CN117552523A - 一种带阻尼器的装配式梁柱节点及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及梁柱节点技术领域，提供了一种带阻尼器的装配式梁柱节点及施工方法，包括：钢柱、套筒、钢梁和阻尼装置；套筒套装在钢柱的外部；钢梁的一端与钢柱固定连接；阻尼装置包括扇形阻尼器和高性能弹簧；扇形阻尼器包括沿其弧长方向设置的粘弹性材料板；扇形阻尼器沿其弧长方向的一端与高性能弹簧连接，另一端与套筒连接；高性能弹簧的背对扇形阻尼器的一端与钢梁连接。本发明通过将高性能弹簧与粘弹性材料板结合，利用多个耗能部件协同进行耗能，当节点处发生弯曲变形时，梁柱节点整体既能存储能量又能消耗能量，可以更好的保护节点，保护结构。可大幅减少现场焊接工作量，提高施工效率。

Description

一种带阻尼器的装配式梁柱节点及施工方法

技术领域

本发明属于梁柱节点技术领域，具体涉及一种带阻尼器的装配式梁柱节点及施工方法。

背景技术

目前的一些装配框架结构在经历震害后，破坏较严重，其主要表现为各构件间的连接破坏和预制构件连接处破坏，导致结构的整体离散、倒塌。抗震性能比现浇节点弱，难以满足“强节点、弱构件”的设计原则。阻尼器又称阻尼装置，为了当受到冲击而产生的振动很快衰减所制成的增加阻尼的装置。粘弹性材料作为高分子聚合物，是一种性能优良的耗能材料。现有技术中公开了各种各样的带有金属阻尼器的梁柱节点或粘弹性材料阻尼器的梁柱节点，但耗能效果并不理想，且安装不方便，不利于提高施工效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带阻尼器的装配式梁柱节点及施工方法，具有加工方便、节点造型美观、现场安装方便、精度高、易于施工等特点。

第一方面，本发明提出一种带阻尼器的装配式梁柱节点，包括：钢柱、套筒、钢梁和阻尼装置；所述套筒套装在所述钢柱的外部；所述钢梁的一端与所述钢柱固定连接；所述阻尼装置包括扇形阻尼器和高性能弹簧；所述扇形阻尼器包括沿其弧长方向设置的粘弹性材料板；所述扇形阻尼器沿其弧长方向的一端与所述高性能弹簧连接，另一端与所述套筒连接；所述高性能弹簧的背对所述扇形阻尼器的一端与所述钢梁连接。

进一步地，所述阻尼装置包括沿所述扇形阻尼器的弧长方向依次间隔设置的柱端连接板、弹簧连接板和梁端连接板；所述扇形阻尼器连接于所述柱端连接板和所述弹簧连接板之间，所述高性能弹簧连接于所述弹簧连接板和所述梁端连接板之间；所述柱端连接板与所述套筒连接，所述梁端连接板与所述钢梁连接。

进一步地，所述扇形阻尼器包括中间钢板和外侧钢板；所述粘弹性材料板连接于所述中间钢板和所述外侧钢板之间；所述中间钢板的一端与所述柱端连接板连接，另一端与所述弹簧连接板保持间距；所述外侧钢板的一端与所述弹簧连接板连接，另一端与所述柱端连接板保持间距。

进一步地，所述扇形阻尼器还包括角钢；所述角钢的一端与所述中间钢板连接，另一端连接所述柱端连接板。

进一步地，所述中间钢板的两侧分别设置有一个所述粘弹性材料板，所述粘弹性材料板的一端与所述角钢连接，另一端与所述弹簧连接板保持间距。

进一步地，所述扇形阻尼器还包括相向夹紧固定两个外侧钢板的上端拉接钢板和下端拉接钢板；所述上端拉接钢板设置于所述扇形阻尼器的上端，所述下端拉接钢板设置于所述扇形阻尼器的下端。

进一步地，所述中间钢板与所述粘弹性材料板以及所述外侧钢板与所述粘弹性材料板之间分别设置有金属粘接剂。

进一步地，所述外侧钢板上预设有用于螺栓穿过的孔洞，所述外侧钢板与所述粘弹性材料板通过螺栓连接，所述螺栓嵌入但不穿透所述粘弹性材料板。

进一步地，所述钢梁为变截面梁；所述钢梁包括大截面H型钢梁、加劲肋板和小截面H型钢梁；所述大截面H型钢梁的一端与所述钢柱固定连接，另一端连接所述小截面H型钢梁；所述加劲肋板设置于所述大截面H型钢梁的两侧；所述梁端连接板与所述大截面H型钢梁的梁翼缘板连接。

