CN205637214U - 全预制装配式混凝土柱—混凝土梁防屈曲耗能节点 - Google Patents

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郑莲琼
庄金平
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陈少敏
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本实用新型涉及一种全预制装配式混凝土柱—混凝土梁防屈曲耗能节点,所述防屈曲耗能节点包括两防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器、两高强腹板连接板、一第一预埋钢梁以及一第二预埋钢梁;所述第一预埋钢梁的一端埋入所述混凝土柱中,另一端向外伸出柱面;所述第二预埋钢梁的一端埋入所述混凝土梁中,另一端向外伸出梁端面;所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁的上下翼缘通过两所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器相连接;所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁中部的两侧通过两所述高强腹板连接板相连接。本实用新型优点:可以通过该防屈曲耗能节点来实现塑性铰从柱面向外移,从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤,实现“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的抗震性能要求。

Description

全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种混凝土梁柱耗能节点,特别涉及一种全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点。
背景技术
[0002]目前,常用的预制装配式框架结构在连接部位都存在二次浇筑问题(湿式连接),且布筋复杂,质量不易保证,施工周期长,在施工中仍然需要使用大量的支撑,这些对预制装配式结构施工速度快、工业化生产的特点产生了不利的影响。尤为重要的是,对于预制装配式混凝土框架结构中,节点及其连接方式是预制装配式混凝土结构框架最重要的环节,也是整个结构体系中最薄弱的环节。根据历次震害(北岭地震、神户地震和汶川大地震中)调查表明,大量的预制装配式混凝土结构的破坏或倒塌,主要都集中在结构节点部位,没有实现抗震设计中要求的强节点弱构件的抗震性能要求,从而导致结构破坏或倒塌。装配式结构节点的连接可靠性差以及节点区损坏后的修复难度大等问题,都限制了预制装配式混凝土结构在地震频发区的工程运用。因此,如何改善预制装配式结构的抗震性能已成为国内结构工程领域建筑工业化的研究重点。
[0003]在传统的装配式框架结构中,结构主要是通过自身的塑性变形进行耗能的,但在强震作用下结构产生的损伤和破坏都给修复和后续使用带来了极大的困难,因此,传统的装配式框架结构已经越来越不能适应人们对结构抗震性能的要求了。通过将被动耗能阻尼器的减震技术应用于装配式混凝土框架结构体系中,可以控制结构的失效模式,使结构在安装耗能阻尼器处集中变形耗能,减轻主要结构构件的损伤。为此,亟需研发一种新型耗能减震装配式节点,使之能够实现塑性铰外移,从而提高节点延性,避免在强震作用下梁柱接头发生脆性破坏。
发明内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题,在于提供一种全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,通过该防屈曲耗能节点来实现塑性铰从柱面向外移,从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤,实现“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的抗震性能要求。
[0005]本实用新型是这样实现的:全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,所述防屈曲耗能节点包括两个防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器、两块高强腹板连接板、一块第一预埋钢梁以及一块第二预埋钢梁;
[0006]所述第一预埋钢梁的一端埋入所述混凝土柱中,另一端向外伸出柱面;所述第二预埋钢梁的一端埋入所述混凝土梁中,另一端向外伸出梁端面;
[0007]所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁的上下翼缘通过两所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器相连接;所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁中部的两侧通过两所述高强腹板连接板相连接。
[0008]进一步地,每所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器均包括一金属板、一矩形套筒以及一薄橡胶层或者无黏结材料层;所述矩形套筒套设于所述金属板中部;所述薄橡胶层或者无黏结材料层设置在所述矩形套筒的内表面。
[0009] 进一步地,所述金属板在中部的两侧各设有一从左至右逐渐变深的局部削弱缺口,所述矩形套筒套设在该局部削弱缺口上。
[0010]进一步地,所述第一预埋钢梁包括第一腹板,以及连接在该第一腹板上下两端的第一上翼缘板和第一下翼缘板;所述第二预埋钢梁包括一第二腹板,以及连接在该第二腹板上下两端的第二上翼缘板和第二下翼缘板;设置在上端的所述金属板的一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第一上翼缘板相连接,另一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第二上翼缘板相连接;设置在下端的所述金属板的一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第一下翼缘板相连接,另一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第二下翼缘板相连接;所述第一腹板和第二腹板的前后两侧均通过多个摩擦型高强螺栓与所述高强腹板连接板的两端相连接。
[0011]进一步地,所述高强腹板连接板在中部的一侧设置有一方形或弧形缺口。
[0012]进一步地,所述第一上翼缘板与第一下翼缘板之间设置有一第一横隔板;所述第二上翼缘板与第二下翼缘板之间设置有一第二横隔板。
