CN216948755U - 一种工程竹梁柱的自复位连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：两个相互垂直布置的第一工程竹构件(1)和第二工程竹构件(2)，在第一工程竹构件(1)和第二工程竹构件(2)之间设置自复位连接装置；自复位连接装置包括连接部件和形状记忆合金；连接部件和形状记忆合金设在第一工程竹构件(1)和第二工程竹构件(2)之间，且形状记忆合金设在连接部件的外侧。本实用新型提供的一种基于形状记忆合金和自攻螺钉的工程竹梁柱自复位节点，具有良好的转动能力，对称布置的四根形状记忆合金棒材使节点在发生转动变形后具有良好的自复位能力，可实现工程竹框架结构中的理想铰接和自复位功能。

Description

一种工程竹梁柱的自复位连接装置

技术领域：

本实用新型涉及一种土木工程中竹结构自复位的技术领域，尤其涉及一种工程竹梁柱的自复位连接装置。

背景技术：

现有技术中，在“双碳”目标背景下，我国对绿色建筑和装配式建筑的需求持续推进。竹材是一种低碳环保的优质建筑材料，具有可再生易降解、强重比高、轻质抗震等优点。

我国作为世界最大竹产地，在我国推广竹制建材和竹结构建筑有天然优势和较大潜力。工程竹是将圆竹经切削、蒸煮、炭化、干燥、胶合、重组等工艺，制成的尺寸规格、性能稳定的型材，与圆竹相比物理性能更加稳定、力学性能显著提升、耐久性能明显改善，适用于框架梁、柱等承重构件。

在工程竹结构中，常用的节点连接形式为钢板螺栓节点，由于工程竹材纤维的单向性，在横纹方向强度较低，这类节点在螺栓的挤压作用下容易出现竹材的横纹脆性劈裂破坏，梁柱构件的强度和变形能力得不到充分利用，节点延性和耗能能力有限，同时节点区域在侧向荷载作用下易产生不可恢复变形，变形多集中在梁柱节点处，修复难度大，成本高。

另外，工程竹构件在安装螺栓的位置需要预钻孔，增加了加工成本。

所以有必要通过技术措施防止工程竹结构的节点区域发生局部脆性劈裂破坏，减小结构在侧向荷载作用下的残余变形，提升结构抗震性能。

自复位结构是指以减少建筑震后残余变形为目标，达到震时自适应，震后变形自恢复效果的结构形式，是结构可恢复功能的重要实现方式之一。

形状记忆合金是一种具有独特形状记忆效应和超弹特性的智能材料，将其用于工程竹梁柱节点中，能够形成高效稳定的节点转动耗能机制，实现节点的转动后自复位。另一方面自攻螺钉具有与基材咬合力强的优点，利用其在横纹方向的锁紧力能够有效改善节点的横纹劈裂破坏问题，同时避免在工程竹构件上预钻孔，提高装配化施工效率。

实用新型内容：

本实用新型本旨在克服现有工程竹节点残余变形较大、易脆性劈裂破坏、耗能能力不足的问题，提供一种具有良好转动性能、耗能能力和自复位能力、安装高效便捷的工程竹梁柱铰接节点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种工程竹构件的自复位连接装置，其特征在于：两个相互垂直布置的第一工程竹构件和第二工程竹构件，在第一工程竹构件和第二工程竹构件之间设置自复位连接装置；其中，

自复位连接装置包括连接部件和形状记忆合金；连接部件和形状记忆合金设在第一工程竹构件和第二工程竹构件之间，且形状记忆合金设在连接部件的外侧。

在一些实施例中，在第一工程竹构件的第一侧设有外包刚组件，外包刚组件包括包覆在第一工程竹构件的第一侧的端面的外包钢端板、包覆在第一工程竹构件的第一侧的侧面的外包钢腹板及包覆在第一工程竹构件的第一侧的底面的外包钢翼缘板。

在一些实施例中，所述外包钢腹板和所述第一工程竹构件之间通过自攻螺钉连接。

在一些实施例中，外包刚组件还包括与所述第二工程竹构件连接的第一钢板，在第一钢板和所述外包钢端板之间连接所述连接部件和所述形状记忆合金。

在一些实施例中，在所述外包钢端板的外侧设有U型钢，在U型钢的横面上设有椭圆形孔，所述形状记忆合金为形状记忆合金棒，其形状记忆合金棒的第一端穿过椭圆形孔，其形状记忆合金棒的第二端通过铰支座与所述第一钢板连接。