进一步地，所述扇形阻尼器和所述高性能弹簧分别有多个，多个所述扇形阻尼器和多个所述高性能弹簧分别沿所述弹簧连接板的长度方向间隔设置。

第二方面，本发明提出的一种上述的带阻尼器的装配式梁柱节点的施工方法，包括以下步骤：

将钢柱穿入套筒后，连接固定；将钢梁的一端固定于套筒下方的钢柱一侧；组装阻尼装置的多个扇形阻尼器和多个高性能弹簧，其中，多个高性能弹簧沿钢梁的梁翼缘板的宽度方向分布，多个扇形阻尼器沿套筒的宽度方向分布；将扇形阻尼器的背对高性能弹簧的一端与套筒连接，将高性能弹簧背对扇形阻尼器的一端与钢梁的梁翼缘板连接。

本发明的有益效果是：粘弹性材料既具有粘性又具有的弹性，在受到地震作用时，节点核心处发生较大变形时，可将一部分能量储存起来进行缓冲，高性能弹簧可将储存的能量耗散掉，减少粘弹性材料发生撕裂的可能。通过将高性能弹簧与粘弹性材料板结合，利用多个耗能部件协同进行耗能，当节点处发生弯曲变形时，梁柱节点整体既能存储能量又能消耗能量，可以更好的保护节点，使节点不发生破坏或者轻微破坏，吸收能量的同时发挥更好的耗能能力，更好的保护结构。另外，本发明所有构件均可进行工厂大批量生产，运输到施工现场进行安装和搭接，可大幅减少现场焊接工作量，提高施工效率。本发明的所有构件，受力发生破坏后可以实现有效快速更换，降低成本。

附图说明

图1为本发明带阻尼器的装配式梁柱节点的立体结构示意图；

图2为图1的爆炸示意图；

图3为本发明的阻尼装置的立体结构示意图；

图4为本发明阻尼装置的爆炸示意图；

图5为本发明阻尼装置的一个扇形阻尼器的爆炸示意图；

图6为本发明的钢梁采用变截面梁的立体结构示意图。

图中：1-钢柱；2-套筒；3-阻尼装置；31-扇形阻尼器；311-外侧钢板；312-粘弹性材料板；313-中间钢板；314-角钢；315-上端拉接钢板；316-下端拉接钢板；32-柱端连接板；33-弹簧连接板；34-高性能弹簧；35-梁端连接板；36-螺栓；4-钢梁；41-大截面H型钢梁；42-加劲肋板；43-小截面H型钢梁。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1-图5所示的带阻尼器的装配式梁柱节点，包括：钢柱1、套筒2、钢梁4和阻尼装置3。本实施例中，钢柱1采用方形钢柱1，套筒2采用对应的方形套筒2。钢梁4采用变截面梁。套筒2套装在钢柱1的外部，通过螺栓36连接固定。

结合附图1、图6所示，变截面梁包括大截面H型钢梁41、加劲肋板42和小截面H型钢梁43。大截面H型钢梁41的一端与钢柱1的一侧焊接固定，焊接节点位于钢柱1的套筒2的下方。大截面H型钢梁41的另一端连接小截面H型钢梁43。根据抗震设计规范设计变截面的位置，采用大截面H型钢梁41可提高节点核心处的抗震性能，采用小截面H型钢梁43可降低自重。加劲肋板42设置于大截面H型钢梁41的两侧。

如图1、图2所示，钢柱1的四个方向分别设置有一个钢梁4，而每个钢梁4与钢柱1的连接节点均设置有一个阻尼装置3。

如图3、图4所示，每个阻尼装置3包括扇形阻尼器31、高性能弹簧34、沿扇形阻尼器31的弧长方向依次间隔设置的柱端连接板32、弹簧连接板33和梁端连接板35。扇形阻尼器31连接于柱端连接板32和弹簧连接板33之间，高性能弹簧34连接于弹簧连接板33和梁端连接板35之间；柱端连接板32与套筒2通过螺栓36连接，梁端连接板35与大截面H型钢梁41的梁翼缘板通过螺栓36连接，从而实现了每个阻尼装置3在钢梁4和钢柱1连接节点的安装。

