CN114086661A - 屈服耗能杆、悬臂段屈服耗能梁柱节点及其维护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种屈服耗能杆，包括耗能杆、外约束圆套管以及弹簧，外约束圆套管嵌套于耗能杆外，外约束圆套管与耗能杆通过限位销钉连接，耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，耗能杆的另一端与型钢混凝土柱相连，弹簧嵌套于外约束圆套管外，弹簧的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，弹簧的另一端与型钢混凝土柱相连。本发明还提供一种悬臂段屈服耗能梁柱节点，包括型钢混凝土柱以及与型钢混凝土柱相连的型钢混凝土悬臂梁，还包括上述的屈服耗能杆，耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，耗能杆的另一端与型钢混凝土柱相连，弹簧的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，弹簧的另一端与型钢混凝土柱相连。本发明还提供一种悬臂段屈服耗能梁柱节点的维护方法。
Description
技术领域
本发明应用于地铁高架车站型钢混凝土组合框架悬臂段梁柱节点，尤其涉及一种屈服耗能杆、悬臂段屈服耗能梁柱节点及其维护方法。
背景技术
地震给人类带来了巨大的经济损失和人员伤亡。传统观点认为水平地震作用对结构的破坏起决定性作用。随着对于大量震害资料的深入分析，专家学者发现了很多水平地震力无法解释的震害破坏现象，对竖向地震作用的重视力度逐渐增加。悬臂结构在竖向地震作用下的抗震性能尤其受到了重视。传统抗震设计下容许结构构件在地震时损坏，利用结构损坏后的延性，使得结构进入非弹性状态，出现塑性铰，降低地震作用。因此传统设计下的地铁高架车站π型框架中的悬臂段在高烈度地震作用下存在悬臂段节点区域变形较大以及悬臂梁根部混凝土压溃等问题。虽然可以确保在地震后结构不发生倒塌，但其主体结构发生后的损伤产生的修复费用十分高昂，甚至超过了拆除重建费用。除此之外，地铁高架车站由于地铁列车运行产生的振动对于结构也存在不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种屈服耗能杆、悬臂段屈服耗能梁柱节点及其维护方法，本发明至少解决了现有技术中的部分问题。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种屈服耗能杆，包括耗能杆、外约束圆套管以及弹簧，所述外约束圆套管嵌套于所述耗能杆外，所述外约束圆套管与所述耗能杆通过限位销钉连接，所述耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述耗能杆的另一端与型钢混凝土柱相连，所述弹簧嵌套于外约束圆套管外，所述弹簧的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述弹簧的另一端与型钢混凝土柱相连。
进一步地，所述耗能杆为竹节型耗能杆，所述竹节型耗能杆包括竹节段和竹间段，两所述竹节段间设有一竹间段。
进一步地，所述竹节型耗能杆位于中部的竹节段上开设有供限位销钉穿过的第一孔洞，所述外约束圆套管上开设有供限位销钉穿过的第二孔洞，所述第二孔洞正对所述第一孔洞。
进一步地，所述外约束圆套管为空心圆环管。
