CN113585461A - 一种新型自复位耗能钢结构节点 - Google Patents

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阮凯
王秋燕
韩雪婷
蔡曦东
卜娜蕊
董齐辉
华书建
郭俊岩
段军胜
杨恩友
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Abstract

本发明公开了一种新型自复位耗能钢结构节点，包括H型钢柱和H型钢梁，H型钢梁的一端与H型钢柱翼缘通过角钢垂直相连，H型钢梁的上下翼缘与H型钢柱翼缘之间对称设置有耗能阻尼器，耗能阻尼器通过阻尼器上支座与H型钢柱翼缘连接在一起，耗能阻尼器通过阻尼器下支座与H型钢梁翼缘连接在一起；还包括若干个预应力索，若干个预应力索对称置于H型钢梁的腹板两边，且其平行于H型钢梁跨度方向；若干个预应力索同时垂直穿过H型钢柱翼缘，并固定安装H型钢柱翼缘在远离H型钢梁的外侧。本发明一种新型自复位耗能钢结构节点通过增加耗能阻尼器来耗散地震能量，并增加预应力索来提高结构恢复性能，减小震后结构残余变形。

Description

一种新型自复位耗能钢结构节点
技术领域
本发明涉及自复位钢结构节点技术领域，尤其涉及一种新型自复位耗能钢结构节点。
背景技术
传统结构在遭受罕遇地震时，其利用结构自身的延性来发生塑性变形，进而耗散地震所产生的能量，结构节点在震后会形成较大的残余变形和结构损伤，这不仅为震后结构修复带来很大的困难，而且会使结构因不能正常使用而产生巨大的经济损失。基于此，本发明提出了一种新型自复位耗能钢结构节点，通过增加耗能阻尼器来耗散地震能量，提高结构的延性，增加预应力锁来提供此结节点恢复性能，减小震后结构残余变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型自复位耗能钢结构节点，解决上述叙述的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种新型自复位耗能钢结构节点，包括括H型钢柱和H型钢梁，所述H型钢梁的一端与所述H型钢柱翼缘垂直相连，所述H型钢梁的上下翼缘与所述H型钢柱翼缘之间对称设置有耗能阻尼器，所述耗能阻尼器通过阻尼器上支座与所述H型钢柱翼缘连接在一起，所述耗能阻尼器通过阻尼器下支座与所述H型钢梁翼缘连接在一起；所述H型钢梁与所述H型钢柱翼缘垂直相连的一端通过前后对称分布的角钢连接在一起；还包括若干个预应力索，若干个所述预应力索对称置于所述H型钢梁的腹板两边，且其平行于所述H型钢梁跨度方向；若干个所述预应力索同时垂直穿过所述H型钢柱翼缘，并固定安装所述H型钢柱翼缘在远离H型钢梁的外侧。
进一步的，所述阻尼器上支座为L型支座。
进一步的，所述阻尼器上支座通过高强螺栓与所述H型钢柱翼缘连接在一起。
进一步的，所述通过阻尼器下支座通过高强螺栓与所述H型钢梁的上下翼缘连接在一起。
进一步的，若干个所述预应力索与所述H型钢柱外侧翼缘之间设置有端板。
进一步的，所述耗能阻尼器包括若干个X型钢片，所述X型钢片的具体数量至少为一个。
进一步的，所述角钢与所述H型钢梁翼缘之间通过螺栓连接在一起。
进一步的，所述角钢与所述H型钢柱翼缘之间通过高强螺栓连接在一起。
进一步的，对称置于所述H型钢梁的腹板两边的若干个所述预应力索，其每一边的所述预应力索数量至少为两根，且以所述H型钢梁的腹板中心线上下对称分布。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
该发明新型自复位耗能钢结构节点主要通过放松梁柱节点的连接约束，采用接近铰接节点连接方式，在大震作用下，节点约束被放松的构件发生摇摆或开合，节点摇摆或开合使设置在H型钢梁上翼缘和下翼缘的阻尼器装置中X型钢片屈服，以耗散地震能量，使结构破坏发生在便于替换的耗能阻尼器上。此外，通过合理设置的预应力索实现了结构震后自行复位、减小残余变形、延缓主要受力构件损伤进程。除此之外，本发明新型自复位耗能钢结构节点的优点还包括以下几个方面：
①全部采用常规的建筑材料与施工工艺，便于推广；
②采用机构式节点，有效发挥阻尼器良好的耗能特性，实现控制地震中建筑结构“最大变形”的目标，提高结构的抗震性能；
③采用预应力钢筋提供的自复位能力，有效减少结构的“残留变形”，有利于建筑结构震后迅速恢复使用功能；
④节点的初始刚度与焊接的刚性节点相当，保证了结构在正常使用下的性能；
⑤施工过程中不需要焊接，全部采用螺栓连接，容易保证工程质量和提高施工进度；
⑥地震作用下结构的变形基本集中在阻尼器上，有利于能量集中耗散和抗震设计控制；
⑦地震后梁柱基本保持弹性，从而大大减少维修费用；
⑨阻尼器安置在节点处，占用空间小，有利于保证建筑物的美观和实用性；
⑩阻尼器等构件可以很方便地进行替换。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明新型自复位耗能钢结构节点主视图；
图2为本发明新型自复位耗能钢结构节A-A剖面图；
图3为本发明新型自复位耗能钢结构节点俯视图；
图4为耗能阻尼器正视图；
图5为耗能阻尼器侧视图；
图6为X型钢片正视图；
图7为阻尼器上支座结构示意图；
图8为阻尼器下支座结构示意图；
附图标记说明：1、H型钢柱；2、H型钢梁；3、阻尼器上支座；4、X型钢片；5、阻尼器下支座；6、高强螺栓；7、预应力索；8、角钢；9、螺栓；10、端板。
