CN200946333Y - 一种用于偏心支撑结构的节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于偏心支撑结构的节点，它包括框架柱(1)和框架梁(2)，在所述框架梁(2)上下翼缘两侧分别设置钢侧板(3)。本实用新型提供的一种能耗散更多地震能量的偏心支撑结构的梁、柱连接节点。本实新型适用范围较广；可以充分满足强柱弱梁节点更强和梁端抗弯承载力的设计要求；不需要整块钢板下料，施工工艺简单，造价低廉，便于推广应用。

Description

一种用于偏心支撑结构的节点

技术领域

本实用新型涉及一种梁、柱连接节点，特别涉及一种用于偏心支撑结构的梁、柱连接节点。

背景技术

偏心支撑钢框架体系是最近发展起来适用于高烈度地震区建筑的一种新型抗侧力结构体系，该体系是在中心支撑框架基础上改良而形成的一种结构形式，偏心支撑框架的设计意图是，当结构在动载作用下超过弹性极限时，耗能梁段往复屈服，而支撑不屈服，使结构的非弹性变形可以控制。偏心支撑是指框架水平杆，竖杆和斜杆的中心并非交于一点的支撑形式。耗能梁段分为剪切型耗能梁段和弯曲型耗能梁段。可以看出，偏心支撑结构中的梁柱连接形式分为两种：耗能梁段与柱连接和非耗能梁段与柱连接。其中，耗能梁段与柱连接又分为剪切型耗能梁段与柱连接和弯曲型耗能梁段与柱连接两种。

我国《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)中第8.1.5条明确指出：在节点设计中，节点的构造应避免采用约束度大和易产生层状撕裂的连接形式。另外，《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)中第8.2条对多、高层钢结构在地震作用下的内力及变形分析也做了明确规定，其中强柱弱梁节点更强和梁端抗弯承载力的设计要求很难满足。尤其在偏心支撑结构的耗能梁段与柱连接中，梁端的抗弯承载力必须足够大，才能保证耗能梁段充分发展剪切塑性变形，以便耗散更多的地震能量。

为了保证耗能梁段充分发展剪切塑性变形，以便耗散更多的地震能量，也为了满足强柱弱梁节点更强和梁端抗弯承载力的设计要求，一般需要对梁柱连接节点处采取一些加强措施，目前通常做法如附图所示。下面简单介绍一下目前这些通常做法应用到偏心支撑结构中的不足：

1、如附图3所示加盖板7方案，由于翼缘顶部的大量焊缝可能会引起严重的应力、应变集中和焊缝缺陷，因而会降低结构的承载力。

2、如附图4所示加肋板8、9方案，虽然可以减小耗能梁段的有效长度，但是不适用于剪切型耗能梁段，因为它限制了耗能梁段的转动。

3、如附图5所示将短梁在工厂内与柱焊接，再将框架梁与短梁在施工现场拼接方案，不适用于耗能梁段与柱连接节点。因为如果框架梁与短梁的拼接位置在耗能梁段内，则连接板拼接处的高强螺栓孔会降低耗能梁段腹板的抗剪承载力；如果框架梁与短梁的拼接位置在耗能梁段外，则所需的短梁长度会过长，一方面不利于运输，另一方面框架梁翼缘需要整块钢板下料，会造成钢材的极大浪费。

4、如附图6所示狗骨式方案，有关资料显示其很适用于弯曲型耗能梁段与柱的连接，但并不一定适用于剪切型耗能梁段与柱的连接，因为它可能会降低耗能梁段的转动能力；另外，框架梁翼缘处焊缝质量是决定狗骨式节点性能的主要因素。

5、如附图7所示预应力方案，10为预应力索，11为锚具，该方案成本高，施工工艺复杂，很难推广应用。

6、如附图8所示腹板开槽口方案，虽然可以保证翼缘自由连接，但是大大减小了耗能梁段的有效长度，从而降低了耗能梁段的转动能力。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能耗散更多地震能量的偏心支撑结构的梁、柱连接节点。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：包括框架柱(1)和框架梁(2)，在所述框架梁(2)上下翼缘两侧分别设置钢侧板(3)。