[0013]本实用新型具有如下有益效果:
[0014] 1、本实用新型使用到的各构件均可在工厂进行标准化生产,施工时全部采用螺栓进行连接,不仅可以避免现场的湿作业,加快施工进度和保证工程质量,有利于降低劳动力成本,而且可以避免预制装配式框架结构在连接部位存在的二次浇筑问题,具有很强的工程使用性;同时各构件及其连接形式均相对简单,运输也很方便;
[0015] 2、可以通过防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器在框架梁上形成薄弱位置,并实现塑性铰从柱面向外移,从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤,形成耗能型梁铰屈服机制,实现“强柱弱梁”抗震性能要求,同时可以通过高强腹板连接板实现“强剪弱弯”抗震性能要求;
[0016] 3、本实用新型防屈曲耗能节点在正常使用或者小震作用下时表现为刚性行为,因此在遭受小于设防烈度的地震时,可以通过结构自身的刚度来抵抗地震的作用;在中、大震作用下,结构的损伤主要集中在防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器上,而主体梁柱构件则可以在设计的位移水准下几乎没有损伤,这能够有效避免节点整体失效,较少震后修复工作,通常只需要维修或者更换防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器即可。
[0017] 4、在高强腹板连接板中设置有方形或弧形缺口,设备管道可以从该方形或弧形缺口穿过,可以增加对室内净空高度的建筑使用功能需求。
附图说明
[0018]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0019]图1为本实用新型防屈曲耗能节点的立面示意图。
[0020]图2为本实用新型中防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器的示意图。
[0021]图3为图2中沿C-C方向的剖面图。
[0022]图4为图1中沿A-A方向的剖面图。
[0023]图5为图1中沿B-B方向的剖面图。
[0024]图6为采用本实用新型防屈曲耗能节点连接的框架结构的立面示意图。
[0025]图7为采用本实用新型后的半跨框架梁的受力状态示意图。
[0026]图8为采用本实用新型后的框架结构失效机制的示意图。
具体实施方式
[0027] 请参照图1至图8所示,全预制装配式混凝土柱5—混凝土梁6防屈曲耗能节点100,所述防屈曲耗能节点100包括两个防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器(英文名称:Buckling-Restrained Plate Damper,简称:BRPD)1、两块高强腹板连接板2、一块第一预埋钢梁3以及一块第二预埋钢梁4;
[0028] 所述第一预埋钢梁3的一端埋入所述混凝土柱5中,另一端向外伸出柱面,向外延伸的长度可以根据实际施工要求来设置;所述第二预埋钢梁4的一端埋入所述混凝土梁6中,另一端向外伸出梁端面,向外延伸的长度可以根据实际施工要求来设置;所述第一预埋钢梁3与第二预埋钢梁4的上下翼缘通过两所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I相连接;所述第一预埋钢梁3与第二预埋钢梁4中部的两侧通过两所述高强腹板连接板2相连接。
[0029] 请重点参照图2和图3所示,每所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I均包括一金属板11(该金属板11是主要的受力耗能元件,需要具备屈服强度低、延性好特点,通常采用低屈服点钢或软钢制成)、一矩形套筒12以及一薄橡胶层或者无黏结材料层13;所述矩形套筒12套设于所述金属板11中部,用于约束金属板11,防止其在受压过程中屈曲;所述薄橡胶层或者无黏结材料层13设置在所述矩形套筒12的内表面,该薄橡胶层或者无黏结材料层13可以防止外围矩形套筒12通过摩擦或者黏结与金属板11共同承受轴向荷载。所述金属板11在中部的两侧各设有一从左至右逐渐变深的局部削弱缺口 111,以在框架梁上形成薄弱位置,所述矩形套筒12套设在该局部削弱缺口 111上。
[0030]所述第一预埋钢梁3包括第一腹板31,以及连接在该第一腹板31上下两端的第一上翼缘板32和第一下翼缘板33,即该第一预埋钢梁3为工字钢梁;所述第二预埋钢梁4包括一第二腹板41,以及连接在该第二腹板41上下两端的第二上翼缘板42和第二下翼缘板43,即该第二预埋钢梁4为工字钢梁;设置在上端的所述金属板11的一端通过多个摩擦型高强螺栓7与所述第一上翼缘板32相连接,另一端通过多个摩擦型高强螺栓7与所述第二上翼缘板42相连接;设置在下端的所述金属板11的一端通过多个摩擦型高强螺栓7与所述第一下翼缘板33相连接,另一端通过多个摩擦型高强螺栓7与所述第二下翼缘板43相连接;所述第一腹板31和第二腹板41的前后两侧均通过多个摩擦型高强螺栓7与所述高强腹板连接板2的两端相连接。在使用过程中,当在中、大震的作用下使防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I或高强腹板连接板2遭受到损伤时,只需要将摩擦型高强螺栓7旋出来,再换上新的防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I或高强腹板连接板2即可,因此可以方便快速修复,并降低修复的成本。
[0031]所述高强腹板连接板2在中部的一侧设置有一方形或弧形缺口 21,在具体实施时,设备管道等可以直接从该方形或弧形缺口 21穿过,可以增加对室内净空高度的建筑使用功能需求。
[0032]所述第一上翼缘板32与第一下翼缘板33之间设置有一第一横隔板34,以增加工字钢梁的腹板局部屈曲稳定性;所述第二上翼缘板42与第二下翼缘板43之间设置有一第二横隔板44,以增加工字钢梁的腹板局部屈曲稳定性。
[0033] 请重点参照图6所示,本实用新型防屈曲耗能节点100在使用时,可以通过该防屈曲耗能节点100将混凝土柱5与混凝土梁6—根接一根地装配在一起,从而实现对建筑框架结构的构建。
