CN207829157U - 装配式框架梁柱连接节点 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种装配式框架梁柱连接节点,包括:框架柱;框架梁,框架梁的端部设有抵接端头和约束部,抵接端头的端面上具有转动支点;耗能件,耗能件包括耗能板,耗能板包括耗能段、柱侧连接段和梁侧连接段,其中,柱侧连接段和梁侧连接段的屈服力均大于耗能段的屈服力,柱侧连接段与框架柱可拆卸地固定连接,梁侧连接段与框架梁可拆卸地固定连接,且抵接端头抵接于所述框架柱的侧壁,在框架梁受力时其可绕转动支点转动;弹性连接件,弹性连接件用于连接框架梁和框架柱;约束板,约束板和约束部分别固定设于耗能板的上下两侧。根据本实用新型的装配式框架梁柱连接节点,延性和耗能能力高、抗震性能好,并且震后修复效率高、修复成本低。

Description

装配式框架梁柱连接节点
技术领域
本实用新型涉及土木工程领域,尤其是涉及一种装配式框架梁柱连接节点。
背景技术
地震是人类历史上主要的自然灾害之一,给人类社会带来了巨大的人员伤亡和经济损失。如果设计时没有考虑震后可修复对策,有可能很难修复或因修复时间很长而严重影响灾后的应急和正常使用。如何设计出一种抗震性能良好的可恢复功能结构、构件或者连接节点,在地震后能最快地恢复其正常使用功能,已成为可持续发展工程结构抗震的重要研究方向之一。
Nothridge地震震害调查表明,装配式混凝土框架破坏主要表现为各构件间的连接破坏而导致结构整体倒塌,预制框架梁柱间的连接成为装配式混凝土框架的薄弱环节。用于抗震设防区的装配式混凝土框架大致可分为两类:一类是通过现浇混凝土将预制构件或预制构件与现浇构件连接在一起形成后浇整体式混凝土框架;另一类是无需现浇混凝土,预制构件通过张拉预应力筋等方式连接,形成的具有自身规律和特性的预应力装配式混凝土框架。预制梁柱现场吊装就位后,将预应力筋穿过梁、柱预留孔道后张拉,后张预应力筋既作为施工阶段的节点拼装手段,又在使用阶段承受梁端剪力。研究表明预应力装配式混凝土框架节点的弹塑性变形主要发生在连接处,而预制构件本身保持弹性,与装配整体式节点对比,连接部位只有少量的裂缝方便后期集中修复,在连接截面附近如采用部分无黏结预应力筋具有更好的自复位能力。但相关技术中的预应力装配式混凝土框架节点滞回环面积较小,耗能能力相对较差,且震后修复效率低、修复成本高。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本实用新型提出一种装配式框架梁柱连接节点,所述装配式框架梁柱连接节点延性和耗能能力高、抗震性能好,并且震后修复效率高、修复成本低。
根据本实用新型实施例的装配式框架梁柱连接节点,包括:框架柱;框架梁,所述框架梁的端部设有抵接端头和在水平面内延伸的约束部,所述抵接端头的端面上具有至少一个转动支点;耗能件,所述耗能件包括在水平面内延伸的耗能板,所述耗能板包括耗能段和设于所述耗能段两端的柱侧连接段和梁侧连接段,其中,所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的屈服力均大于所述耗能段的屈服力,所述柱侧连接段与所述框架柱可拆卸地固定连接,所述梁侧连接段与所述框架梁可拆卸地固定连接,且所述抵接端头抵接于所述框架柱的侧壁,在所述框架梁受力时其可绕所述转动支点转动;弹性连接件,所述弹性连接件用于将所述框架梁和所述框架柱沿横向弹性连接起来;约束板,所述约束板在水平面内延伸,所述约束板和所述约束部分别固定设于所述耗能板的上下两侧以限制所述耗能段的侧向位移,所述约束板和所述耗能段之间、所述约束部和所述耗能段之间均具有间隙。
根据本实用新型实施例的装配式框架梁柱连接节点,具有优异的抗震性能、自复位性能和功能可恢复性,具体地,通过在耗能板的两侧设置约束板和约束部以形成屈曲约束机制,耗能板在拉压变形下均会屈服而不会屈曲,由此保证了装配式框架梁柱连接节点具有较大的延性和耗能能力;地震时,装配式框架梁柱连接节点的主要塑性变形集中在耗能件上,地震后弹性连接件迫使装配式框架梁柱连接节点恢复至原始形态,震后仅需更换集中损伤的耗能件即可完成修复,由此可降低震后修复成本、提高修复效率。
另外,根据本实用新型实施例的装配式框架梁柱连接节点还可以具有如下附加技术特征:
