CN115434422B - 一种中心肢耗能复位梁柱节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心肢耗能复位梁柱节点，涉及土木建筑技术领域，包括：梁柱组件，包括上管柱、下管柱和工字型截面梁，上管柱和下管柱相对的一端在各自相对的侧壁上均设置有缺口，且上管柱上的缺口和下管柱上的缺口相对应，工字型截面梁设有两个，两个工字型截面梁分别设置在缺口的两侧；中心肢构件设置在上管柱和下管柱交界处的内部并同时与上管柱和下管柱连接，且中心肢构件的两端均从缺口处伸出，并分别与对应侧的工字型截面梁连接；阻尼器组件设置在工字型截面梁的槽内，并分别与工字型截面梁、上管柱和下管柱连接；附耳组件分别与工字型截面梁、上管柱和下管柱连接。本发明使得节点具有施工方便、安装简单、检修容易和成本低廉等优点。

Description

一种中心肢耗能复位梁柱节点

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域，更具体的说是涉及一种中心肢耗能复位梁柱节点。

背景技术

梁柱节点是装配式钢结构建筑的关键部位，在地震作用下，最薄弱最容易受损的部位就是建筑的梁柱节点，节点的破坏会导致整个结构失去承载力，因此，一种能有效抵抗地震作用甚至能在震后自动复位的新型梁柱节点的提出十分必要。在美国的北岭地震和日本的阪神地震发生之前，工程界对钢结构梁柱节点主要采用全焊接连接或翼缘焊接、腹板螺栓连接等，但震后这些节点中的焊缝发生了脆性断裂。为提高连接节点的性能，中国、美国和日本等国家对钢结构节点展开了大量的研究工作，并提出了诸如：节点采用焊缝连接和螺栓连接相结合、节点和前沿材料相结合等多种形式的新型节点。

在诸多前沿材料之中，形状记忆合金具有形状记忆、超弹性和高阻尼等特性，并具有6％-8％的变形量和变形可恢复等优点。

另外，扩孔型螺栓连接是一种通过高强螺栓在扩孔型螺栓孔中的摩擦滑移来增大连接的延性和耗能能力。在梁柱节点中合理设置形状记忆合金和扩孔型螺栓连接，可有效提高节点的变形和耗能，且有效减缓节点的损伤。

因此，对于钢结构梁柱节点，如何提供一种能够提高其变形及耗能能力，以及防止节点发生脆性破坏和改善其震后修复效率的中心肢耗能复位梁柱节点是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种中心肢耗能复位梁柱节点，旨在解决上述背景技术中的问题，使梁柱节点具备良好的耗能能力和提升梁端剪力承载力，可防止罕遇地震作用下钢梁或钢柱在节点区发生脆性破坏和过大的梁端剪力引起的脆性破坏。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种中心肢耗能复位梁柱节点，包括：

梁柱组件，包括上管柱、下管柱和工字型截面梁，所述上管柱和下管柱相对的一端在各自相对的侧壁上均设置有缺口，且上管柱上的缺口和下管柱上的缺口相对应，所述工字型截面梁设有两个，两个所述工字型截面梁分别设置在所述上管柱和下管柱设置有缺口的两侧；

中心肢构件，设置在所述上管柱和下管柱交界处的内部并同时与所述上管柱和下管柱连接，且所述中心肢构件的两端均从所述上管柱和下管柱对接后的缺口处伸出，并分别与对应侧的所述工字型截面梁通过螺栓连接；

阻尼器组件，设置在所述工字型截面梁的槽内，且所述阻尼器组件分别与所述工字型截面梁、上管柱和下管柱连接；

附耳组件，设置在所述工字型截面梁上、下两端分别与上管柱和下管柱的连接处，所述附耳组件分别与所述工字型截面梁、上管柱和下管柱连接。

进一步地，所述中心肢构件设有两个，两个所述中心肢构件相对设置，两个所述中心肢构件相对远离的一端分别为与所述上管柱和下管柱内壁相适配的结构，且两个中心肢构件伸出所述缺口的部分分别位于所述工字型截面梁的腹板两侧。

进一步地，所述中心肢构件包括背板和中心板，所述背板呈槽型结构并连接在所述中心板的一侧，所述呈槽型结构的外壁与所述上管柱和下管柱的内壁相适配，所述背板同时与所述上管柱和下管柱通过螺栓连接，所述中心板伸出所述缺口的部分分别与对应侧的所述工字型截面梁通过螺栓连接。

