CN114934708B - 一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,包括楼板、梁、系统核心部件、柱和基于地震预警信号的开启控制装置,楼板通过钢筋混凝体浇筑于梁上,柱整体穿过楼板,梁与柱的连接部位设置有系统核心部件,系统核心部件与基于地震预警信号的开启控制装置连接,构成了可快速实现并保证强柱弱梁功能的新型节点系统,能够在收到国家地震预警信号并确定地震幅值达到一定程度后,通过基于地震预警信号的开启控制装置实现在地震波传来之前,新型节点系统启动工作,保证地震作用下强柱弱梁功能的实现,最大限度的实现被保护结构竖向承载系统的完整性,从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性。

Description

一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域,具体为一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统。
背景技术
中国地处于欧亚地震带和环太平洋地震带之间,是世界上遭受到地震危害最为严重的国家之一。历史上,在长江三角洲和珠江三角洲曾经多次发生6级以上的强震,在京津环渤海地区,近300年来,平均每44年就发生一次7级以上的大地震。随着城市化进程的加快,大量的国民财富快速的向城市及城市群地区集中。而我国三分之一以上的已建或拟建的城市群位于可能会发生7级以上大地震的地区。而我国城市中占绝大多数的建筑是钢筋混凝土多层和高层建筑,这些建筑具有广泛的使用功能,而建筑的破坏引起的经济损失和人员伤亡将对国家安全和社会稳定造成巨大的冲击。地震是由于地壳岩层处于复杂的应力状态中,随着地壳的不断变化,地应力的作用超过某处岩层的极限强度时,岩层就会发生突然的断裂和错动,从而引起震动,并以弹性波的形式传到地表,引起地表附近的具有一定质量的物体产生惯性力,当物体本身具有的抵抗这种惯性作用的抗震能力不足时,物体发生破坏。
我国历次地震震害均表明:按照以往和现行规范设计的钢筋混凝土为主的多高层建筑在大震作用下往往会出现较严重的损伤,甚至发生倒塌,而倒塌的原因是由于结构的竖向传力体系遭到破坏和中断,导致在水平向和竖向地震作用下结构发生倒塌,而这种竖向传力体系的中断往往是由于在地震作用下结构的梁柱节点由于梁截面的刚度过强导致柱率先发生破坏,造成了严重的后果,因此在结构的设计或者是通过一定的技术创新确保地震作用下梁首先发生破坏,保证“强柱弱梁”的实现。这就要求结构的梁柱节点在没有地震作用的情况下,需要有足够的刚度来承受水平和竖向荷载,而在地震作用下,通过主动削减梁截面,保证其首先屈服并破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,能够快速实现并保证强柱弱梁的功能,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:
一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,包括楼板、梁、系统核心部件、柱和基于地震预警信号的开启控制装置,所述楼板通过钢筋混凝体浇筑于梁上;所述柱整体穿过所述楼板,所述梁与柱通过钢筋和混凝土进行浇筑连接,且连接部位设置有系统核心部件,系统核心部件与基于地震预警信号的开启控制装置连接,所述基于地震预警信号的开启控制装置在地震发生并达到一定强度下,在地震波传递到节点之前控制所述系统核心部件退出工作。
更进一步地,所述梁与柱的连接处浇筑的钢筋包括梁柱核心区钢筋和梁核心区外部钢筋,梁柱核心区钢筋用于连接两个系统核心部件,在系统核心部件的另一侧连接梁核心区外部钢筋。
更进一步地,所述系统核心部件包括梁核心区外部端板、内钢棒、一级锁体、一级锁芯弹簧、二级电磁锁、二级电磁锁固定板、外钢管、梁柱核心区端板和传力杆,所述系统核心部件一端通过梁核心区外部端板与所述梁核心区外部钢筋连接,系统核心部件的另一端通过梁柱核心区端板与所述梁柱核心区钢筋连接。
更进一步地,所述内钢棒通过一级锁体与二级电磁锁连接,所述一级锁体内部设有一级锁芯,一级锁芯与套在其上的一级锁芯弹簧连接,所述一级锁芯还与传力杆连接,传力杆与二级电磁锁连接,二级电磁锁通过二级电磁锁固定板与外钢管连接,外钢管与梁柱核心区端板连接。