根据本实用新型的一个实施例,所述约束部包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一约束部和第二约束部,所述耗能板包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一耗能板和第二耗能板,所述约束板包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一约束板和第二约束板,所述第一约束部和所述第一约束板分别固定设于所述第一耗能板的两侧,所述第二约束部和所述第二约束板分别固定设于所述第二耗能板的两侧,所述抵接端头抵接于所述第一耗能板和所述第二耗能板之间。
根据本实用新型的一个实施例,所述框架梁的上表面形成所述第一约束部,所述框架梁的下表面形成所述第二约束部。
根据本实用新型的一个实施例,所述抵接端头的端面形成平面结构,所述端面的上边缘和下边缘形成所述转动支点。
根据本实用新型的一个实施例,所述耗能件还包括在竖直面内延伸的连接侧板,所述耗能板通过所述柱侧连接段连接于所述连接侧板,所述连接侧板与所述框架柱可拆卸地固定连接,且所述抵接端头抵接于所述连接侧板的远离所述框架柱的一侧。
根据本实用新型的一个实施例,所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的厚度相等且大于所述耗能段的厚度,所述约束部抵接于所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的一侧,所述约束板抵接于所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的另一侧。
根据本实用新型的一个实施例,所述耗能板的厚度均匀,所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的横截面积均大于所述耗能段的横截面积,所述约束部和所述约束板之间设有中部填充件,且所述中部填充件避开所述耗能板设置,所述中部填充件的厚度大于所述耗能板的厚度,以使所述约束板和所述耗能段之间、所述约束部和所述耗能段之间形成所述间隙。
根据本实用新型的一个实施例,所述约束部、所述中部填充件和所述约束板通过第一连接件沿纵向依次固定连接。
根据本实用新型的一个实施例,所述约束部、所述梁侧连接段和所述约束板通过第二连接件沿纵向依次固定连接。
根据本实用新型的一个实施例,所述约束部和所述梁侧连接段之间设有端部填充件;和/或所述约束板和所述梁侧连接段之间设有端部填充件。
根据本实用新型的一个实施例,所述耗能段的与所述约束部相对的一侧设有无粘结材料层;和/或所述耗能段的与所述约束板相对的一侧设有无粘结材料层。
根据本实用新型的一个实施例,所述框架柱和所述框架梁均为混凝土件。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本实用新型实施例的装配式框架梁柱连接节点的结构示意图;
图2是图1中所示的装配式框架梁柱连接节点的爆炸图;
图3是图2中所示的框架柱的结构示意图;
图4是图2中所示的框架梁的结构示意图;
图5是图2中所示的耗能件的结构示意图;
图6是图2中所示的约束板的结构示意图;
图7是图2中所示的中部填充件和端部填充件的结构示意图;
图8是图2中所示的连接件的结构示意图;
图9是图2中所示的弹性连接件的结构示意图。
附图标记:
装配式框架梁柱连接节点100;
框架柱1;
框架梁2;约束部21;第一约束部211;第二约束部212;
抵接端头22;转动支点221;
耗能件3;连接侧板31;
耗能板32;第一耗能板321;第二耗能板322;耗能段301;柱侧连接段302;梁侧连接段303;连接过渡段304;柱侧连接过渡段3041;梁侧连接过渡段3042;
约束板4;第一约束板41;第二约束板42;
中部填充件5;第一中部填充件51;第二中部填充件52;第三中部填充件53;第四中部填充件54;
端部填充件6;第一端部填充件61;第二端部填充件62;第三端部填充件63;第四端部填充件64;过渡填充段601;梁侧填充段602;
第一连接孔101;第二连接孔102;第三连接孔103;第四连接孔104;第五连接孔105;第一连接件106;第二连接件107;第三连接件108;第四连接件109;弹性连接件110;预应力筋1101;锚固端头1102。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面参考图1-图9描述根据本实用新型实施例的装配式框架梁柱连接节点100。
如图1-图9所示,根据本实用新型实施例的装配式框架梁柱连接节点100包括:框架柱1、框架梁2、耗能件3、弹性连接件110和约束板4。