在一些实施例中，所述连接部件由所述外包钢端板向外伸出的第一竖向耳板和由所述第一钢板向外伸出的第二竖向耳板组成，第一竖向耳板远离所述外包钢端板的第一端与第二竖向耳板远离所述第一钢板的第一端之间通过轴销转动连接。

在一些实施例中，所述U型钢为两个，沿着所述外包钢端板的宽度方向对称设置，且每个所述U型钢的横面上沿着宽度方向对称设有两个所述椭圆形孔，所述形状记忆合金棒为四根，其每根所述形状记忆合金棒穿过相对应的每个所述椭圆形孔后，由挡块固定。

与现有技术相比，本实用新型的主要有益效果在于：

本实用新型提供的一种基于形状记忆合金和自攻螺钉的工程竹梁柱自复位节点，具有良好的转动能力，对称布置的四根形状记忆合金棒材使节点在发生转动变形后具有良好的自复位能力，可实现工程竹框架结构中的理想铰接和自复位功能。

形状记忆合金棒材一侧通过铰支座与节点钢板连接，一侧通过挡块固定，能够确保形状记忆合金棒材只承受拉力，不承受压力和弯矩、扭矩，从而充分发挥形状记忆合金棒材受拉时的形状记忆效应和超弹特性。

利用自攻螺钉在横纹方向锁紧力强的优点能够有效改善节点的横纹劈裂破坏问题，同时能够避免在工程竹构件上预钻孔，提高了装配化施工效率。

本实用新型可用于工程竹结构中对抗震性能、自复位性能有要求的重要节点部位。

附图说明：

图1揭示了本实用新型一实施例中，一种工程竹梁柱的自复位连接装置的立体结构装配图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图2的A-A剖面图；

图5为图2的B-B剖面图；

图6揭示了本实用新型一实施例中，形状记忆合金棒的装配主视图；

图7为图6的的装配俯视图；

图8揭示了本实用新型一实施例中，U型钢的俯视图；

图9揭示了本实用新型一实施例中，连接部件的装配主视图；

图10为图9的连接部件的装配俯视图。

在图示中：

1—第一工程竹构件，

2—第二工程竹构件，

3—外包钢组件，

31—外包钢翼缘板，

32—外包钢腹板，

33—外包钢端板，

34—第一钢板，

35—第一竖向耳板，

36—第二竖向耳板，

4—销轴，

5—自攻螺钉，

6—形状记忆合金棒，

62-挡块，

7—U形钢，

71—椭圆形孔，

8—铰支座。

具体实施方式：

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

参考图1并结合其他图2-图10，在某些实施例中的一种工程竹构件的自复位连接装置，两个相互垂直布置的第一工程竹构件1和第二工程竹构件2，在第一工程竹构件1和第二工程竹构件2之间设置自复位连接装置；其中，

自复位连接装置包括连接部件和形状记忆合金；连接部件和形状记忆合金设在第一工程竹构件1和第二工程竹构件2之间，且形状记忆合金设在连接部件的外侧。

优选的，在第一工程竹构件1的第一侧设有外包刚组件3，外包刚组件3包括包覆在第一工程竹构件1的第一侧的端面的外包钢端板33、包覆在第一工程竹构件1的第一侧的侧面的外包钢腹板32及包覆在第一工程竹构件1的第一侧的底面的外包钢翼缘板31。

优选的，所述外包钢腹板32和所述第一工程竹构件1之间通过自攻螺钉5连接。

优选的，外包刚组件3还包括与所述第二工程竹构件2连接的第一钢板34，在第一钢板34和所述外包钢端板33之间连接所述连接部件和所述形状记忆合金。

优选的，在所述外包钢端板33的外侧设有U型钢7，在U型钢7的横面上设有椭圆形孔71，所述形状记忆合金为形状记忆合金棒6，其形状记忆合金棒6的第一端穿过椭圆形孔71，其形状记忆合金棒6的第二端通过铰支座8与所述第一钢板34连接。

优选的，所述连接部件由所述外包钢端板33向外伸出的第一竖向耳板35和由所述第一钢板34向外伸出的第二竖向耳板36组成，第一竖向耳板35远离所述外包钢端板33的第一端与第二竖向耳板36远离所述第一钢板34的第一端之间通过轴销4转动连接。

优选的，所述U型钢7为两个，沿着所述外包钢端板33的宽度方向对称设置，且每个所述U型钢7的横面上沿着宽度方向对称设有两个所述椭圆形孔71，所述形状记忆合金棒6为四根，其每根所述形状记忆合金棒6穿过相对应的每个所述椭圆形孔71后，由挡块62固定。