所述钢侧板(3)宽为30～100mm，长为300～900mm。

所述钢侧板(3)与框架梁(2)翼缘等厚。

本实用新型的理论依据是：耗能梁段的长度和几何形状直接影响偏心支撑框架中其它杆件的内力分布，从偏心支撑在水平荷载作用下框架梁的典型应力分布图中可见耗能梁段承受很高的剪力和端弯矩，而轴向力较低，同时，非耗能梁段也承受了较大的杆端弯矩和轴向力。如果耗能梁段较短，随着水平侧力的增加，耗能梁段主要因剪切屈服形成剪切塑性铰，相反，如果耗能梁段较长，耗能梁段主要因端部弯矩屈服形成弯曲塑性铰。国内外的一些资料均把e￡1.6M_p/V_p的梁段称为剪切型梁，而e＞1.6M_p/V_p的梁段称为弯曲型梁(M_p＝2W_pf_y是耗能梁段的全截面塑性弯矩，V_p＝0.55f_ydt_w是耗能梁段的全截面屈服剪力)。从内力分布可知，剪切型梁段由于剪力分布均匀，如不考虑局部高应变，一旦形成剪切塑性铰，该铰的分布范围将很大，甚至充满整个耗能梁段。也就是说，剪切型耗能梁段具有非常好的变形能力，因而可以耗散更多的能量。据Engelhardt和Povov分析，细部构造合理的剪切型耗能梁段，其转动角度可达0.1弧度，而弯曲型耗能梁段的转角仅可达到0.02弧度，所以，设计时应优先选用剪切型耗能梁段，但整体框架的侧向位移也对耗能梁段的转动能力提出了一定的要求，框架的位移转角和耗能梁段的转角具有一定的关系。据资料显示，耗能梁段越短，对其转动能力的要求也越高，因此，耗能梁段也不能太短。有关资料认为，当耗能梁段长度在(1～1.3)M_p/V_p时，该耗能梁段对偏心支撑框架的承载力、刚度和耗能特别有效。

从以上分析可知，耗能梁段耗能的关键是梁段必须具有一定的转动能力，因此与耗能梁段直接相连的非耗能梁段和支撑对其的约束情况也能影响到它的耗能能力，进而影响到偏心支撑结构的承载力。即使是剪切型耗能梁段，当耗能梁段直接与柱相连时，其端部弯矩也很大，有可能剪切塑性铰形成后，随着剪切承载力的继续增加，梁端弯矩迅速增加，最后形成弯曲铰。因此，梁端的抗弯承载力必须足够大，才能保证耗能梁段充分发展剪切变形，以便耗散更多的地震能量。

本实用新型的有益效果是：

在框架梁的翼缘两侧加设钢侧板后，地震时变形发生在翼缘宽度变窄部位，避开了变形集中在梁端的状况；特别是耗能梁段与柱直接相连时，相当于将耗能梁段从柱边移开，就可避免剪切铰和弯曲铰在梁端形成，从而允许耗能梁段有较大的转动，使其充分发展剪切塑性变形，耗散更多的地震能量；可以通过钢侧板长宽尺寸的变化自由控制变形发生的部位；腹板通过连接板和高强螺栓与柱相连，可以方便现场安装；既可用于偏心支撑结构中的非耗能梁段与柱的连接，又可用于耗能梁段与柱的连接，弯曲型、剪切型耗能梁段与柱的连接也均适用，因此适用范围较广；可以充分满足强柱弱梁节点更强和梁端抗弯承载力的设计要求；不需要整块钢板下料，施工工艺简单，造价低廉，便于推广应用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型A-A剖面图；

图3是现有技术在框架梁翼缘上加盖板结构示意图；

图4是现有技术在框架梁翼缘上加肋板结构示意图；

图5是现有技术在框架柱上焊接短梁，并将短梁翼缘加宽结构示意图；

图6是现有技术将框架梁翼缘做成狗骨式结构示意图；

图7是现有技术预应力法结构示意图；

图8是现有技术在框架梁腹板上开槽口结构示意图。

1-框架柱，2-框架梁，3-钢侧板，4-梁腹板与柱连接所用的连接板，5-梁腹板与柱连接所用的高强螺栓，6-框架柱加劲肋，7-盖板，8-加劲翼缘板，9-加劲肋，10-预应力索，11-锚具。

具体实施方式

参见附图1、附图2即在框架梁2上下翼缘两侧分别设置钢侧板3。所述钢侧板3宽为30～100mm，长为300～900mm。所述钢侧板3与框架梁2翼缘等厚。地震时，变形发生在翼缘宽度变窄部位，避开了变形集中在梁端的状况。而且，变形发生部位可用侧板长宽尺寸的变化自由控制。

实施例

该新型节点形式部分在工厂内加工，部分在现场焊接完成，具体实施方案如下：在工厂内采用双面对角角焊缝在有加劲肋6的框架柱1上焊接一块连接板4，连接板4上预留与框架梁2腹板连接高强螺栓5的孔；将设计好的钢侧板按附图1、2所示方式，在工厂内采用坡口全熔透对接焊缝与框架梁的上下翼缘两侧焊接，并在框架梁端部腹板上预留与柱连接高强螺栓5的孔；在施工现场先通过高强螺栓5将柱与梁腹板连接，再采用坡口全熔透对接焊缝将框架梁的上下翼缘与柱焊接。

Claims (3)

1、一种用于偏心支撑结构的节点，包括框架柱(1)和框架梁(2)，其特征是：在所述框架梁(2)上下翼缘两侧分别设置钢侧板(3)。

2、根据权利要求1所述的用于偏心支撑结构的节点，其特征是：所述侧板(3)宽为30～100mm，长为300～900mm。

3、根据权利要求1或2所述的用于偏心支撑结构的节点，其特征是：所述侧板(3)与框架梁(2)翼缘等厚。

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