框架柱1设于基础面(例如地面等)上且沿竖向延伸,框架梁2的端部设有抵接端头22和在水平面内延伸的约束部21,抵接端头22的端面上具有至少一个转动支点221,耗能件3包括在水平面内延伸的耗能板32,耗能板32包括耗能段301和设于耗能段301两端的柱侧连接段302和梁侧连接段303,其中,柱侧连接段302和梁侧连接段303的屈服力均大于耗能段301的屈服力,即柱侧连接段302的屈服力大于耗能段301的屈服力,梁侧连接段303的屈服力也大于耗能段301的屈服力,即耗能段301形成为耗能板32上强度较弱的部位,柱侧连接段302与框架柱1可拆卸地固定连接,梁侧连接段303与框架梁2可拆卸地固定连接,且抵接端头22抵接于框架柱1的侧壁,在框架梁2受力时其可绕转动支点221转动,弹性连接件110用于将框架梁2和框架柱1沿横向弹性连接起来。
约束板4在水平面内延伸,约束板4和约束部21分别固定设于耗能板32的上下两侧以限制耗能段301的侧向位移,约束板4和耗能段301之间、约束部21和耗能段301之间均具有间隙。其中约束板4可以设于耗能板32的上侧或下侧,当约束板4设于耗能板32的上侧时,约束部21设于耗能板32的下侧;当约束板4设于耗能板32的下侧时,约束部21设于耗能板32的上侧,由此通过约束板4和约束部21限制耗能段301的上下位移。可以理解地,通过使约束板4和耗能段301之间、约束部21和耗能段301之间均具有间隙,可以为耗能段301在受压时发生的微量的屈曲变形预留空间,当耗能段301发生的屈曲变形幅度较大时,即超过约束板4和耗能段301之间的间隙或约束部21和耗能段301之间的间隙时,耗能段301将与约束板4或与约束部21抵接以限制耗能段301的侧向位移,从而形成屈曲约束机制,为耗能板32中的耗能段301提供屈曲约束耗能条件。
通过使柱侧连接段302和梁侧连接段303的屈服力均大于耗能段301的屈服力,耗能段301形成为耗能板32上强度较弱的部位,地震作用下,耗能段301将先于耗能板32其他位置及装配式框架梁柱连接节点100中的其他部件发生屈服,并利用塑性滞回耗散地震能量,使得地震作用下塑性行为集中在梁端,而作为主要承重构件的框架梁2、框架柱1本身不会发生塑性变形,梁端屈服力很容易通过调整设计耗能段301的屈服力(例如调整耗能段301的的截面面积)来控制,将梁端屈服力设计较小,即可容易实现“强柱弱梁”机制。
在地震作用下,框架柱1与框架梁2之间的剪力通过弹性连接件110传递,框架梁2绕抵接端头22的转动支点221转动,耗能件3中的耗能板32发生轴向拉压变形,当耗能板32受压时,其发生侧向弯曲与一侧的约束板4或另一侧的约束部21抵接,约束板4和约束部21限制了耗能板32的耗能段301的侧向位移,使其发生多波屈曲,避免发生整体屈曲,进而使耗能段301整个长度范围内均能达到屈服。因此,耗能板32受压时由于受到上下侧的约束板4和约束部21约束,耗能板32受压时也只会屈服不会屈曲,拉压变形的延性基本相等且较大,其力-位移曲线基本对称,且屈服后其强度不会有下降的趋势,滞回曲线饱满、稳定,低周疲劳性能较好。此外,地震作用下,弹性连接件110始终保持弹性状态,可以为装配式框架梁柱连接节点100提供恢复力,装配式框架梁柱连接节点100在震后的残余位移较小,自复位效果显著。
将耗能件3中的耗能段301设定为装配式框架梁柱连接节点100的预期损伤部位,耗能件3和框架柱1之间以及耗能件3和框架梁2之间均为可拆卸地固定连接,由此方便耗能件3的更换。需要说明的是,本申请中所述的“固定连接”指的是相互连接的部件之间相对静止,不能够产生相对运动。
由上,根据本实用新型实施例的装配式框架梁柱连接节点100,具有优异的抗震性能、自复位性能和功能可恢复性,具体地,通过在耗能板32的两侧设置约束板4和约束部21以形成屈曲约束机制,耗能板32在拉压变形下均会屈服而不会屈曲,由此保证了装配式框架梁柱连接节点100具有较大的延性和耗能能力;地震时,装配式框架梁柱连接节点100的主要塑性变形集中在耗能件3上,地震后弹性连接件110迫使装配式框架梁柱连接节点100恢复至原始形态,震后仅需更换集中损伤的耗能件3即可完成修复,由此可降低震后修复成本、提高修复效率。
在本实用新型的一个实施例中,如图1-图2中所示,约束部21包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一约束部211和第二约束部212,耗能板32包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一耗能板321和第二耗能板322,约束板4包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一约束板41和第二约束板42,第一约束部211和第一约束板41分别固定设于第一耗能板321的两侧,第二约束部212和第二约束板42分别固定设于第二耗能板322的两侧,抵接端头22抵接于第一耗能板321和第二耗能板322之间。由此使得框架柱1和框架梁2之间的连接更加稳定,装配式框架梁柱连接节点100整体结构强度和稳定性更高。