本发明还提供一种悬臂段屈服耗能梁柱节点，包括型钢混凝土柱以及与型钢混凝土柱相连的型钢混凝土悬臂梁，还包括上述的屈服耗能杆，所述耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述耗能杆的另一端与型钢混凝土柱相连，所述弹簧的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述弹簧的另一端与型钢混凝土柱相连。
进一步地，所述型钢混凝土悬臂梁和型钢混凝土柱上均预埋节点板，所述耗能杆的一端通过螺栓与预埋在型钢混凝土悬臂梁上的节点板连接，所述耗能杆的另一端通过螺栓与预埋在型钢混凝土柱上的节点板连接，所述弹簧的一端与预埋在型钢混凝土悬臂梁上的节点板连接，所述弹簧的另一端与预埋在型钢混凝土柱上的节点板连接。
本发明还提供一种悬臂段屈服耗能梁柱节点的维护方法：在地震来临时，由于悬臂段梁柱节点转角的变化，引起屈服耗能杆往复拉压，进而屈服耗能，震后屈服耗能杆在弹簧的弹性恢复力下，恢复到初始位置，通过在地震中屈服耗能以及弹簧的弹性恢复力保护节点区混凝土不被压溃，同时控制节点区的残余变形。
进一步地，屈服耗能杆以隅撑的形式布置在型钢混凝土悬臂梁下侧，通过安装隅撑型耗能杆，提高悬臂梁段的结构冗余度，同时提高悬臂梁段梁柱节点的转动刚度，控制悬臂梁段在正常使用状态下的挠度。
本发明具有以下有益效果：
1、地铁高架车站型钢混凝土组合框架悬臂段屈服耗能梁柱节点通过安装隅撑型耗能杆，提高了悬臂梁段的结构冗余度，同时也提高了悬臂梁段梁柱节点的转动刚度，有效的控制了悬臂梁段在正常使用状态下的挠度。
2、在地震来临时，由于悬臂段梁柱节点转角的变化，引起屈服耗能杆往复拉压，进而屈服耗能。震后屈服耗能杆在弹簧的弹性恢复力下，恢复到初始位置。通过在地震中屈服耗能以及弹簧的弹性恢复力有效的保护了节点区混凝土不被压溃，同时控制了节点区的残余变形。
3、地铁高架车站型钢混凝土组合框架悬臂段屈服耗能梁柱节点对于原结构的改动较少，仅需在悬臂梁段节点处预埋节点板，通过螺栓将屈服耗能杆与主体构件进行连接，同时也适用于既有的型钢混凝土悬臂段梁柱节点进行加固改造。
4、屈服耗能杆以隅撑的形式布置在梁下侧，区别于传统耗能器在梁上下侧进行布置，不会对实际结构施工中的建筑空间以及楼板安装浇筑造成干扰。同时其布置位置处于结构主体构件外侧，震后易于进行更换。
5、消能抗震作为建筑结构抗震中一种有效方式，通过在结构中安装耗能器，通过其进行吸能和耗能，有效地减小结构地震响应，避免结构主体部位的破坏。屈服耗能杆在地震下以及地铁列车振动下通过自身的屈服耗能消耗外界输入的能量，达到减小结构动力响应，保护结构主体不受破坏的目的，提高了结构的可恢复性，减少了结构的震后修复成本和修复时间。
6、本发明通过将屈服耗能杆运用于地铁高架车站型钢混凝土组合框架悬臂段梁柱节点中，一方面作为结构的隅撑，提高了悬臂梁段的结构冗余度，同时提升了节点的转动刚度，进一步结合屈服耗能与自复位机理，进而能够消耗地震作用下的能量，消除或降低型钢混凝土组合框架悬臂段在竖向地震作用下的残余变形。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的地铁高架车站型钢混凝土组合框架的示意图；
图2为本发明实施例提供的图1中悬臂段梁柱节点A部分的放大图；
图3为本发明实施例提供的屈服耗能杆安设于节点板上的示意图；
图4为本发明实施例提供的屈服耗能杆的示意图；
图5为本发明实施例提供的竹节型耗能杆的示意图。
