CN220117469U - 带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型用于结构工程抗震领域，具体涉及一种带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱‑钢梁节点。在每个预制RC柱的一侧安装RC柱连接板，两个相对应预制RC柱上的RC柱连接板相对平行设置，RC柱连接板之间设置H型钢梁，每个预制RC柱的RC柱连接板和H型钢梁的上翼缘相对应端上表面之间用角钢连接，每个RC柱连接板与H型钢梁的下翼缘相对应端之间通过两级防屈曲阻尼器连接，第一级屈曲阻尼器为两个对称设置于腹板两侧的下翼缘上方，第二级屈曲阻尼器为两个与第一级屈曲阻尼器对称设置于下翼缘的下方。本实用新型能够解决RC柱‑钢梁节点整体结构变形易集中、残余变形大、层间位移分布不均匀等抗震韧性问题。

Description

带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点

技术领域

本实用新型用于结构工程抗震领域，具体涉及一种带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点。

背景技术

装配式钢筋混凝土(RC)柱-钢梁框架结构因具有构件工厂化生产、施工周期短、自重轻、抗震性能好等优点得到重视并在欧美国家得到广泛应用。其中，RC柱-钢梁节点是装配式RC柱-钢梁框架结构中关键部位，其性能可靠和稳定对整体结构的安全起着至关重要的作用。目前，国内外学者提出了不同形式的RC柱-钢梁节点。例如，T.M.SHEIKH和G.PARRA-MONTESINOS等人提出的梁贯通性装配式RC柱-钢梁节点；陆铁坚等人提出基于端板螺栓连接的钢-混凝土组合梁与混凝土柱节点；李升才等人提出了蜂窝钢梁-焊接环式箍筋混凝土柱节点。然而，上述RC柱-钢梁节点构造形式在节点受力性能和施工操作等方面仍在一定的局限性。进而，学者们提出了新型的RC柱-钢梁节点。例如，郭子雄等人提出一种装配式RC柱-钢梁框架节点；蓝钦宇等人提出一种螺栓连接的RC柱-钢梁组合框架节点；杜新喜等人提出一种外包钢管的装配式RC柱-钢梁节点。然而，上述RC柱-钢梁节点的耗能能力及可恢复性能仍具有提升空间。进而，学者们提出具有自复位功能的RC柱-钢梁节点。例如，冯世强提出一种可修复装配式RC柱-钢梁梁柱节点以及施工方法。然而，上述RC柱-钢梁节点未考虑解决整体结构变形易集中、残余变形大、层间位移分布不均匀等抗震韧性问题。

为了提升装配式RC柱-钢梁框架结构的抗震韧性，多级受力构件或减震装置可以被应用于装配式RC柱-钢梁框架结构的梁柱节点中，目前该研究集中于装配式RC框架结构中或者梁柱节点上。例如，李爱群等人提出一种摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板组合而成的两阶段受力装配式框架梁-柱节点，被证明多级受力装配式框架梁-柱节点具有较好的减震性能，同时具有减少损伤集中和易修复的优点。然而，多级受力构件或减震装置还未被应用于装配式RC柱-钢梁框架节点中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于抗震韧性需求的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，为提高装配式RC框架结构的抗震韧性和进一步推广应用提供技术支撑，能够解决RC柱-钢梁节点整体结构变形易集中、残余变形大、层间位移分布不均匀等抗震韧性问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，在每个预制RC柱的一侧，RC柱连接板通过预埋锚栓固定安装于预制RC柱的侧立面，两个相对应预制RC柱上的RC柱连接板相对平行设置；两个相对应预制RC柱的RC柱连接板之间设置H型钢梁，H型钢梁为上下相对的上翼缘、下翼缘之间通过腹板一体连接结构，上翼缘、下翼缘均为水平设置，腹板为竖直设置，每个预制RC柱的RC柱连接板和H型钢梁的上翼缘相对应端上表面之间用角钢分别通过第一螺栓和第二螺栓连接，每个RC柱连接板与H型钢梁的下翼缘相对应端之间通过两级防屈曲阻尼器连接，第一级屈曲阻尼器为两个对称设置于腹板两侧的下翼缘上方，第二级屈曲阻尼器为两个与第一级屈曲阻尼器对称设置于下翼缘的下方。

所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，每个第一级屈曲阻尼器为水平板和向上的竖直板组合成直角形一体结构，其中：第一级防屈曲阻尼器的竖直板与RC柱连接板通过第三螺栓相连；在所述水平板一端安装圆钢芯，水平的圆钢芯的一端插入水平板且与水平板通过螺纹连接，水平的圆钢芯另一端设有带标准螺栓孔连接板，水平的带标准螺栓孔连接板下表面与下翼缘相应上表面之间设置刚性垫块，刚性垫块焊接于下翼缘的上表面，刚性垫块带有与第四螺栓匹配的螺纹孔，带标准螺栓孔连接板与刚性垫块通过第四螺栓连接。