进一步地,如图1-图2和图4中所示,框架梁2的上表面形成第一约束部211,框架梁2的下表面形成第二约束部212。
进一步地,如图4中所示,抵接端头22的端面形成平面结构,端面的上边缘和下边缘形成转动支点221,地震作用下,框架梁2可绕抵接端头22端面的上边缘向上转动或绕抵接端头22端面的下边缘向下转动。当然,在一些实施例中,抵接端头22的端面也可以形成为弧面结构(例如形成为半球面结构),此时抵接端头22与框架柱1的侧壁相抵接的部位形成转动支点221,地震作用下,框架梁2可绕该转动支点221向上或向下转动。
在本实用新型的一个实施例中,耗能件3还包括在竖直面内延伸的连接侧板31,耗能板32通过柱侧连接段302连接于连接侧板31,连接侧板31与框架柱1可拆卸地固定连接,且抵接端头22抵接于连接侧板31的远离框架柱1的一侧,耗能件3与框架柱1之间的连接方便,且连接稳定性更高。
在本实用新型的一个实施例中,柱侧连接段302和梁侧连接段303的厚度相等且大于耗能段301的厚度,约束部21抵接于柱侧连接段302和梁侧连接段303的一侧,约束板4抵接于柱侧连接段302和梁侧连接段303的另一侧,以使约束板4和耗能段301之间、约束部21和耗能段301之间形成间隙,以为耗能段301在受压时发生的微量的屈曲变形预留空间,且约束板4和约束部21的固定方式简单。
在本实用新型的一个实施例中,如图1-图2和图4中所示,耗能板32的厚度均匀,柱侧连接段302和梁侧连接段303的横截面积均大于耗能段301的横截面积,约束部21和所述约束板4之间设有中部填充件5,且中部填充件5避开耗能板32设置,中部填充件5的厚度大于耗能板32的厚度,以使约束板4和耗能段301之间、约束部21和耗能段301之间形成间隙。
进一步地,如图2和图8中所示,约束部21、中部填充件5和约束板4通过第一连接件106沿纵向依次固定连接。由此将约束部21、中部填充件5和约束板4固定在一起,中部填充件5稳定地固定在约束部21和约束板4之间,且约束部21和约束板4稳定地固定在耗能板32的两侧,由此对耗能段301的侧向位移的约束性能更好,且连接方便。
进一步地,如图2和图8中所示,约束部21、梁侧连接段303和约束板4通过第二连接件107沿纵向依次固定连接。由此将约束部21、梁侧连接段303和约束板4固定在一起,耗能板32与框架梁2之间的连接更加稳定可靠,且约束部21和约束板4更加稳定地固定在耗能板32的两侧。
进一步地,如图2和图7中所示,约束部21和梁侧连接段303之间设有端部填充件6;和/或约束板4和梁侧连接段303之间设有端部填充件6。即在一些示例中,仅约束部21和梁侧连接段303之间设有端部填充件6;在一些示例中,仅约束板4和梁侧连接段303之间设有端部填充件6;在一些示例中,约束部21和梁侧连接段303之间设有端部填充件6,同时约束板4和梁侧连接段303之间也设有端部填充件6。通过在约束部21和梁侧连接段303之间设置端部填充件6,以填充约束部21和梁侧连接段303之间的间隙,通过在约束板4和梁侧连接段303之间设置端部填充件6,以填充约束板4和梁侧连接段303之间的间隙,由此使得约束部21、梁侧连接段303和约束板4之间的连接更加稳固。
在本实用新型的一个实施例中,如图2和图5中所示,耗能段301和柱侧连接段302之间以及耗能段301和梁侧连接段303之间均设有连接过渡段304,柱侧连接段302和梁侧连接段303的横截面积均大于耗能段301的横截面积,设于柱侧连接段302和耗能段301之间的连接过渡段304的横截面积由柱侧连接段302朝向耗能段301减小,设于梁侧连接段303和耗能段301之间的连接过渡段304的横截面积由梁侧连接段303朝向耗能段301减小,通过设置连接过渡段304可降低耗能段301和柱侧连接段302之间,以及耗能段301和梁侧连接段303之间的应力集中,进而提高耗能段301和柱侧连接段302之间,以及耗能段301和梁侧连接段303之间的连接强度,由此使得装配式框架梁柱连接节点100在耗能段301上发生低周疲劳破坏模式,避免了由于应力集中在截面突变处(耗能段301和柱侧连接段302之间以及耗能段301和梁侧连接段303之间)发生脆性断裂破坏模式,使得框架梁柱连接节点100整体稳定性和抗震性能更高。