图中标记：1、型钢混凝土悬臂梁；2、型钢混凝土柱；3、屈服耗能杆；4、竹节型耗能杆；5、外约束圆套管；6、弹簧；7、节点板；8、螺栓；9、限位销钉；10、竹节段；11、竹间段；12、第一孔洞。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图5，本发明实施例一提供一种屈服耗能杆3，包括耗能杆、外约束圆套管5以及弹簧6，所述外约束圆套管5嵌套于所述耗能杆外，所述外约束圆套管5与所述耗能杆通过限位销钉9连接，所述耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁1相连，所述耗能杆的另一端与型钢混凝土柱2相连，所述弹簧6嵌套于外约束圆套管5外，所述弹簧6的一端与型钢混凝土悬臂梁1相连，所述弹簧6的另一端与型钢混凝土柱2相连。
消能抗震作为建筑结构抗震中一种有效方式，通过在结构中安装耗能器，通过其进行吸能和耗能，有效地减小结构地震响应，避免结构主体部位的破坏。屈服耗能杆在地震下以及地铁列车振动下通过自身的屈服耗能消耗外界输入的能量，达到减小结构动力响应，保护结构主体不受破坏的目的，提高了结构的可恢复性，减少了结构的震后修复成本和修复时间。
所述耗能杆为竹节型耗能杆4，所述竹节型耗能杆4包括竹节段10和竹间段11，两所述竹节段10间设有一竹间段11。所述竹节型耗能杆4位于中部的竹节段10上开设有供限位销钉9穿过的第一孔洞12，所述外约束圆套管5上开设有供限位销钉9穿过的第二孔洞，所述第二孔洞正对所述第一孔洞12。所述外约束圆套管5为空心圆环管。
本发明实施例二提供一种悬臂段屈服耗能梁柱节点，包括型钢混凝土柱2以及与型钢混凝土柱2相连的型钢混凝土悬臂梁1，还包括上述的屈服耗能杆3，所述耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁1相连，所述耗能杆的另一端与型钢混凝土柱2相连，所述弹簧6的一端与型钢混凝土悬臂梁1相连，所述弹簧6的另一端与型钢混凝土柱2相连。
所述型钢混凝土悬臂梁1和型钢混凝土柱2上均预埋节点板7，所述耗能杆的一端通过螺栓8与预埋在型钢混凝土悬臂梁1上的节点板7连接，所述耗能杆的另一端通过螺栓8与预埋在型钢混凝土柱2上的节点板7连接，所述弹簧6的一端与预埋在型钢混凝土悬臂梁1上的节点板7连接，所述弹簧6的另一端与预埋在型钢混凝土柱2上的节点板7连接。
本发明实施例三提供一种悬臂段屈服耗能梁柱节点的维护方法：在地震来临时，由于悬臂段梁柱节点转角的变化，引起屈服耗能杆3往复拉压，进而屈服耗能，震后屈服耗能杆3在弹簧6的弹性恢复力下，恢复到初始位置，通过在地震中屈服耗能以及弹簧的弹性恢复力保护节点区混凝土不被压溃，同时控制节点区的残余变形。
屈服耗能杆3以隅撑的形式布置在型钢混凝土悬臂梁1下侧，通过安装隅撑型耗能杆(屈服耗能杆3)，提高悬臂梁段的结构冗余度，同时提高悬臂梁段梁柱节点的转动刚度，控制悬臂梁段在正常使用状态下的挠度。
本发明提供一种地铁高架车站型钢混凝土组合框架悬臂段屈服耗能梁柱节点，包括型钢混凝土悬臂梁1，型钢混凝土柱2，屈服耗能杆3。所述屈服耗能杆3由竹节型耗能杆4、外约束圆套管5以及弹簧6组成。所述型钢混凝土悬臂梁1和型钢混凝土柱2上均预埋节点板7，所述竹节型耗能杆4两端通过螺栓8与预埋在型钢混凝土梁柱上的节点板7连接。
本发明通过将屈服耗能杆3运用于地铁高架车站型钢混凝土组合框架悬臂段梁柱节点中，一方面作为结构的隅撑，提高了悬臂梁段的结构冗余度，同时提升了节点的转动刚度，进一步结合屈服耗能与自复位机理，进而能够消耗地震作用下的能量，消除或降低型钢混凝土组合框架悬臂段在竖向地震作用下的残余变形。
进一步说，所述型钢混凝土悬臂梁1和型钢混凝土柱2上均预埋节点板7。所述屈服耗能杆3由竹节型耗能杆4、外约束圆套管5以及弹簧6组成。外约束圆套管5嵌套于竹节型耗能杆4外，通过限位销钉9连接，弹簧6嵌套于外约束圆套管5外，弹簧6两端与节点板7连接。