更进一步地,所述二级电磁锁与基于地震预警信号的开启控制装置连接,基于地震预警信号的开启控制装置通过互联网收到地震预警信号或现场测得的地面运动信号并判断地震幅值达到一定程度后,向二级电磁锁发出电流,二级电磁锁通过磁性作用将传力杆从一级锁芯中拉出,一级锁芯在一级锁芯弹簧的作用下弹出将内钢棒滑入外钢管中。
更进一步地,每个所述梁上设置两个系统核心部件,所述基于地震预警信号的开启控制装置至少设置一组。
更进一步地,每个所述梁上设置一个一级锁体,每个一级锁体内部至少设置三个一级锁芯和三个一级锁芯弹簧。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,解决了钢筋混凝土结构在包括风、雪和自重荷载作用下梁柱节点中梁节点能够全截面工作,在地震发生时梁柱节点中节点能够主动削减梁截面,保证强柱弱梁,从而保证结构竖向传力体系的完整性,最大限度的保证了结构在地震作用下的完整性和功能的正常使用,保护了内部人员的生命安全和实施的功能完整,达到了减低地震破坏后果以保护人员和内部设施的目的。
附图说明
图1为本发明新型节点系统的轴测图;
图2为本发明新型节点系统的俯视图;
图3为本发明新型节点系统的仰视图;
图4为本发明新型节点系统的正视图;
图5为本发明新型节点系统去除楼板后的轴测图;
图6为本发明新型节点系统去除楼板后节点核心区的轴测图;
图7为本发明新型节点系统去除楼板后的正视图;
图8为本发明新型节点系统某一方向梁的轴测图;
图9为本发明新型节点系统某一方向梁的俯视图;
图10为本发明新型节点系统某一方向梁的正视图;
图11为本发明新型节点系统某一方向梁的侧视图;
图12为本发明新型节点系统某一方向梁去除系统核心部件外表面的轴测图;
图13为本发明新型节点系统某一方向梁去除系统核心部件外表面的俯视图;
图14为本发明新型节点系统某一方向梁去除系统核心部件外表面的正视图;
图15为本发明新型节点系统某一方向梁去除系统核心部件外表面的剖面图;
图16为本发明新型节点系统中基于地震预警信号的开启控制装置的电路示意图。
图中:1、楼板;2、梁;3、系统核心部件;4、柱;5、基于地震预警信号的开启控制装置;6、梁柱核心区钢筋;7、梁核心区外部钢筋;8、梁核心区外部端板;9、内钢棒;10、一级锁体;11、一级锁芯弹簧;12、二级电磁锁;13、二级电磁锁固定板;14、外钢管;15、梁柱核心区端板;16、传力杆;17、一级锁芯。
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。
请参阅图1-7,本发明实施例中提供一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,包括楼板1、梁2、系统核心部件3、柱4和基于地震预警信号的开启控制装置5,其中,楼板1为按照国家相关规范正常施工的楼板,楼板1通过钢筋混凝体浇筑于梁2上;柱4整体穿过楼板1,梁2与柱4通过钢筋和混凝土进行浇筑连接,且连接部位设置有系统核心部件3,每个梁2上设置两个系统核心部件3,系统核心部件3与基于地震预警信号的开启控制装置5连接,基于地震预警信号的开启控制装置5至少设置一组;基于地震预警信号的开启控制装置5在地震发生并达到一定强度下,在地震波传递到节点之前控制系统核心部件3退出工作,从而削弱与柱4连接的梁2的截面,从而保证强柱弱梁功能的实现,整个系统核心部件3在平时参与梁柱体系工作,只在地震作用下退出工作。
请参阅图8-11,本发明实施例中的梁2与柱4的连接处浇筑的钢筋包括梁柱核心区钢筋6和梁核心区外部钢筋7,梁柱核心区钢筋6用于连接两个系统核心部件3,在系统核心部件3的另一侧连接梁核心区外部钢筋7。
请参阅图12-16,本发明实施例中的系统核心部件3包括梁核心区外部端板8、内钢棒9、一级锁体10、一级锁芯弹簧11、二级电磁锁12、二级电磁锁固定板13、外钢管14、梁柱核心区端板15和传力杆16,系统核心部件3一端通过梁核心区外部端板8与梁核心区外部钢筋7连接,系统核心部件3的另一端通过梁柱核心区端板15与梁柱核心区钢筋6连接;其中,内钢棒9通过一级锁体10与二级电磁锁12连接,一级锁体10内部设有一级锁芯17,一级锁芯17与套在其上的一级锁芯弹簧11连接,一级锁芯17还与传力杆16连接,传力杆16与二级电磁锁12连接,二级电磁锁12通过二级电磁锁固定板13