[0034]本实用新型防屈曲耗能原理如下:请重点参照图7所示,本发明的防屈曲耗能节点100可以将梁端承受的弯矩M和剪力V进行分解,并分别由不同的构造来承受。其中,弯矩M由防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I承受,即将弯矩M分解成防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I承受的拉力与压力N;剪力V则由高强腹板连接板2承担。该防屈曲耗能节点100在正常使用或小震时表现为刚性行为;在中、大震作用下,防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I在拉力与压力N的作用下屈服,在梁端防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I的安装处形成塑性铰c耗能。由于防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I设置在距离梁柱连接节点根部的一定距离,同时防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器I的金属板11的中部设置有局部削弱缺口 111,因此,可以在框架梁上形成薄弱位置,实现塑性铰c从柱面向外移(如图8所示,其中,a表示未变形时的框架,b表示变形后的框架),从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤,形成耗能型梁铰屈服机制,实现“强柱弱梁”效果。
[0035]总之,本实用新型具有如下有益效果:
[0036] 1、本实用新型使用到的各构件均可在工厂进行标准化生产,施工时全部采用螺栓进行连接,不仅可以避免现场的湿作业,加快施工进度和保证工程质量,有利于降低劳动力成本,而且可以避免预制装配式框架结构在连接部位存在的二次浇筑问题,具有很强的工程使用性;同时各构件及其连接形式均相对简单,运输也很方便;
[0037] 2、可以通过防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器在框架梁上形成薄弱位置,并实现塑性铰从柱面向外移,从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤,形成耗能型梁铰屈服机制,实现“强柱弱梁”抗震性能要求,同时可以通过高强腹板连接板实现“强剪弱弯”抗震性能要求;
[0038] 3、本实用新型防屈曲耗能节点在正常使用或者小震作用下时表现为刚性行为,因此在遭受小于设防烈度的地震时,可以通过结构自身的刚度来抵抗地震的作用;在中、大震作用下,结构的损伤主要集中在防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器上,而主体梁柱构件则可以在设计的位移水准下几乎没有损伤,这能够有效避免节点整体失效,较少震后修复工作,通常只需要维修或者更换防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器即可。
[0039] 4、在高强腹板连接板中设置有方形或弧形缺口,设备管道可以从该方形或弧形缺口穿过,可以增加对室内净空高度的建筑使用功能需求。
[0040]虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式,但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解,我们所描述的具体的实施例只是说明性的,而不是用于对本实用新型的范围的限定,熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化,都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,其特征在于:所述防屈曲耗能节点包括两个防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器、两块高强腹板连接板、一块第一预埋钢梁以及一块第二预埋钢梁; 所述第一预埋钢梁的一端埋入所述混凝土柱中,另一端向外伸出柱面;所述第二预埋钢梁的一端埋入所述混凝土梁中,另一端向外伸出梁端面; 所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁的上下翼缘通过两所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器相连接;所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁中部的两侧通过两所述高强腹板连接板相连接。
2.根据权利要求1所述的全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,其特征在于:每所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器均包括一金属板、一矩形套筒以及一薄橡胶层或者无黏结材料层;所述矩形套筒套设于所述金属板中部;所述薄橡胶层或者无黏结材料层设置在所述矩形套筒的内表面。
3.根据权利要求2所述的全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,其特征在于:所述金属板在中部的两侧各设有一从左至右逐渐变深的局部削弱缺口,所述矩形套筒套设在该局部削弱缺口上。
4.根据权利要求2所述的全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,其特征在于:所述第一预埋钢梁包括第一腹板,以及连接在该第一腹板上下两端的第一上翼缘板和第一下翼缘板;所述第二预埋钢梁包括一第二腹板,以及连接在该第二腹板上下两端的第二上翼缘板和第二下翼缘板;设置在上端的所述金属板的一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第一上翼缘板相连接,另一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第二上翼缘板相连接;设置在下端的所述金属板的一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第一下翼缘板相连接,另一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第二下翼缘板相连接;所述第一腹板和第二腹板的前后两侧均通过多个摩擦型高强螺栓与所述高强腹板连接板的两端相连接。
5.根据权利要求1所述的全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,其特征在于:所述高强腹板连接板在中部的一侧设置有一方形或弧形缺口。
6.根据权利要求4所述的全预制装配式混凝土柱一混凝土梁防屈曲耗能节点,其特征在于:所述第一上翼缘板与第一下翼缘板之间设置有一第一横隔板;所述第二上翼缘板与第二下翼缘板之间设置有一第二横隔板。
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CN106593059A (zh) * 2017-01-11 2017-04-26 东南大学 一种狗骨式节点梁端屈曲约束装置

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