具体实施方式
如图1-8所示，一种新型自复位耗能钢结构节点，包括括H型钢柱1和H型钢梁2，所述H型钢梁2的一端与所述H型钢柱1翼缘垂直相连，而所述H型钢梁2与所述H型钢柱1翼缘垂直相连的一端通过前后对称分布的角钢8连接在一起(相当于铰接连接)。所述角钢8与所述H型钢梁2翼缘之间通过螺栓9连接在一起。所述角钢8与所述H型钢柱1翼缘之间通过高强螺栓6连接在一起。
所述H型钢梁2的上下翼缘与所述H型钢柱1翼缘之间对称安装有耗能阻尼器，所述耗能阻尼器通过阻尼器上支座3与所述H型钢柱1翼缘连接在一起，所述阻尼器上支座3为L型支座，所述阻尼器上支座3通过高强螺栓6与所述H型钢柱1翼缘连接在一起。所述耗能阻尼器通过阻尼器下支座5与所述H型钢梁2翼缘连接在一起，所述通过阻尼器下支座5通过高强螺栓6与所述H型钢梁2的上下翼缘连接在一起。所述耗能阻尼器包括若干个X型钢片4，所述X型钢片4的具体数量至少为一个，本发明中，X型钢片4的具体数量和选用的厚度可以根据节点耗能效果和自复位效果来确定。此外，钢片与钢片之间用垫板相隔，所有钢片均可拆卸，方便更换、安装、维修和修改数量。在大震作用下，节点约束被放松的构件发生摇摆或开合，节点摇摆或开合使安装在H型钢梁2上翼缘和下翼缘的阻尼器装置中X型钢片4屈服以耗散地震能量，使结构破坏发生在便于替换的耗能阻尼器上。
还包括若干个预应力索7，若干个所述预应力索7对称置于所述H型钢梁2的腹板两边，且其平行于所述H型钢梁2跨度方向。若干个所述预应力索7同时垂直穿过所述H型钢柱1翼缘，并固定安装所述H型钢柱1翼缘在远离H型钢梁2的外侧。若干个所述预应力索7与所述H型钢柱1外侧翼缘之间安装有端板10，端板10相当于垫板，其外侧预应力锁固定于垫板上，便于固定和减小对H型钢柱1的磨损。对称置于所述H型钢梁2的腹板两边的若干个所述预应力索7，其每一边的所述预应力索7数量至少为两根，且以所述H型钢梁2的腹板中心线上下对称分布。以上预应力索7的设计能够有效实现结构震后自行复位、减小残余变形、延缓主要受力构件损伤进程。
本发明中，新型自复位耗能钢结构节点全部采用常规的建筑材料与施工工艺，便于推广；采用机构式节点，有效发挥阻尼器良好的耗能特性，实现控制地震中建筑结构“最大变形”的目标，提高结构的抗震性能；节点的初始刚度与焊接的刚性节点相当，保证了结构在正常使用下的性能；施工过程中不需要焊接，全部采用螺栓连接，容易保证工程质量和提高施工进度；地震后梁柱基本保持弹性，从而大大减少维修费用；阻尼器安置在节点处，占用空间小，有利于保证建筑物的美观和实用性；阻尼器等构件可以很方便地进行替换。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型自复位耗能钢结构节点，包括括H型钢柱(1)和H型钢梁(2)，所述H型钢梁(2)的一端与所述H型钢柱(1)翼缘垂直相连，其特征在于：所述H型钢梁(2)的上下翼缘与所述H型钢柱(1)翼缘之间对称设置有耗能阻尼器，所述耗能阻尼器通过阻尼器上支座(3)与所述H型钢柱(1)翼缘连接在一起，所述耗能阻尼器通过阻尼器下支座(5)与所述H型钢梁(2)翼缘连接在一起；所述H型钢梁(2)与所述H型钢柱(1)翼缘垂直相连的一端通过前后对称分布的角钢(8)连接在一起；还包括若干个预应力索(7)，若干个所述预应力索(7)对称置于所述H型钢梁(2)的腹板两边，且其平行于所述H型钢梁(2)跨度方向；若干个所述预应力索(7)同时垂直穿过所述H型钢柱(1)翼缘，并固定安装所述H型钢柱(1)翼缘在远离H型钢梁(2)的外侧。
2.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：所述阻尼器上支座(3)为L型支座。
3.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：所述阻尼器上支座(3)通过高强螺栓(6)与所述H型钢柱(1)翼缘连接在一起。
4.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：所述通过阻尼器下支座(5)通过高强螺栓(6)与所述H型钢梁(2)的上下翼缘连接在一起。
5.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：若干个所述预应力索(7)与所述H型钢柱(1)外侧翼缘之间设置有端板(10)。
6.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：所述耗能阻尼器包括若干个X型钢片(4)，所述X型钢片(4)的具体数量至少为一个。
7.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：所述角钢(8)与所述H型钢梁(2)翼缘之间通过螺栓(9)连接在一起。
8.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：所述角钢(8)与所述H型钢柱(1)翼缘之间通过高强螺栓(6)连接在一起。
9.根据权利要求1所述的新型自复位耗能钢结构节点，其特征在于：对称置于所述H型钢梁(2)的腹板两边的若干个所述预应力索(7)，其每一边的所述预应力索(7)数量至少为两根，且以所述H型钢梁(2)的腹板中心线上下对称分布。
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