CN217537315U - 一种带碟形弹簧和sma杆的耗能梁段 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，包括钢框架柱，钢框架柱的顶端一侧固接有工字钢梁，工字钢梁靠近钢框架柱的一端对称设有保护机构，保护机构位于工字钢梁内，保护机构内固接有T字钢，T字钢与工字钢梁的侧壁固接，T字钢的两侧分别对称固接有两个碟形弹簧，保护机构内设有两个SMA杆，SMA杆的一端与钢框架柱固接，SMA杆的另一端依次穿过保护机构的一侧、碟形弹簧、T字钢并与保护机构的另一侧固接。本实用新型构造简单，传力路径清晰，且具有装配式结构的优点。所有构件均可在预制厂加工完成，并在现场组装，大大降低了生产成本，提高了建设速度，震后及冲击后损伤可及时修复，因此可广泛应用于多发地震带的钢框架结构的梁段。

Description

一种带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段

技术领域

本实用新型涉及耗能梁段技术领域，特别是涉及一种带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段。

背景技术

现有的钢结构耗能梁柱节点多采用的是短梁、加劲肋和高强度螺栓等等，利用这些外加部件的特性来实现梁柱节点地震和冲击时的耗能作用。2021年06月22日国家知识产权局授权公布了“一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点”的实用新型专利(公告号为：CN113006574A)，该发明公开了一种楼板、双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段叠层连接的组合节点，属于结构工程技术领域，本发明的梁柱节点包括悬臂梁段、中间梁段、双向加劲刚性件、翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段、混凝土楼板和高强螺栓。梁柱节点的焊接部分在工厂内完成，焊接质量容易控制。在力学性能方面，双向加劲刚性件和翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的设置可以改变节点的刚度分布，从而提高节点处中性轴的高度，减小混凝土楼板的损伤，同时，节点的塑性损伤主要集中在翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段的腹板上，震后仅需拆卸高强螺栓并更换翼缘板外伸腹板剪切型可更换耗能梁段即可实现结构震后功能恢复。该技术方案的缺陷在于其主要耗能形式是通过加劲肋将传递到耗能梁段，对于加劲肋的强度要求较高，以保证能量的顺利传递。同时连接处的较好拼接也是其能正常传力的前提，对施工质量要求较高。

2021年06月15日国家知识产权局公布了“一种新型弯曲型可更换耗能梁段”的实用新型专利(公告号为：CN213448958U)，该实用新型公开了一种新型弯曲型可更换耗能梁段，包括耗能梁段，耗能梁段的两端分别水平连接有短梁，短梁水平连接框架梁，短梁的梁顶标高低于框架梁，耗能梁段两端短梁连接的框架梁的底部还对称设置有偏心支撑；将耗能梁段从整体弯曲屈服转变为短梁的剪切屈服，改善弯曲型耗能梁段的受力特性，提高其延性和耗能能力。该专利的缺陷在于对于剪切屈服短梁的抗剪性能有一定要求，当本身强度不足时，可能需要配一定弯起钢筋，一定程度上耗费施工时间，同时更换有一定难度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，包括钢框架柱，所述钢框架柱的顶端一侧固接有工字钢梁，所述工字钢梁靠近所述钢框架柱的一端对称设有保护机构，所述保护机构位于所述工字钢梁内，所述保护机构内固接有T字钢，所述T字钢与所述工字钢梁的侧壁固接，所述T字钢的两侧分别对称固接有两个碟形弹簧，所述保护机构内设有两个SMA杆，所述SMA杆的一端与所述钢框架柱固接，所述SMA杆的另一端依次穿过所述保护机构的一侧、所述碟形弹簧、所述T字钢并与所述保护机构的另一侧固接。

优选的，所述保护机构包括分别与所述工字钢梁固接的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板与所述钢框架柱固接，所述第一盖板和所述第二盖板的外侧固接有外围保护壳，所述碟形弹簧分别固接在所述第一盖板与所述T字钢之间和所述第二盖板与所述T字钢之间。

优选的，所述SMA杆的一端穿过所述第一盖板并与所述钢框架柱固接，所述SMA杆的另一端与所述第二盖板固接。

优选的，所述钢框架柱靠近所述工字钢梁的一侧设有第一预留孔，所述第一预留孔与所述工字钢梁固接，所述钢框架柱靠近所述工字钢梁的一侧设有若干第二预留孔，所述第二预留孔与所述SMA杆固接。