与外钢管14连接,外钢管14与梁柱核心区端板15连接;二级电磁锁12与基于地震预警信号的开启控制装置5连接,基于地震预警信号的开启控制装置5能够通过互联网收到地震预警信号或者现场测得的地面运动信号(包括地震引起的加速度、速度和位移)并判断地震幅值达到一定程度后,向二级电磁锁12发出电流,二级电磁锁12通过磁性作用将传力杆16从一级锁芯17中拉出,一级锁芯17在一级锁芯弹簧11作用下弹出从而使得内钢棒9滑入外钢管14中,梁端是系统核心部件3由于内钢棒9的滑入退出工作,从而主动削弱了梁2的截面,每个梁2上设置一个一级锁体10,每个一级锁体10内部至少设置三个一级锁芯17和三个一级锁芯弹簧11,保证了在地震作用下,钢筋混凝土结构竖向传力体系的完整性,确保结构内部人员的生命安全和内部设施的功能完整,降低地震的破坏作用。
综上所述:本发明提供的一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,将楼板1通过钢筋混凝体浇筑于梁2上,梁2与柱4通过钢筋和混凝土进行浇筑连接,并在连接部位设置有系统核心部件3,系统核心部件3与基于地震预警信号的开启控制装置5连接,构成了可快速实现并保证强柱弱梁功能的新型节点系统,能够在收到国家地震预警信号并确定地震幅值达到一定程度后,通过基于地震预警信号的开启控制装置5实现在地震波传来之前,新型节点系统启动工作,保证地震作用下强柱弱梁功能的实现,最大限度的实现被保护结构竖向承载系统的完整性,从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,其特征在于,包括楼板(1)、梁(2)、系统核心部件(3)、柱(4)和基于地震预警信号的开启控制装置(5),所述楼板(1)通过钢筋混凝体浇筑于梁(2)上;所述柱(4)整体穿过所述楼板(1),所述梁(2)与柱(4)通过钢筋和混凝土进行浇筑连接,且连接部位设置有系统核心部件(3),系统核心部件(3)与基于地震预警信号的开启控制装置(5)连接,所述基于地震预警信号的开启控制装置(5)在地震发生并达到一定强度下,在地震波传递到节点之前控制所述系统核心部件(3)退出工作;
所述梁(2)与柱(4)的连接处浇筑的钢筋包括梁柱核心区钢筋(6)和梁核心区外部钢筋(7),梁柱核心区钢筋(6)用于连接两个系统核心部件(3),在系统核心部件(3)的另一侧连接梁核心区外部钢筋(7);
所述系统核心部件(3)包括梁核心区外部端板(8)、内钢棒(9)、一级锁体(10)、一级锁芯弹簧(11)、二级电磁锁(12)、二级电磁锁固定板(13)、外钢管(14)、梁柱核心区端板(15)和传力杆(16),所述系统核心部件(3)一端通过梁核心区外部端板(8)与所述梁核心区外部钢筋(7)连接,系统核心部件(3)的另一端通过梁柱核心区端板(15)与所述梁柱核心区钢筋(6)连接;
所述内钢棒(9)通过一级锁体(10)与二级电磁锁(12)连接,所述一级锁体(10)内部设有一级锁芯(17),一级锁芯(17)与套在其上的一级锁芯弹簧(11)连接,所述一级锁芯(17)还与传力杆(16)连接,传力杆(16)与二级电磁锁(12)连接,二级电磁锁(12)通过二级电磁锁固定板(13)与外钢管(14)连接,外钢管(14)与梁柱核心区端板(15)连接;
所述二级电磁锁(12)与基于地震预警信号的开启控制装置(5)连接,基于地震预警信号的开启控制装置(5)通过互联网收到地震预警信号或现场测得的地面运动信号并判断地震幅值达到一定程度后,向二级电磁锁(12)发出电流,二级电磁锁(12)通过磁性作用将传力杆(16)从一级锁芯(17)中拉出,一级锁芯(17)在一级锁芯弹簧(11)的作用下弹出将内钢棒(9)滑入外钢管(14)中。
2.如权利要求1所述的一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,其特征在于:每个所述梁(2)上设置两个系统核心部件(3),所述基于地震预警信号的开启控制装置(5)至少设置一组。
3.如权利要求1所述的一种基于地震预警系统具有强柱弱梁功能的新型节点系统,其特征在于,每个所述梁(2)上设置一个一级锁体(10),每个一级锁体(10)内部至少设置三个一级锁芯(17)和三个一级锁芯弹簧(11)。
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