CN201809863U - 用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点 - Google Patents

用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点 Download PDF

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路志浩
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Abstract

本实用新型涉及一种用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,连接框架柱和框架梁,在框架柱和框架梁之间安置悬臂梁段。悬臂梁段在潜在塑性铰区的梁腹板上设置一道以上纵向加劲肋。悬臂梁段直接焊接连接在框架柱上,形成梁柱刚性连接。悬臂梁段的另一端与框架梁的梁端通过拼接节点拼接,形成钢框架。本实用新型将钢框架梁端潜在塑性铰区整合进梁柱刚性连接节点区域,通过在潜在塑性铰区梁腹板设置纵向加劲肋的方式,减小梁腹板的宽厚比,以阻止梁腹板的屈曲,实现塑性铰的转动能力,从而达到结构的延性耗能目标,保证钢框架的抗震性能。

Description

用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点
技术领域
 本实用新型属于建筑结构技术领域,特别涉及一种用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点。
背景技术
钢结构向来被认为延性好,抗震性能卓越,随着多、高层建筑的大量新建,在国内得到了越来越广泛的应用。钢框架作为钢结构中最普遍的一种结构形式,正在被大量使用。
钢框架在地震时通过其梁柱刚性连接节点的抗弯能力抵抗地震作用。按照我国《建筑抗震设计规范》(GB50011)的规定,抗震钢结构框架应满足“强柱弱梁”的要求。即,梁柱连接处钢柱的总承载力强于钢梁。在地震作用下,梁端先出现塑性铰来耗散地震能量而钢柱保持弹性工作状态。框架极限状态呈现梁铰机构(即在遭遇强烈地震时仅在梁端出现塑性铰,柱仅在柱脚处出现塑性铰,也称总体机构),框架可得到较好的抗震性能。
梁端塑性铰的耗能能力取决于钢梁截面的板件宽厚比,包括翼缘和腹板的宽厚比。按照我国《建筑抗震设计规范》(GB50011)以及《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99)等的规定,为保证钢框架的塑性铰具有一定的转动和耗能能力,钢框架的梁柱需要满足其截面宽厚比限值,才能确保其梁柱连接节点处的塑性铰转动能力,耗散地震时的输入能量,实现钢框架的抗震目标。
在钢框架梁柱截面已经满足一般静力荷载要求的情况下,为满足钢梁腹板板件宽厚比限值要求,一般的做法是,将腹板厚度加厚直至截面达到规定的板件宽厚比限值,从而保证钢框架的抗震性能。但是这会直接导致钢框架单位面积用钢量的较大上升,经济性不佳。框架梁腹板宽厚比是决定钢框架设计单位面积用钢量的关键性指标(特别是在工业建筑中,梁截面较高),直接影响其经济性。
发明内容
基于以上原因,本实用新型提供了一种用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,可在不增加腹板厚度而设置加劲肋的基础上达到梁端塑性铰的延性要求,从而满足钢框架抗震性能的目标,解决了上述现有技术所存在的问题。
本实用新型的技术解决方案如下:
一种用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,连接框架柱和框架梁,在框架柱和框架梁之间安置悬臂梁段;
所述悬臂梁段在潜在塑性铰区的梁腹板上设置一道以上纵向加劲肋;
所述悬臂梁段直接焊接连接在框架柱上,形成梁柱刚性连接;
所述悬臂梁段的另一端与框架梁的梁端通过拼接节点拼接,形成钢框架。
所述悬臂梁段的纵向加劲肋为单面设置。
所述悬臂梁段的纵向加劲肋为双面设置。
所述悬臂梁段在纵向加劲肋的端部设置横向加劲肋。
所述悬臂梁段的横向加劲肋为单面设置。
所述悬臂梁段的横向加劲肋为双面设置。
所述悬臂梁段的长度大于潜在塑性铰区长度。
所述悬臂梁段与框架梁端相接处的截面相同。
所述悬臂梁段连接框架梁端的相同的截面为H型截面。
本实用新型由于采用了以上技术方案,使之与现有技术相比,采用本实用新型的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,能将结构延性耗能的要求整合在节点区域,通过保证潜在塑性铰区的延性来保证钢框架整体的抗震性能。
本实用新型将钢框架梁端潜在塑性铰区整合进梁柱刚性连接节点区域,通过在潜在塑性铰区梁腹板设置纵向加劲肋的方式,减小梁腹板的宽厚比,以阻止梁腹板的屈曲,实现塑性铰的转动能力,从而达到结构的延性耗能目标,保证钢框架的抗震性能。
本实用新型的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点主要有以下优点:
1、在不增加框架梁腹板厚度的基础上,仅通过在框架梁端预留的悬臂梁段腹板设置纵向和横向加劲肋即可减小腹板宽厚比,实现潜在塑性铰区以致整个钢框架延性耗能的目标,经济性较好。