优选的，所述第二预留孔对称固接在所述第一预留孔的两侧。

优选的，所述第一盖板、所述第二盖板和所述T字钢的腰板上分别对称设有两个通孔，两个所述通孔与所述第二预留孔的位置对应设置，所述SMA杆位于所述通孔内，所述碟形弹簧的两端分别与所述通孔固接。

优选的，所述工字钢梁远离所述第二盖板的一侧等间隔固接有若干加劲肋。

本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型的碟形弹簧，其产生变形既起到耗能作用，其变形产生的力又能在荷载结束后起到自复位的效果；采用SMA杆，保证结构的变形不至于过大，同时也为自复位起了作用；构造与制作工艺简单，施工方便，SMA杆和碟形弹簧拆卸安装方便，允许变形范围大，震后节点无需修复，耐久性和抗疲劳性能好，综合经济效益高。综上所述，本实用新型的带SMA杆和碟形弹簧的耗能梁段在地震荷载作用下具有良好的耗能性能和一定的自复位能力，允许变形范围大，往复荷载行为对称，震后及冲击过后结构梁柱及节点均不会损坏，且构造简单，生产安装简便，具有装配式结构的优点，结构中的SMA杆和碟形弹簧可更换，经济效益较高。

本实用新型构造简单，传力路径清晰，且具有装配式结构的优点。所有构件均可在预制厂加工完成，并在现场组装，大大降低了生产成本，提高了建设速度，震后及冲击后损伤可及时修复，因此可广泛应用于多发地震带的钢框架结构的梁段。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为外围保护壳的结构示意图；

图4为第一预留孔与第二预留孔的结构示意图；

其中：1、钢框架柱；2、工字钢梁；3、第一盖板；4、碟形弹簧；5、T字钢；6、加劲肋；7、SMA杆；8、第一预留孔；9、第二预留孔；10、外围保护壳；11、第二盖板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-4，本实用新型提供一种带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，包括钢框架柱1，钢框架柱1的顶端一侧固接有工字钢梁2，工字钢梁2靠近钢框架柱1的一端对称设有保护机构，保护机构位于工字钢梁2内，保护机构内固接有T字钢5，T字钢5与工字钢梁2的侧壁固接，T字钢5的两侧分别对称固接有两个碟形弹簧4，保护机构内设有两个SMA杆7，SMA杆7的一端与钢框架柱1固接，SMA杆7的另一端依次穿过保护机构的一侧、碟形弹簧4、T字钢5并与保护机构的另一侧固接。

本实用新型的碟形弹簧4，其产生变形既起到耗能作用，其变形产生的力又能在荷载结束后起到自复位的效果；采用SMA杆7，保证结构的变形不至于过大，同时也为自复位起了作用；构造与制作工艺简单，施工方便，SMA杆7和碟形弹簧4拆卸安装方便，允许变形范围大，震后节点无需修复，耐久性和抗疲劳性能好，综合经济效益高。综上所述，本实用新型的带SMA杆和碟形弹簧的耗能梁段在地震荷载作用下具有良好的耗能性能和一定的自复位能力，允许变形范围大，往复荷载行为对称，震后及冲击过后结构梁柱及节点均不会损坏，且构造简单，生产安装简便，具有装配式结构的优点，结构中的SMA杆7和碟形弹簧4可更换，经济效益较高。

进一步优化方案，保护机构包括分别与工字钢梁2固接的第一盖板3和第二盖板11，第一盖板3与钢框架柱1固接，第一盖板3和第二盖板11的外侧固接有外围保护壳10，碟形弹簧4分别固接在第一盖板3与T字钢5之间和第二盖板11与T字钢5之间。

第一盖板3与钢框架柱1接触的一侧通过螺栓进行固定，第一盖板3与工字钢梁2的连接处通过焊接进行固接，第二盖板11与工字钢梁2的连接处通过焊接进行固定。

进一步优化方案，SMA杆7的一端穿过第一盖板3并与钢框架柱1固接，SMA杆7的另一端与第二盖板11固接。

进一步优化方案，钢框架柱1靠近工字钢梁2的一侧设有第一预留孔8，第一预留孔8与工字钢梁2固接，钢框架柱1靠近工字钢梁2的一侧设有若干第二预留孔9，第二预留孔9与SMA杆7固接。