进一步地，所述背板分别与上管柱和下管柱连接的螺栓孔为圆孔，所述中心板与所述工字型截面梁的腹板连接的螺栓孔为槽孔。

进一步地，所述阻尼器组件包括箱体、第一活塞板、端板、弹簧和阻尼筒；

所述箱体固定连接在所述工字型截面梁的槽内；

所述端板固定设置在所述上管柱和下管柱的连接处；

所述第一活塞板可移动的设置在所述箱体的内部，且所述第一活塞板与所述端板相对设置；

所述弹簧的一端与所述端板连接，所述弹簧的另一端与所述第一活塞板连接；

所述阻尼筒设置在所述第一活塞板远离所述端板的一侧，且所述阻尼筒的一端与第一活塞板连接，所述阻尼筒的另一端与所述箱体的内壁连接。

进一步地，所述阻尼筒设有多个，多个所述阻尼筒均匀分布在所述第一活塞板和箱体的内壁之间。

更进一步地，所述阻尼筒包括筒体、弹性填充物、连接杆和第二活塞板，所述筒体的一端与所述箱体的内壁连接，所述弹性填充物设置在所述筒体内，所述第二活塞板设置在所述筒体内并与所述弹性填充物接触，所述连接杆的一端与所述第二活塞板连接，所述连接杆的另一端与所述第一活塞板连接。

进一步地，所述筒体的截面形状为圆形、矩形或正方形。

进一步地，所述附耳组件包括T型板和L型板，所述L型板设有两个，两个所述L型板分别设置在所述T型板的两侧，两个所述L型板的其中一个平面均与所述T型板连接；

当所述T型板与所述上管柱连接，两个所述L型板的另一个平面均与所述工字型截面梁的上翼缘连接；

当所述T型板与所述下管柱连接，两个所述L型板的另一个平面均与所述工字型截面梁的下翼缘连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种中心肢耗能复位梁柱节点，通过阻尼器组件的设置，在震时除能够达到变形耗能外，还可帮助结构自动复位；中心肢构件的设置能够使梁柱节点传力明确，能有效将梁端载荷直接传递到柱子的内部；附耳组件的存在，除能摩擦耗能之外，还能有效地帮助抵抗梁端负弯矩和梁端剪力，避免因剪力过大而引起的脆性破坏的优先出现；此外，中心肢构件与上管柱和下管柱通过螺栓连接，使得节点具有施工方便、安装简单、检修容易和成本低廉等优点。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的中心肢耗能复位梁柱节点的结构示意图；

图2为本发明提供的梁柱组件的爆炸图；

图3为本发明提供的中心肢构件的结构示意图；

图4为本发明提供的阻尼器组件的结构示意图；

图5为本发明提供的阻尼筒的一种结构示意图；

图6为本发明提供的阻尼筒的另一种结构示意图；

图7为本发明提供的阻尼筒的另一种结构示意图；

图8为本发明提供的附耳组件的结构示意图。

其中：1为梁柱组件；11为上管柱；12为下管柱；13为工字型截面梁；131为腹板；132为上翼缘；133为下翼缘；2为中心肢构件；21为背板；22为中心板；3为阻尼器组件；31为箱体；32为第一活塞板；33为端板；34为弹簧；35为阻尼筒；351为筒体；352为弹性填充物；353为连接杆；354为第二活塞板；4为附耳组件；41为T型板；42为L型板；5为缺口。

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。

参见图1和2，本发明实施例公开了一种中心肢耗能复位梁柱节点，包括：

梁柱组件1，包括上管柱11、下管柱12和工字型截面梁13，上管柱11和下管柱12相对的一端在各自相对的侧壁上均设置有缺口5，且上管柱11上的缺口5和下管柱12上的缺口5相对应，工字型截面梁13设有两个，两个工字型截面梁13分别设置在上管柱11和下管柱12设置有缺口5的两侧；

中心肢构件2，设置在上管柱11和下管柱12交界处的内部并同时与上管柱11和下管柱12连接，且中心肢构件2的两端均从上管柱11和下管柱12对接后的缺口5处伸出，并分别与对应侧的工字型截面梁13通过螺栓连接；

阻尼器组件3，设置在工字型截面梁13的槽内，且阻尼器组件3分别与工字型截面梁13、上管柱11和下管柱12连接；

附耳组件4，设置在工字型截面梁13上、下两端分别与上管柱11和下管柱12的连接处，附耳组件4分别与工字型截面梁13、上管柱11和下管柱12连接。

其中，在本实施例中，上管柱11和下管柱12的均采用方形管，在另一些实施例中，上管柱11和下管柱12也可以采用截面形状为圆形的管或其它多边形结构的管，工字型截面梁13包括腹板131、上翼缘132和下翼缘133，并且在腹板131、上翼缘132和下翼缘133上均设置有多个螺栓孔，优选地，工字型截面梁13与中心肢构件2首先通过环氧树脂胶胶接，然后通过摩擦型高强螺栓连接，同时，附耳组件4通过承压型高强螺栓与工字型截面梁13连接，中心肢构件2与上管柱11和下管柱12通过螺栓连接，使得节点具有施工方便、安装简单、检修容易和成本低廉等优点。

