承力板23上时，第二滚球34与传力板29接触使得连接杆26压缩第三弹簧27，此时拉簧28也将因为连接杆26向下的移动处于拉伸状态，同时横梁3也将与第一滚珠32接触使得第四弹簧31处于压缩状态，在地震发生时，横梁3往往是进行多方位的复杂抖动，常规的阻尼装置不能够很好的抵消多个方向的合成力，而本阻尼装置中与横梁3相接触的第一滚珠32和第二滚珠34都为球体，预设的，传力板29在平常状态下与第二滚球34相接触时，第二滚球34处于传力板29中心处，此时传力板29处于水平状态，两个滑杆30对横梁3的作用力相同，当横梁3发生抖动时，竖向方向的抖动将作用传力板29，使得连接杆26在套筒25内部滑动进而压缩第三弹簧27，滑杆30可抵消横梁3纵向方向上的跳动，在横梁3跳动过程中其纵向方向的两侧端将不规律的抖动，任一一个滑杆30被下压的同时另一个滑杆30将被第四弹簧31顶起，进而使得传力板29相对于第二滚球34发生倾斜，从而拉动与滑杆30相同侧的拉簧28，进而通过拉簧28的作用力抵消横梁3上的力，起到一定的阻尼消耗能量的作用。

本发明在使用时，其可将事先在厂房生产出的钢构件在施工现场进行装配，具有便捷快速的优点，同时与传统的刚组合结构节点采用焊接的方式不同，本发明采用螺栓螺母连接方式固定梁柱1与横梁3，在地震发生时首先通过第四作用板9来减轻横梁3受到的力，同时利用第一作用板4和第三作用板7的挤压破碎来吸收地震对梁柱1作用的能量，以便起到第一层抗震的目的，同时在第三作用板7破碎后，横梁3与连接板2的连接方式将变为柔性连接，且通过弹力板23来将侧板10对横梁3的纵向力转化为弹力板23对隔板22的横向力，以便保护用于连接横梁3的螺栓，避免螺栓因横梁3的抖动而脆性断裂，此结构足以使得刚组合结构节点对抗小型地震，且也满足在地震后能够对节点进行修建，其次，本发明还提供了一种保护装置，保证了在地震较大的情况下，通过固定杆13顶起触发杆19的方式解锁掉卡板16，以便进一步解锁固定杆13，实现在横梁3因抖动过大已无法保证螺栓不发生脆性断裂时，采取牺牲螺栓保护固定杆13的方式，以便在螺栓断裂后固定杆13仍与固定筒12相互作用保证横梁3不会从梁柱1上掉下去，具有较高的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，包括一竖向设置的梁柱（1），其特征在于，所述梁柱（1）上横向固定连接有一连接板（2），所述连接板（2）下方螺栓连接一横向设置的横梁（3），所述横梁（3）上设置的螺栓孔为沿横向方向延伸的长条孔，若干个长条孔沿纵向方向间隔设置，所述横梁（3）与梁柱（1）之间设置有第一作用板（4）用于吸收梁柱（1）振动产生的能量，所述第一作用板（4）与横梁（3）之间连接有第二作用板（5），所述横梁（3）上端固定连接有一三角形板（6），所述三角形板（6）与连接板（2）之间置有第三作用板（7），所述横梁（3）下方横向螺栓连接有一承力板（8），所述承力板（8）与横梁（3）之间设置有第四作用板（9），还包括一对横向焊接在梁柱（1）上的侧板（10），两个所述侧板（10）与横梁（3）之间留有间隙，两个所述侧板（10）与横梁（3）之间各连接有一套分力装置用于分散梁柱（1）对横梁（3）纵向方向上作用的力，所述承力板（8）下方置有一套连接在梁柱（1）上的阻尼装置用于缓冲横梁（3）上振动产生的力。

2.根据权利要求1所述一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，其特征在于，所述连接板（2）上还固定连接有一保护装置，所述保护装置包括一横向固定连接在连接板（2）上的撑杆（11），所述撑杆（11）上竖向固定连接有一固定筒（12），所述固定筒（12）内置有一固定连接在横梁（3）上的固定杆（13），所述固定筒（12）的内圆孔直径大于固定杆（13）的直径，所述固定杆（13）上端固定连接有一固定柱（14），满足在固定柱（14）的作用下横梁（3）悬挂在撑杆（11）上，所述固定筒（12）上纵向方向上对称开设有横向设置的滑槽（15），两个所述滑槽（15）内各滑动配合一卡板（16）用于限制固定杆（13）纵向的自由度，所述卡板（16）与固定筒（12）之间连接有置于固定筒（12）内的第一弹簧（17），所述卡板（16）上纵向固定连接有一固定销（18）；

还包括一竖向滑动连接在固定筒（12）上的触发杆（19），所述触发杆（19）下端固定连接一与固定销（18）配合的卡杆（20）满足卡杆（20）限制固定销（18）横向的移动，所述触发杆（19）与固定筒（12）之间连接有套设在触发杆（19）上的第二弹簧（21），所述触发杆（19）在第二弹簧（21）的作用下始终与固定柱（14）端面接触。

3.根据权利要求1所述一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，其特征在于，所述第一作用板（4）为氧化铝陶瓷板满足在梁柱（1）振动时将不断挤压第一作用板（4），第一作用板（4）在挤压力的作用下将发生脆性断裂从而吸收梁柱（1）振动产生的能量；

所述第二连接板（2）为玻璃纤维板用于防止第一作用板（4）破碎后进入横梁（3）凹槽内；

所述第三作用板（7）为氧化铝陶瓷板满足在横梁（3）振动时第二作用板（5）将被横梁（3）挤压发生脆性断裂从而脱离连接板（2）与三角形板（6）之间；

所述第四作用板（9）为顺丁橡胶板起到缓冲横梁（3）振动的作用。

4.根据权利要求1所述一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，其特征在于，所述分力装置包括一对竖向固定连接在横梁（3）凹槽内的隔板（22），所述靠近第二作用板（5）的隔板（22）与第二作用板（5）之间留有间隙，两个所述的隔板（22）之间横向固定连接有两个竖向间隔设置的弹力板（23），所述弹力板（23）与侧板（10）被一传动杆（24）固定连接。

5.根据权利要求1所述一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，其特征在于，所述阻尼装置包括一置于连接板（2）下方倾斜向上固定连接在梁柱（1）上的套筒（25），所述套筒（25）内滑动连接一连接杆（26），所述连接杆（26）与套筒（25）之间连接有置于套筒（25）内的第三弹簧（27），所述连接杆（26）与连接板（2）之间连接有两根对称设置的拉簧（28），所述连接杆（26）上固定连接一横向设置的传力板（29），所述传力板（29）纵向方向上的两个侧端各竖向滑动连接一滑杆（30）所述滑杆（30）与传力板（29）之间连接有套设在滑杆（30）上的第四弹簧（31），两个所述滑杆（30）与横梁（3）接触的一端滚动连接有第一滚球（32）；

还包括一固定连接在横梁（3）下端置于传力板（29）上方的受力板（33），所述受力板（33）中心处滚动连接一第二滚球（34），所述第二滚球（34）与传力板（29）端面相接触。

6.根据权利要求1所述一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，其特征在于，所述梁柱（1）上连接横梁（3）处设置有加强筋用于增强梁柱（1）强度。

7.根据权利要求2所述一种CSIPs-钢组合结构耗能型抗震节点，其特征在于，所述保护装置各个构件表面均作防锈处理防止触发杆（19）和卡板（16）发生锈蚀影响装置稳定性。

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