进一步优化方案，第二预留孔9对称固接在第一预留孔8的两侧。

进一步优化方案，第一盖板3、第二盖板11和T字钢5的腰板上分别对称设有两个通孔，两个通孔与第二预留孔9的位置对应设置，SMA杆7位于通孔内，通孔的直径为5mm，碟形弹簧4的两端分别与通孔固接。

进一步优化方案，工字钢梁2远离第二盖板11的一侧等间隔固接有若干加劲肋6。

本实用新型带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段的组装步骤包括：

1、预制空心的钢框架柱1、预制T字钢5、工字钢梁2、预制钢结构外围保护壳10、第一盖板3、第二盖板11、碟形弹簧4、高强摩擦型螺栓，在空心的钢框架柱1对应正确位置开设第一预留孔8和第二预留孔9以置入工字钢梁2、SMA杆7及第一盖板3，在第一盖板3、第二盖板11、T字钢5处同样开设通孔以穿过SMA杆7；

2、将两侧共4个碟形弹簧4嵌入并与第一盖板3和第二盖板11焊接，接着将外围保护壳10焊接在第一盖板3和第二盖板11的外侧，同时将碟形弹簧4另一端嵌入于已用螺栓固定在工字钢梁2的T字钢5上，另一侧同样用4个碟形弹簧4分别嵌入T字钢5、第一盖板3和第二盖板11并焊接；

3、将工字钢梁2穿过钢框架柱1的第一预留孔8，同时将SMA杆7穿过第二预留孔9，其首尾两端分别焊接于第二预留孔9处与第二盖板11处；

4、在工字钢梁2上焊接加劲肋6以保证其稳定性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，其特征在于：包括钢框架柱(1)，所述钢框架柱(1)的顶端一侧固接有工字钢梁(2)，所述工字钢梁(2)靠近所述钢框架柱(1)的一端对称设有保护机构，所述保护机构位于所述工字钢梁(2)内，所述保护机构内固接有T字钢(5)，所述T字钢(5)与所述工字钢梁(2)的侧壁固接，所述T字钢(5)的两侧分别对称固接有两个碟形弹簧(4)，所述保护机构内设有两个SMA杆(7)，所述SMA杆(7)的一端与所述钢框架柱(1)固接，所述SMA杆(7)的另一端依次穿过所述保护机构的一侧、所述碟形弹簧(4)、所述T字钢(5)并与所述保护机构的另一侧固接。

2.根据权利要求1所述的带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，其特征在于：所述保护机构包括分别与所述工字钢梁(2)固接的第一盖板(3)和第二盖板(11)，所述第一盖板(3)与所述钢框架柱(1)固接，所述第一盖板(3)和所述第二盖板(11)的外侧固接有外围保护壳(10)，所述碟形弹簧(4)分别固接在所述第一盖板(3)与所述T字钢(5)之间和所述第二盖板(11)与所述T字钢(5)之间。

3.根据权利要求2所述的带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，其特征在于：所述SMA杆(7)的一端穿过所述第一盖板(3)并与所述钢框架柱(1)固接，所述SMA杆(7)的另一端与所述第二盖板(11)固接。

4.根据权利要求3所述的带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，其特征在于：所述钢框架柱(1)靠近所述工字钢梁(2)的一侧设有第一预留孔(8)，所述第一预留孔(8)与所述工字钢梁(2)固接，所述钢框架柱(1)靠近所述工字钢梁(2)的一侧设有若干第二预留孔(9)，所述第二预留孔(9)与所述SMA杆(7)固接。

5.根据权利要求4所述的带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，其特征在于：所述第二预留孔(9)对称固接在所述第一预留孔(8)的两侧。

6.根据权利要求5所述的带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，其特征在于：所述第一盖板(3)、所述第二盖板(11)和所述T字钢(5)的腰板上分别对称设有两个通孔，两个所述通孔与所述第二预留孔(9)的位置对应设置，所述SMA杆(7)位于所述通孔内，所述碟形弹簧(4)的两端分别与所述通孔固接。

7.根据权利要求6所述的带碟形弹簧和SMA杆的耗能梁段，其特征在于：所述工字钢梁(2)远离所述第二盖板(11)的一侧等间隔固接有若干加劲肋(6)。

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