在本实用新型的某一实施例中，第一工程竹构件1的截面尺寸可以为100mm×250mm，第二工程竹构件2的截面尺寸可以为180mm×250mm。第一工程竹构件1的外侧的外包钢翼缘板31、外包钢腹板32、外包钢端板33，以及第二工程竹构件2的侧面的第一钢板34，均采用8mm厚的Q235B等级钢板制作，第一竖向耳35和第二竖向耳36均采用16mm厚的Q235B等级钢板制作。

外包钢端板33上焊接两块对称的第一竖向耳板35，第一钢板34上焊接一块第二竖向耳36，第一竖向耳板35和第二竖向耳板36上均开有直径为22mm的圆孔，第二竖向耳板36伸入两块第一竖向耳板35的间隙中，三块耳板的圆孔对齐后，用直径20mm的销轴4连接固定。

第一工程竹构件1通过直径为12mm的自攻螺钉5与外包钢翼缘板31、外包钢腹板32固定，外包钢翼缘板31和外包钢腹板32在有自攻螺钉5的位置预钻孔，预钻孔的直径为13mm，以便自攻螺钉5穿过，从每侧钢腹板32上打入3个自攻螺钉，在与外包钢腹板32正交的方向上共计设置6个自攻螺钉，从第一工程竹构件1的下侧的外包钢翼缘板31上打入2个自攻螺钉5。

第二工程竹构件2通过8个直径为12mm的自攻螺钉5与侧面的第一钢板34固定，第一钢板34在有自攻螺钉5的位置预钻孔，预钻孔直径13mm。

在第一工程竹构件1的外侧的外包钢端板33上下各焊有一个U形钢7，U形钢7用6mm厚的Q235B等级钢板制作，用于与形状记忆合金棒材连接固定。

第一工程竹构件1和第二工程竹构件2之间设置四根直径10mm的形状记忆合金棒6，每根形状记忆合金棒6的一侧通过铰支座8与第二工程竹构件2的侧面的第一钢板34连接，一侧伸入U形钢7上开的椭圆形孔71中，通过挡块62与U形钢7连接固定。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求的限制。

Claims (7)

1.一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：两个相互垂直布置的第一工程竹构件(1)和第二工程竹构件(2)，在第一工程竹构件(1)和第二工程竹构件(2)之间设置自复位连接装置；其中，

自复位连接装置包括连接部件和形状记忆合金；连接部件和形状记忆合金设在第一工程竹构件(1)和第二工程竹构件(2)之间，且形状记忆合金设在连接部件的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：在第一工程竹构件(1)的第一侧设有外包刚组件(3)，外包刚组件(3)包括包覆在第一工程竹构件(1)的第一侧的端面的外包钢端板(33)、包覆在第一工程竹构件(1)的第一侧的侧面的外包钢腹板(32)及包覆在第一工程竹构件(1)的第一侧的底面的外包钢翼缘板(31)。

3.根据权利要求2所述的一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：所述外包钢腹板(32)和所述第一工程竹构件(1)之间通过自攻螺钉(5)连接。

4.根据权利要求3所述的一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：外包刚组件(3)还包括与所述第二工程竹构件(2)连接的第一钢板(34)，在第一钢板(34)和所述外包钢端板(33)之间连接所述连接部件和所述形状记忆合金。

5.根据权利要求4所述的一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：在所述外包钢端板(33)的外侧设有U型钢(7)，在U型钢(7)的横面上设有椭圆形孔(71)，所述形状记忆合金为形状记忆合金棒(6)，其形状记忆合金棒(6)的第一端穿过椭圆形孔(71)，其形状记忆合金棒(6)的第二端通过铰支座(8)与所述第一钢板(34)连接。

6.根据权利要求5所述的一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：所述连接部件由所述外包钢端板(33)向外伸出的第一竖向耳板(35)和由所述第一钢板(34)向外伸出的第二竖向耳板(36)组成，第一竖向耳板(35)远离所述外包钢端板(33)的第一端与第二竖向耳板(36)远离所述第一钢板(34)的第一端之间通过轴销(4)转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种工程竹梁柱的自复位连接装置，其特征在于：所述U型钢(7)为两个，沿着所述外包钢端板(33)的宽度方向对称设置，且每个所述U型钢(7)的横面上沿着宽度方向对称设有两个所述椭圆形孔(71)，所述形状记忆合金棒(6)为四根，其每根所述形状记忆合金棒(6)穿过相对应的每个所述椭圆形孔(71)后，由挡块(62)固定。

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