在本实用新型的一个实施例中,耗能段301的与约束部21相对的一侧设有无粘结材料层;和/或耗能段301的与约束板4相对的一侧设有无粘结材料层。即在一些示例中,仅耗能段301的与约束部21相对的一侧设有无粘结材料层;在一些示例中,仅耗能段301的与约束板4相对的一侧设有无粘结材料层;在一些示例中,耗能段301的与约束部21相对的一侧设有无粘结材料层,同时耗能段301的与约束板4相对的一侧也设有无粘结材料层。通过在耗能段301的与约束部21相对的一侧设有无粘结材料层,耗能段301的与约束板4相对的一侧设有无粘结材料层,可减小耗能段301与约束板4或约束部21抵接时的摩擦力,使得耗能板32的受力性能更好。
在本实用新型的一个实施例中,框架柱1和框架梁2均为混凝土件,即框架柱1和框架梁2均由混凝土材料制造而成,由此形成装配式混凝土框架梁柱连接节点。当然,本申请并不限于此,框架柱1和框架梁2也可以均为钢件,由此形成装配式钢框架梁柱连接节点。
下面参照图1-图9描述根据本实用新型的一个具体实施例的装配式框架梁柱连接节点100。
如图1-图9中所示,装配式框架梁柱连接节点100包括框架柱1、框架梁2、耗能件3、第一约束板41、第二约束板42、第一连接件106、第二连接件107、第三连接件108、第四连接件109、弹性连接件110、第一中部填充件51、第二中部填充件52、第三中部填充件53、第四中部填充件54、第一端部填充件61、第二端部填充件62、第三端部填充件63和第四端部填充件64。
框架柱1沿上下方向延伸,且框架柱1上设有沿横向贯穿其的多个第四连接孔104和一个第五连接孔105。
框架梁2沿左右方向延伸,框架梁2的左端设有向左凸出的抵接端头22,抵接端头22的端面形成为方形,且该端面的上边缘和下边缘分别形成一个转动支点221,框架梁2的上表面形成第一约束部211,框架梁2的下表面形成第二约束部212。框架梁2上设有沿竖向贯穿其的多个第一连接孔101、多个第二连接孔102和多个第三连接孔103,第一连接孔101、第三连接孔103和第二连接孔102由左向右依次设置,其中多个第一连接孔101分成两组,每组均包括沿左右方向并排间隔开的多个第一连接孔101,一组邻近框架梁2的前边缘设置,另一组邻近框架梁2的后边缘设置,多个第二连接孔102沿前后方向并排间隔设置,框架梁2上还设有沿横向贯穿其的一个第五连接孔105。
耗能件3包括连接侧板31和设于连接侧板31一侧的第一耗能板321和第二耗能板322,连接侧板31形成为竖直板,且连接侧板31上设有多个第四连接孔104和一个第五连接孔105,第一耗能板321和第二耗能板322均形成为厚度均匀的水平板,第一耗能板321和第二耗能板322均包括耗能段301和分别设于耗能段301左右两端的柱侧连接段302和梁侧连接段303,柱侧连接段302和耗能段301之间设有柱侧连接过渡段3041,梁侧连接段303和耗能段301之间设有梁侧连接过渡段3042,柱侧连接段302和梁侧连接段303的横截面积均大于耗能段301的横截面积,柱侧连接过渡段3041的横截面积由柱侧连接段302朝向耗能段301减小,梁侧连接过渡段3042的横截面积由梁侧连接段303朝向耗能段301减小,柱侧连接段302与连接侧板31固定连接(例如焊接连接或一体成型等),梁侧连接段303上设有多个第二连接孔102,梁侧连接过渡段3042上设有多个第三连接孔103。
第一约束板41和第二约束板42均形成为水平板,第一约束板41和第二约束板42上均设有多个第一连接孔101、第二连接孔102和第三连接孔103,第一连接孔101、第三连接孔103和第二连接孔102由左向右依次设置,其中多个第一连接孔101分成两组,每组均包括沿左右方向并排间隔开的多个第一连接孔101,一组邻近第一约束板41和第二约束板42的前边缘设置,另一组邻近第一约束板41和第二约束板42的后边缘设置,多个第二连接孔102沿前后方向并排间隔设于第一约束板41和第二约束板42的右端。
第一中部填充件51、第二中部填充件52、第三中部填充件53和第四中部填充件54均形成为沿左右方向延伸的长条板状结构,第一中部填充件51和第二中部填充件52的厚度相等且大于第一耗能板321的厚度,第三中部填充件53和第四中部填充件54的厚度相等且大于第二耗能板322的厚度,第一中部填充件51、第二中部填充件52、第三中部填充件53和第四中部填充件54上均设有沿左右方向并排且间隔开的多个第一连接孔101。
第一端部填充件61、第二端部填充件62、第三端部填充件63和第四端部填充件64均形成为水平板,且每个端部填充件6均包括过渡填充段601和梁侧填充段602,梁侧填充段602与梁侧连接段303形状相同,过渡填充段601与梁侧连接过渡段3042的形状相同,过渡填充段601上设有多个第三连接孔103,梁侧填充段602上设有多个第二连接孔102。