如图1-图2，地铁高架车站型钢混凝土组合框架悬臂段屈服耗能梁柱节点包括型钢混凝土悬臂梁1，型钢混凝土柱2，屈服耗能杆3。所述屈服耗能杆3由竹节型耗能杆4、外约束圆套管5以及弹簧6组成。所述型钢混凝土悬臂梁1和型钢混凝土柱2上均预埋节点板7。
如图3～图5，屈服耗能杆3由竹节型耗能杆4、外约束圆套管5以及弹簧6组成，所述竹节型耗能杆4两端通过螺栓8与预埋在型钢混凝土梁柱上的节点板7连接。竹节型耗能杆4中由竹节段10和竹间段11组成，中竹节段上开有第一孔洞12供限位销钉9穿过。外约束套管5为一空心圆环管，与中竹节段对应处开有第二孔洞供限位销钉9穿过。外约束圆套管5嵌套于竹节型耗能杆4外，通过限位销钉9连接，弹簧6嵌套于外约束圆套管5外，弹簧6两端与节点板7连接。
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 (8)
1.一种屈服耗能杆，其特征在于：包括耗能杆、外约束圆套管以及弹簧，所述外约束圆套管嵌套于所述耗能杆外，所述外约束圆套管与所述耗能杆通过限位销钉连接，所述耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述耗能杆的另一端与型钢混凝土柱相连，所述弹簧嵌套于外约束圆套管外，所述弹簧的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述弹簧的另一端与型钢混凝土柱相连。
2.如权利要求1所述的屈服耗能杆，其特征在于：所述耗能杆为竹节型耗能杆，所述竹节型耗能杆包括竹节段和竹间段，两所述竹节段间设有一竹间段。
3.如权利要求2所述的屈服耗能杆，其特征在于：所述竹节型耗能杆位于中部的竹节段上开设有供限位销钉穿过的第一孔洞，所述外约束圆套管上开设有供限位销钉穿过的第二孔洞，所述第二孔洞正对所述第一孔洞。
4.如权利要求1所述的屈服耗能杆，其特征在于：所述外约束圆套管为空心圆环管。
5.一种悬臂段屈服耗能梁柱节点，其特征在于：包括型钢混凝土柱以及与型钢混凝土柱相连的型钢混凝土悬臂梁，还包括如权利要求1-4任一项所述的屈服耗能杆，所述耗能杆的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述耗能杆的另一端与型钢混凝土柱相连，所述弹簧的一端与型钢混凝土悬臂梁相连，所述弹簧的另一端与型钢混凝土柱相连。
6.如权利要求5所述的悬臂段屈服耗能梁柱节点，其特征在于：所述型钢混凝土悬臂梁和型钢混凝土柱上均预埋节点板，所述耗能杆的一端通过螺栓与预埋在型钢混凝土悬臂梁上的节点板连接，所述耗能杆的另一端通过螺栓与预埋在型钢混凝土柱上的节点板连接，所述弹簧的一端与预埋在型钢混凝土悬臂梁上的节点板连接，所述弹簧的另一端与预埋在型钢混凝土柱上的节点板连接。
7.一种悬臂段屈服耗能梁柱节点的维护方法，其特征在于：在地震来临时，由于悬臂段梁柱节点转角的变化，引起屈服耗能杆往复拉压，进而屈服耗能，震后屈服耗能杆在弹簧的弹性恢复力下，恢复到初始位置，通过在地震中屈服耗能以及弹簧的弹性恢复力保护节点区混凝土不被压溃，同时控制节点区的残余变形。
8.如权利要求7所述的悬臂段屈服耗能梁柱节点的维护方法，其特征在于：屈服耗能杆以隅撑的形式布置在型钢混凝土悬臂梁下侧，通过安装隅撑型耗能杆，提高悬臂梁段的结构冗余度，同时提高悬臂梁段梁柱节点的转动刚度，控制悬臂梁段在正常使用状态下的挠度。
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