参见图3，在本实施例中，优选地，中心肢构件2设有两个，两个中心肢构件2相对设置，两个中心肢构件2相对远离的一端分别为与上管柱11和下管柱12内壁相适配的结构，且两个中心肢构件2伸出缺口5的部分分别位于工字型截面梁13的腹板131两侧。

具体地，中心肢构件2包括背板21和中心板22，背板21呈槽型结构并连接在中心板22的一侧，呈槽型结构的外壁与上管柱11和下管柱12的内壁相适配，背板21同时与上管柱11和下管柱12通过螺栓连接，中心板22伸出缺口5的部分分别与对应侧的工字型截面梁13通过螺栓连接。

其中，在中心板22上远离背板21的一侧设置有多个凸起条，多个凸起条间隔焊接在中心板22上，在另一实施例中，凸起条也可以与中心板22为一体成型结构，两个中心板22上的凸起条相对设置。在本实施例中，凸起条的形状可以是长方体、正方体、锥体或半圆柱体等，背板21的截面形状为框形槽结构，背板21上与中心板22相对的侧板上设置有多个圆形螺栓孔，同时在上管柱11和下管柱12上设置有与背板21上螺栓孔对应的圆形螺栓孔，通过螺栓实现中心肢构件2同时与上管柱11和下管柱12的连接，中心板22与缺口5处存在间隙，中心板22的中轴线与工字型截面梁13的中轴线位于同一平面内。中心板22与腹板131首先通过环氧树脂胶胶接，然后通过摩擦型高强螺栓连接。

在本实施例中，优选地，背板21分别与上管柱11和下管柱12连接的螺栓孔为圆孔，中心板22与工字型截面梁13的腹板131连接的螺栓孔为槽孔，其中，槽孔的长度为3R+D，其中D为摩擦型高强螺栓的直径，R为槽孔圆弧处的半径，槽孔的长度方向与工字型截面梁13的长度方向一致。

参见图4-7，在本实施例中，优选地，阻尼器组件3包括箱体31、第一活塞板32、端板33、弹簧34和阻尼筒35；

箱体31固定连接在工字型截面梁13的槽内；

端板33固定设置在上管柱11和下管柱12的连接处；

第一活塞板32可移动的设置在箱体31的内部，且第一活塞板32与端板33相对设置；

弹簧34的一端与端板33连接，弹簧34的另一端与第一活塞板32连接；

阻尼筒35设置在第一活塞板32远离端板33的一侧，且阻尼筒35的一端与第一活塞板32连接，阻尼筒35的另一端与箱体31的内壁连接。

其中，箱体31靠近上管柱11和下管柱12的一侧为开口结构，便于弹簧34的伸出，箱体31通过焊接的方式与腹板131、上翼缘132和下翼缘133固定连接，端板33通过焊接的方式与上管柱11和下管柱12的外壁连接，同时弹簧34也通过焊接的方式与端板33和第一活塞板32连接，弹簧34为记忆合金材料制成，在第一活塞板32的外套设有橡胶圈。

优选地，阻尼筒35设有多个，多个阻尼筒35均匀分布在第一活塞板32和箱体31的内壁之间。

更进一步地，阻尼筒35包括筒体351、弹性填充物352、连接杆353和第二活塞板354，筒体351的一端与箱体31的内壁连接，弹性填充物352设置在筒体351内，第二活塞板354设置在筒体351内并与弹性填充物352接触，连接杆353的一端与第二活塞板354连接，连接杆353的另一端与第一活塞板32连接。其中，筒体351的形状为空心柱体或空心锥体等，弹性填充物352是热塑性聚氨酯弹性体橡胶或聚酯类热塑性弹性体橡胶等高分子材料，其形状与筒体351的形状相适，在另一些实施例中，弹性填充物352也可为橡胶气囊，其内部气体是惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙或氡)；弹性填充物352还可以是沥青；弹性填充物352还可以是以上列举的一种也可是多种的混用。

需要说明的是：筒体351的截面形状为圆形、矩形或正方形。具体可参见图5-7。

参见图8，在本实施例中，附耳组件4包括T型板41和L型板42，L型板42设有两个，两个L型板42分别设置在T型板41的两侧，两个L型板42的其中一个平面均与T型板41连接；