第一连接件106、第二连接件107、第三连接件108、第四连接件109均为螺栓连接件,弹性连接件110包括预应力筋1101和设于预应力筋1101两端的锚固端头1102。
上述各部件之间的连接和装配关系如下:
参照图1-图2中所示,框架梁2的左端部位于第一耗能板321和第二耗能板322之间,框架梁2的左端部的上表面(第一约束部211)位于第一耗能板321的下方以限制第一耗能板321的耗能段301的向下的位移,框架梁2的左端部的下表面(第二约束部212)位于第二耗能板322的上方以限制第二耗能板322的耗能段301的向上的位移,第一约束板41位于第一耗能板321的上侧以限制第一耗能板321向上的位移,第二约束板42位于第二耗能板322的下侧以限制第二耗能板322向下的位移。
框架梁2的左端部的上表面和第一约束板41之间设有第一中部填充件51和第二中部填充件52,第一中部填充件51和第二中部填充件52避开第一耗能板321设置,且分别位于第一耗能板321的耗能段301的前后两侧,框架梁2的左端部的下表面和第二约束板42之间设有第三中部填充件53和第四中部填充件54,第三中部填充件53和第四中部填充件54避开第二耗能板322设置,且分别位于第二耗能板322的耗能段301的前后两侧,框架梁2上的前侧的第一连接孔101、第一中部填充件51上的第一连接孔101、第三中部填充件53上的第一连接孔101、第一约束板41上的前侧的第一连接孔101和第二约束板42上的前侧的第一连接孔101在上下方向正对,框架梁2上的后侧的第一连接孔101、第二中部填充件52上的第一连接孔101、第四中部填充件54上的第一连接孔101、第一约束板41上的后侧的第一连接孔101和第二约束板42上的后侧的第一连接孔101在上下方向正对,通过第一连接件106依次贯穿上述的在上下方向上正对的第一连接孔101,从而将第一中部填充件51和第二中部填充件52固定在框架梁2的上表面和第一约束板41之间,将第三中部填充件53和第四中部填充件54固定在框架梁2的下表面和第二约束板42之间,同时将框架梁2的上表面和第一约束板41稳定地固定在第一耗能板321的耗能段301的上下两侧以限制第一耗能板321的耗能段301的侧向位移,将框架梁2的下表面和第二约束板42稳定地固定在第二耗能板322的耗能段301的上下两侧以限制第二耗能板322的耗能段301的侧向位移。
第一耗能板321和第一约束板41之间设有第一端部填充件61以填充第一耗能板321和第一约束板41之间的间隙,第一耗能板321和框架梁2的上表面之间设有第二端部填充件62以填充第一耗能板321和框架梁2的上表面之间的间隙,且第一端部填充件61和第二端部填充件62的过渡填充段601与第一耗能板321的连接过渡段304重叠,第一端部填充件61和第二端部填充件62的梁侧填充段602与第一耗能板321的梁侧连接段303重叠。第二耗能板322和第二约束板42之间设有第三端部填充件63,第二耗能板322和框架梁2的下表面之间设有第四端部填充件64,且第三端部填充件63和第四端部填充件64的过渡填充段601与第二耗能板322的连接过渡段304重叠,第三端部填充件63和第四端部填充件64的梁侧填充段602与第二耗能板322的梁侧连接段303重叠。
第一约束板41上的第二连接孔102、第一端部填充件61上的第二连接孔102、第一耗能板321上的第二连接孔102、第二端部填充件62上的第二连接孔102、框架梁2上的第二连接孔102、第四端部填充件64上的第二连接孔102、第二耗能板322上的第二连接孔102、第三端部填充件63上的第二连接孔102和第二约束板42上的第二连接孔102在上下方向上正对,第一约束板41上的第三连接孔103、第一端部填充件61上的第三连接孔103、第一耗能板321上的第三连接孔103、第二端部填充件62上的第三连接孔103、框架梁2上的第三连接孔103、第四端部填充件64上的第三连接孔103、第二耗能板322上的第三连接孔103、第三端部填充件63上的第三连接孔103和第二约束板42上的第三连接孔103在上下方向上正对,通过第二连接件107依次贯穿上述的在上下方向正对的第二连接孔102,通过第三连接件108依次贯穿上述的在上下方向正对的第三连接孔103,从而将第一耗能板321和第二耗能板322分别与框架梁2固定连接起来,且将第一约束板41和框架梁2的上表面稳定地固定在第一耗能板321的上下两侧,将第二约束板42和框架梁2的下表面稳定地固定在第二耗能板322的上下两侧,连接稳固性高,且装配方便。