2、框架梁与柱通过悬臂梁段拼接连接,施工方便快捷。悬臂梁段与框架柱的连接是在工厂焊接,质量可得到保证,可有效防止刚性连接在强震下的断裂问题,安全可靠。
附图说明
图1是本实用新型的一种用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点的钢框架中的中柱及中间层的梁柱连接节点实施例的示意图。
图2是本实用新型的边柱中间层连接节点实施例的示意图。
图3是本实用新型的中柱顶层连接节点实施例的示意图。
图4是本实用新型的边柱顶层连接节点实施例的示意图。
附图标记:
1为框架柱,2为悬臂梁段,3为框架梁,4为拼接节点,21为纵向加劲肋,22为横向加劲肋,L为潜在塑性铰区长度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
参看图1至图4,本实用新型是一种用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,连接框架柱1和框架梁3,在框架柱1和框架梁3之间预留悬臂梁段2。
悬臂梁段2直接焊接连接在框架柱1上,形成梁柱刚性连接。悬臂梁段2的另一端与框架梁3的梁端通过拼接节点4拼接,形成钢框架。
悬臂梁段2在潜在塑性铰区L长度范围内的梁腹板上设置一道或二道纵向加劲肋21。悬臂梁段2的纵向加劲肋21为单面设置或双面设置。
悬臂梁段2在纵向加劲肋21的端部设置横向加劲肋22,该横向加劲肋22与纵向加劲肋21配合,单面设置或双面设置。
悬臂梁段2与框架梁端相接处的截面一般相同,一般为H型截面。悬臂梁段2的长度大于潜在塑性铰区L长度。
本实用新型的实际应用情况如下:
将钢框架梁端潜在塑性铰区整合进梁柱刚性连接节点区域,通过在潜在塑性铰区梁腹板设置纵向加劲肋的方式,减小梁腹板的宽厚比,以阻止梁腹板的屈曲,实现塑性铰的转动能力,从而达到结构的延性耗能目标,保证钢框架的抗震性能。
框架梁端预留的悬臂梁段2直接焊接连接在框架柱1上,形成梁柱刚性连接。悬臂梁段2和框架梁3一般为相同的截面,截面类型一般为H型。框架梁3与悬臂梁段2通过拼接节点4进行拼接,从而形成钢框架。
悬臂梁段2的长度应大于潜在塑性铰区L长度,其数值可按照经验数据确定,在遭遇强烈地震时此长度范围内可能出现塑性铰(潜在塑性铰区)。同时,不在此区域的钢梁以及钢柱由于始终处于弹性工作状态,板件宽厚比只需满足钢结构静力弹性设计的要求,结构整体仍具有抗震要求的延性耗能和抗震性能。
在刚性连接节点悬臂梁段的潜在塑性铰区L长度范围内设置纵向加劲肋21和横向加劲肋22,以减小塑性铰区的腹板板件宽厚比。纵向加劲肋21可根据需要设置一道或者二道。纵向加劲肋21和横向加劲肋22既可单面设置,也可双面设置。由于设置了纵向加劲肋,可实现在较小腹板厚度时仍满足抗震要求的截面宽厚比限值,保证潜在塑性铰区在地震作用下形成塑性铰并具有足够的转动延性和耗能能力来耗散地震能量。
综上可知,采用本实用新型的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,能将结构延性耗能的要求整合在节点区域,通过保证潜在塑性铰区的延性来保证钢框架整体的抗震性能。
当然,本技术领域内的一般技术人员应当认识到,上述实施例仅是用来说明本实用新型,而并非用作对本实用新型的限定,只要在本实用新型的实质精神范围内,对上述实施例的变化、变型等都将落在本实用新型权利要求的范围内。。

Claims (9)

1.一种用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,连接框架柱和框架梁,其特征在于,在框架柱和框架梁之间安置悬臂梁段;
所述悬臂梁段在潜在塑性铰区的梁腹板上设置一道以上纵向加劲肋;
所述悬臂梁段直接焊接连接在框架柱上,形成梁柱刚性连接;
所述悬臂梁段的另一端与框架梁的梁端通过拼接节点拼接,形成钢框架。
2.根据权利要求1所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段的纵向加劲肋为单面设置。
3.根据权利要求1所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段的纵向加劲肋为双面设置。
4.根据权利要求1所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段在纵向加劲肋的端部设置横向加劲肋。
5.根据权利要求4所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段的横向加劲肋为单面设置。
6.根据权利要求4所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段的横向加劲肋为双面设置。
7.根据权利要求1所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段的长度大于潜在塑性铰区长度。
8.根据权利要求1所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段与框架梁端相接处的截面相同。
9.根据权利要求8所述的用于抗震钢结构框架的梁柱刚性连接节点,其特征在于,所述悬臂梁段连接框架梁端的相同的截面为H型截面。 
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