当T型板41与上管柱11连接，两个L型板42的另一个平面均与工字型截面梁13的上翼缘132连接；

当T型板41与下管柱12连接，两个L型板42的另一个平面均与工字型截面梁13的下翼缘133连接。

其中，T型板41和L型板42上的螺栓孔均为槽孔，T型板41和L型板42通过摩擦型高强螺栓连接，槽孔的长度为3R+D，其中D为摩擦型高强螺栓的直径，R为槽孔圆弧处的半径，槽孔的长度方向与工字型截面梁13的长度方向一致，T型板41与上管柱11和下管柱12通过对拉螺栓连接，L型板42与工字型截面梁13的上翼缘132和下翼缘133采用承压型高强螺栓连接，具体地，T型板41和L型板42先通过环氧树脂胶胶接，然后通过摩擦型高强螺栓连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，包括：

梁柱组件，包括上管柱、下管柱和工字型截面梁，所述上管柱和下管柱相对的一端在各自相对的侧壁上均设置有缺口，且上管柱上的缺口和下管柱上的缺口相对应，所述工字型截面梁设有两个，两个所述工字型截面梁分别设置在所述上管柱和下管柱设置有缺口的两侧；

中心肢构件，设置在所述上管柱和下管柱交界处的内部并同时与所述上管柱和下管柱连接，且所述中心肢构件的两端均从所述上管柱和下管柱对接后的缺口处伸出，并分别与对应侧的所述工字型截面梁通过螺栓连接；

阻尼器组件，设置在所述工字型截面梁的槽内，且所述阻尼器组件分别与所述工字型截面梁、上管柱和下管柱连接；

附耳组件，设置在所述工字型截面梁上、下两端分别与上管柱和下管柱的连接处，所述附耳组件分别与所述工字型截面梁、上管柱和下管柱连接。

2.根据权利要求1所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述中心肢构件设有两个，两个所述中心肢构件相对设置，两个所述中心肢构件相对远离的一端分别为与所述上管柱和下管柱内壁相适配的结构，且两个中心肢构件伸出所述缺口的部分分别位于所述工字型截面梁的腹板两侧。

3.根据权利要求2所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述中心肢构件包括背板和中心板，所述背板呈槽型结构并连接在所述中心板的一侧，所述呈槽型结构的外壁与所述上管柱和下管柱的内壁相适配，所述背板同时与所述上管柱和下管柱通过螺栓连接，所述中心板伸出所述缺口的部分分别与对应侧的所述工字型截面梁通过螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述背板分别与上管柱和下管柱连接的螺栓孔为圆孔，所述中心板与所述工字型截面梁的腹板连接的螺栓孔为槽孔。

5.根据权利要求1-4任一项所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述阻尼器组件包括箱体、第一活塞板、端板、弹簧和阻尼筒；

所述箱体固定连接在所述工字型截面梁的槽内；

所述端板固定设置在所述上管柱和下管柱的连接处；

所述第一活塞板可移动的设置在所述箱体的内部，且所述第一活塞板与所述端板相对设置；

所述弹簧的一端与所述端板连接，所述弹簧的另一端与所述第一活塞板连接；

所述阻尼筒设置在所述第一活塞板远离所述端板的一侧，且所述阻尼筒的一端与第一活塞板连接，所述阻尼筒的另一端与所述箱体的内壁连接。

6.根据权利要求5所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述阻尼筒设有多个，多个所述阻尼筒均匀分布在所述第一活塞板和箱体的内壁之间。

7.根据权利要求5所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述阻尼筒包括筒体、弹性填充物、连接杆和第二活塞板，所述筒体的一端与所述箱体的内壁连接，所述弹性填充物设置在所述筒体内，所述第二活塞板设置在所述筒体内并与所述弹性填充物接触，所述连接杆的一端与所述第二活塞板连接，所述连接杆的另一端与所述第一活塞板连接。

8.根据权利要求7所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述筒体的截面形状为圆形、矩形或正方形。

9.根据权利要求1所述的中心肢耗能复位梁柱节点，其特征在于，所述附耳组件包括T型板和L型板，所述L型板设有两个，两个所述L型板分别设置在所述T型板的两侧，两个所述L型板的其中一个平面均与所述T型板连接；

当所述T型板与所述上管柱连接，两个所述L型板的另一个平面均与所述工字型截面梁的上翼缘连接；

当所述T型板与所述下管柱连接，两个所述L型板的另一个平面均与所述工字型截面梁的下翼缘连接。

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