预应力筋1101沿横向依次贯穿框架梁2上的第五连接孔105、连接侧板31上的第五连接孔105和框架柱1上的第五连接孔105,然后将两个锚固端头1102分别固定在预应力筋1101的两端,从而将框架柱1、耗能件3和框架梁2沿横向弹性连接起来,框架梁2的抵接端头22与连接侧板31抵接。
上述实施例中的装配式框架梁柱连接节点100,在地震作用下,耗能板32的轴力通过连接侧板31和第四连接件109传向框架柱1,通过第二连接件107和第三连接件108传向框架梁2,框架柱1和框架梁2之间的剪力通过预应力筋1101传递,地震作用下,框架梁2绕抵接端头22的上侧或下侧转动支点221转动,耗能板32发生轴向拉压变形,框架节点处的剪力主要由预应力筋1101传递、其弯矩主要由耗能件3的上下一对耗能板32提供的一对轴力形成的力矩平衡,当耗能板32受压时,其发生侧向弯曲与一侧的约束板4或另一侧的框架梁2接触,约束板4和框架梁2限制了耗能板32的耗能段301的侧向位移,使其发生多波屈曲,避免发生整体屈曲,进而使耗能段301整个长度范围内均能达到屈服。因此,由于耗能板32受压时会受到上下侧的约束板4和框架梁2约束,耗能板32受压时也只会屈服不会屈曲,拉压变形的延性基本相等且较大,其力-位移曲线基本对称,且屈服后其强度不会有下降的趋势,滞回曲线饱满、稳定,低周疲劳性能较好。地震作用下,预应力筋1101始终保持弹性状态,可以为装配式框架梁柱连接节点100提供恢复力,装配式框架梁柱连接节点100在震后的残余位移较小,自复位效果显著。
上述实施例的装配式框架梁柱连接节点100主要具有以下几点有益效果:
1、抗震性能较好。
1)、受力与损伤机制明确,结构损伤集中,易于实现“强柱弱梁”的设计原则。本实用新型的装配式框架梁柱连接节点100,其在地震作用下,框架梁2以其抵接端头22的上侧或下侧边缘为转动支点221发生转动,耗能件3中耗能板32发生轴向拉压变形,框架节点处的剪力主要由预应力筋1101传递、其弯矩主要由耗能件3的上下一对耗能板32提供的一对轴力形成的力矩平衡,耗能板32的耗能段301先于其它构件及部件发生屈服并利用塑性滞回耗散地震能量,使得地震作用下塑性行为集中在梁端,而作为主要承重构件的梁、柱本身不会发生塑性变形。梁端屈服力很容易通过调整设计上下耗能板32的耗能段301的截面面积来控制,将梁端屈服力设计较小,即可容易实现“强柱弱梁”机制。
2)、延性较大、滞回性能稳定,低周疲劳性能较好。由于耗能件3的上下一对耗能板32经历的是轴向拉压变形,耗能板32受压时会受到上下侧的约束板4和框架梁2的约束,耗能板32受压时也只会屈服不会屈曲,拉压变形的延性基本相等且较大,其力-位移曲线基本对称,且屈服后其强度不会有下降的趋势,滞回曲线饱满、稳定,低周疲劳性能较好。
2、自复位性能好。地震作用下,预应力筋1101始终保持弹性状态,由此可以为装配式框架梁柱连接节点100提供恢复力,装配式框架梁柱连接节点100在震后的残余位移较小,自复位效果显著。
3、容易更换,震后功能可恢复性好。地震作用下,装配式框架梁柱连接节点100的损伤集中在耗能板32的耗能段301上,而其它主要构件并不发生明显损伤,震后只需要更换耗能件3即可恢复结构的功能,维修过程非常简便,修复后结构性能可得到保证。
4、保持装配式框架梁柱连接节点100空间灵活性,建筑空间利用率大,不影响美观。
装配式框架梁柱连接节点100的耗能件3通过螺栓与框架柱1和框架梁2连接成整体,耗能板32和约束板4均与框架梁2的表面平行,连接侧板31与框架柱1的侧壁平行,耗能板32、约束板4和连接侧板31的厚度均较小,框架梁2和框架柱1之间的连接结构基本不占用其他建筑空间,保持了装配式框架梁柱连接节点100的空间灵活性,建筑空间利用率大,并符合传统的审美观。
5、采用螺栓和预应力筋1101连接,符合建筑工业化要求。
装配式框架梁柱连接节点100的耗能件3、约束板4、填充部件均是由不同板材组成,在机械制造方面可以利用成熟的工艺,便于采用工业化的方式进行生产,且生产工艺相对简单,此外,螺栓和预应力筋1101更容易工业化批量生产。经理论、试验及计算分析之后,可以总结常用的规格参数,形成各板材、螺栓和部件的标准化设计和应用,对实现这种结构的工业化建造和节省震后修复时间具有突出的意义。因此,可将本实用新型的装配式框架梁柱连接节点100中的各部件制成标准元件,便于工业化生产与应用。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,包括:
框架柱;
框架梁,所述框架梁的端部设有抵接端头和在水平面内延伸的约束部,所述抵接端头的端面上具有至少一个转动支点;