扇形阻尼器31包括外侧钢板311、粘弹性材料板312、中间钢板313、角钢314、上端拉接钢板315和下端拉接钢板316。

粘弹性材料板312为由粘弹性材料制成的扇形板，该扇形板的弧长方向即本实施例中所述的扇形阻尼器31的弧长方向。

本实施例中，每个扇形阻尼器31包括两个外侧钢板311和两个粘弹性材料板312。

中间钢板313、外侧钢板311均为钢材制成的扇形板。中间钢板313的上端连接有角钢314，连接方式可采用焊接或螺栓36连接。角钢314与柱端连接板32连接，其中，柱端连接板32上沿其长度方向间隔设置有多个通孔，角钢314上也对应设置有若干个通孔，根据安装需求，将角钢314上的通孔与柱端连接板32上的通孔对准后，利用螺栓36将角钢314与柱端连接板32连接固定，由于柱端连接板32上的通孔有多个，因此可灵活的调整角钢314在柱端连接板32上的安装位置，安装灵活方便。而角钢314与中间钢板313固定，中间钢板313的两侧分别设置有粘弹性材料板312，因此，角钢314在柱端连接板32上的灵活安装实现了粘弹性材料板312的灵活安装。

中间钢板313的两侧分别设置有一个粘弹性材料板312，粘弹性材料板312连接于中间钢板313和外侧钢板311之间；中间钢板313的一端与角钢314连接，另一端与弹簧连接板33保持间距；外侧钢板311的一端与弹簧连接板33连接，另一端与柱端连接板32保持间距。粘弹性材料板312的一端与角钢314通过螺栓36连接，另一端与弹簧连接板33保持间距。从而在节点核心处发生较大变形时，力可全部传递至粘弹性材料板312，提高粘弹性材料板312的储能效果；粘弹性材料板312可将一部分能量储存起来进行缓冲。

如图3-图5所示，上端拉接钢板315设置于扇形阻尼器31的上端，下端拉接钢板316设置于扇形阻尼器31的下端，上端拉接钢板315和下端拉接钢板316的结构相同和作用相同，均是用于相向夹紧固定两个外侧钢板311。在结构上，上端拉接钢板315和下端拉接钢板316分别包括U型夹持杆以及锁紧件，锁紧件可采用螺杆。夹持杆包括杆体以及设置于杆体两端的夹块；杆体位于两个外侧钢板311的外扇形边缘，两个夹块分别设置于两个外侧钢板311的相背对侧，每个夹块上设置有一个锁紧件，拧紧锁紧件，可将两个夹块夹紧于两个外侧钢板311的相背对侧，从而夹紧固定外侧钢板311、粘弹性材料板312和中间钢板313，同时限制外侧钢板311、粘弹性材料板312和中间钢板313的滑移。

另外，中间钢板313与粘弹性材料板312以及外侧钢板311与粘弹性材料板312之间分别设置有金属粘接剂。

外侧钢板311上预设有用于螺栓36穿过的孔洞，外侧钢板311与粘弹性材料板312通过螺栓36连接，螺栓36嵌入但不穿透粘弹性材料板312。

扇形阻尼器31和高性能弹簧34分别有多个，多个扇形阻尼器31和多个高性能弹簧34分别沿弹簧连接板33的长度方向间隔设置。同样的，弹簧连接板33上沿其长度方向设置有多个通孔，高性能弹簧34通过穿过通孔的螺栓36连接于弹簧连接板33上，可根据需求，选择高性能弹簧34在弹簧连接板33上的安装位置和数量。本实施例中，弹簧连接板33的下端安装有六个高性能弹簧34，六个高性能弹簧34与钢梁4的轴线的水平垂直方向并排布设，可以利用高性能弹簧34有效耗散地震输入结构的能量。弹簧连接板33的上端连接有两个扇形阻尼器31。

当节点处发生弯曲变形时，高性能弹簧34、粘弹性材料板312等多个耗能部件协同进行耗能，可以更好的保护节点，使节点不发生破坏或者轻微破坏，吸收能量，发挥更好的耗能能力，更好的保护结构。