耗能件,所述耗能件包括在水平面内延伸的耗能板,所述耗能板包括耗能段和设于所述耗能段两端的柱侧连接段和梁侧连接段,其中,所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的屈服力均大于所述耗能段的屈服力,所述柱侧连接段与所述框架柱可拆卸地固定连接,所述梁侧连接段与所述框架梁可拆卸地固定连接,且所述抵接端头抵接于所述框架柱的侧壁,在所述框架梁受力时其可绕所述转动支点转动;
弹性连接件,所述弹性连接件用于将所述框架梁和所述框架柱沿横向弹性连接起来;
约束板,所述约束板在水平面内延伸,所述约束板和所述约束部分别固定设于所述耗能板的上下两侧以限制所述耗能段的侧向位移,所述约束板和所述耗能段之间、所述约束部和所述耗能段之间均具有间隙。
2.根据权利要求1所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述约束部包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一约束部和第二约束部,所述耗能板包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一耗能板和第二耗能板,所述约束板包括两个且分别为沿上下方向间隔设置的第一约束板和第二约束板,所述第一约束部和所述第一约束板分别固定设于所述第一耗能板的两侧,所述第二约束部和所述第二约束板分别固定设于所述第二耗能板的两侧,所述抵接端头抵接于所述第一耗能板和所述第二耗能板之间。
3.根据权利要求2所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述框架梁的上表面形成所述第一约束部,所述框架梁的下表面形成所述第二约束部。
4.根据权利要求2所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述抵接端头的端面形成平面结构,所述端面的上边缘和下边缘形成所述转动支点。
5.根据权利要求1或2所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述耗能件还包括在竖直面内延伸的连接侧板,所述耗能板通过所述柱侧连接段连接于所述连接侧板,所述连接侧板与所述框架柱可拆卸地固定连接,且所述抵接端头抵接于所述连接侧板的远离所述框架柱的一侧。
6.根据权利要求1所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的厚度相等且大于所述耗能段的厚度,所述约束部抵接于所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的一侧,所述约束板抵接于所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的另一侧。
7.根据权利要求1所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述耗能板的厚度均匀,所述柱侧连接段和所述梁侧连接段的横截面积均大于所述耗能段的横截面积,所述约束部和所述约束板之间设有中部填充件,且所述中部填充件避开所述耗能板设置,所述中部填充件的厚度大于所述耗能板的厚度,以使所述约束板和所述耗能段之间、所述约束部和所述耗能段之间形成所述间隙。
8.根据权利要求7所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述约束部、所述中部填充件和所述约束板通过第一连接件沿纵向依次固定连接。
9.根据权利要求1所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述约束部、所述梁侧连接段和所述约束板通过第二连接件沿纵向依次固定连接。
10.根据权利要求9所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述约束部和所述梁侧连接段之间设有端部填充件;和/或
所述约束板和所述梁侧连接段之间设有端部填充件。
11.根据权利要求1所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述耗能段的与所述约束部相对的一侧设有无粘结材料层;和/或
所述耗能段的与所述约束板相对的一侧设有无粘结材料层。
12.根据权利要求1所述的装配式框架梁柱连接节点,其特征在于,所述框架柱和所述框架梁均为混凝土件。
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