基于同一发明构思，本发明还提出的一种上述的带阻尼器的装配式梁柱节点的施工方法，包括以下步骤：

将钢柱1穿入套筒2后，利用螺栓36连接固定钢柱1和套筒2，套筒2被固定在设计高度，该设计高度高于钢梁4的目标高度，使阻尼装置3位于钢梁4的上方；将钢梁4的一端焊接固定于套筒2下方的钢柱1一侧；提前预制和组装阻尼装置3的多个扇形阻尼器31和多个高性能弹簧34，其中，多个高性能弹簧34沿钢梁4的梁翼缘板的宽度方向分布，多个扇形阻尼器31沿套筒2的宽度方向分布。将扇形阻尼器31的背对高性能弹簧34的一端与套筒2通过螺栓36连接，将高性能弹簧34背对扇形阻尼器31的一端与钢梁4的梁翼缘板通过螺栓36连接。从而完成一个钢梁4与钢柱1的梁柱节点的施工。再将另一个钢梁4焊接固定于钢柱1的另一侧，并该改下一个钢梁4的上端安装另一个阻尼装置3，同时，使该另一个阻尼装置3还连接钢柱1，以完成下一个钢梁4与钢柱1的梁柱节点的施工。重复上述步骤，直至钢柱1与其上钢梁4的全部梁柱节点完成施工。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，同样也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，包括：钢柱、套筒、钢梁和阻尼装置；所述套筒套装在所述钢柱的外部；所述钢梁的一端与所述钢柱固定连接；所述阻尼装置包括扇形阻尼器和高性能弹簧；所述扇形阻尼器包括沿其弧长方向设置的粘弹性材料板；所述扇形阻尼器沿其弧长方向的一端与所述高性能弹簧连接，另一端与所述套筒连接；所述高性能弹簧的背对所述扇形阻尼器的一端与所述钢梁连接。

2.根据权利要求1所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述阻尼装置包括沿所述扇形阻尼器的弧长方向依次间隔设置的柱端连接板、弹簧连接板和梁端连接板；所述扇形阻尼器连接于所述柱端连接板和所述弹簧连接板之间，所述高性能弹簧连接于所述弹簧连接板和所述梁端连接板之间；所述柱端连接板与所述套筒连接，所述梁端连接板与所述钢梁连接。

3.根据权利要求2所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述扇形阻尼器包括中间钢板和外侧钢板；所述粘弹性材料板连接于所述中间钢板和所述外侧钢板之间；所述中间钢板的一端与所述柱端连接板连接，另一端与所述弹簧连接板保持间距；所述外侧钢板的一端与所述弹簧连接板连接，另一端与所述柱端连接板保持间距。

4.根据权利要求3所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述扇形阻尼器还包括角钢；所述角钢的一端与所述中间钢板连接，另一端连接所述柱端连接板。

5.根据权利要求4所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述中间钢板的两侧分别设置有一个所述粘弹性材料板，所述粘弹性材料板的一端与所述角钢连接，另一端与所述弹簧连接板保持间距。

6.根据权利要求5所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述扇形阻尼器还包括相向夹紧固定两个外侧钢板的上端拉接钢板和下端拉接钢板；所述上端拉接钢板设置于所述扇形阻尼器的上端，所述下端拉接钢板设置于所述扇形阻尼器的下端。

7.根据权利要求3所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述中间钢板与所述粘弹性材料板以及所述外侧钢板与所述粘弹性材料板之间分别设置有金属粘接剂。

8.根据权利要求3所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述外侧钢板上预设有用于螺栓穿过的孔洞，所述外侧钢板与所述粘弹性材料板通过螺栓连接，所述螺栓嵌入但不穿透所述粘弹性材料板。

9.根据权利要求2所述的一种带阻尼器的装配式梁柱节点，其特征在于，所述钢梁为变截面梁；所述钢梁包括大截面H型钢梁、加劲肋板和小截面H型钢梁；所述大截面H型钢梁的一端与所述钢柱固定连接，另一端连接所述小截面H型钢梁；所述加劲肋板设置于所述大截面H型钢梁的两侧；所述梁端连接板与所述大截面H型钢梁的梁翼缘板连接。

10.一种如权利要求1所述的带阻尼器的装配式梁柱节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

将钢柱穿入套筒后，连接固定；

将钢梁的一端固定于套筒下方的钢柱一侧；

组装阻尼装置的多个扇形阻尼器和多个高性能弹簧，其中，多个高性能弹簧沿钢梁的梁翼缘板的宽度方向分布，多个扇形阻尼器沿套筒的宽度方向分布；

将扇形阻尼器的背对高性能弹簧的一端与套筒连接，将高性能弹簧背对扇形阻尼器的一端与钢梁的梁翼缘板连接。