所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，圆钢芯的一端用螺纹与内置螺纹孔的第一级防屈曲阻尼器相连并预紧，圆钢芯的另一端与带标准螺栓孔连接板焊接。

所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，每个第二级屈曲阻尼器为水平板和向下的竖直板组合成直角形一体结构，其中：第二级防屈曲阻尼器的竖直板与RC柱连接板通过第三螺栓相连；在所述水平板一端安装圆钢芯，水平的圆钢芯的一端插入水平板且与水平板通过螺纹连接，水平的圆钢芯另一端设有带槽型螺栓孔连接板，水平的带槽型螺栓孔连接板上表面与下翼缘相应下表面之间设置刚性垫块，刚性垫块焊接于下翼缘的下表面，刚性垫块带有与第五螺栓匹配的螺纹孔，带槽型螺栓孔连接板与刚性垫块通过第五螺栓连接。

所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，圆钢芯的一端用螺纹与内置螺纹孔的第二级防屈曲阻尼器相连并预紧，圆钢芯的另一端与带槽型螺栓孔连接板焊接。

所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，带槽型螺栓孔连接板的槽型螺栓孔宽度等于标准螺栓孔径d，槽型螺栓孔长度为d+2l，l为第五螺栓与槽型螺栓孔两端之间的距离，即槽型螺栓孔长度减去标准螺栓孔径再除以2的尺寸为l；预制RC柱和H型钢梁相对应端面之间预留空隙，空隙尺寸与槽型螺栓孔长度减去标准螺栓孔径再除以2的尺寸l相同。

本实用新型的设计思想是：

本实用新型将钢筋混凝土(RC)柱和H型钢梁用角钢和两级防屈曲阻尼器相连，形成装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，两个预制RC柱之间沿竖向相对平行设置RC柱连接板，RC柱连接板与H型钢梁的上翼缘之间通过带螺栓的角钢连接，RC柱连接板与H型钢梁的下翼缘之间通过两级防屈曲阻尼器连接。

为了实现两级防屈曲阻尼器与预制RC柱和钢梁节点共同作用，本实用新型采用带两级防屈曲阻尼器，通过一端连接在预制RC柱上，另一端连接在H型钢梁上。本实用新型研发一种新型两阶段屈服的钢阻尼器，该阻尼器是由两部分组成，其中一部分是带标准螺栓孔的防屈曲阻尼器，另一部分是带槽型螺栓孔的防屈曲阻尼器。为了实现预制RC柱和钢梁节点的两级屈服机制，将防屈曲阻尼器底端用螺栓连接在预制RC柱上；将防屈曲阻尼器顶端的一部分用标准孔螺栓完全固定在钢梁下翼缘上，在小震荷载作用下该部分阻尼器发生塑性变形，吸收地震能力并限制结构的位移，起到分散荷载的作用，进而实现第一级屈服机制；另一部分用槽孔的螺栓固定在钢梁下翼缘上允许防屈曲阻尼器在槽孔内水平向自由运动，一旦装配式预制RC柱和H型钢梁节点变形过大引起防屈曲阻尼器在槽孔内水平向受限运动，当大震荷载作用下该部分阻尼器发生塑性变形，继续分散和吸收地震荷载，实现第二级屈服机制。

与现有技术相比，本实用新型的优点及有益效果是：

1、本实用新型设计了一种装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，用角钢和两级防屈曲阻尼器通过螺栓连接将预制RC柱和H型钢梁组装为一体，该装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点具有构造简单、施工便捷、传力明确、满足抗震韧性需求的优点。

2、本实用新型涉及的一种带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，适用于低层和多层的框架结构，解决了传统RC框架装配式梁柱节点构造复杂、传力路径不明确、施工不便捷、耗能能力不足和不满足抗震韧性需求等问题。同时，通过设置两级防屈曲阻尼器，能够解决RC框架装配式结构在大震荷载作用下整体结构残余变形易集中以及结构残余位移过大等问题。

附图说明

图1是本实用新型的整体立面图。

图2是图1中的A-A剖面图。

图3是图1中的B-B剖面图。

图4是图1中的C-C剖面图。

图5是图1中的D-D剖面图。

图6是图1中的E-E剖面图。

附图标记如下：1－预制RC柱；2－H型钢梁；3－角钢；4－第一螺栓；5－第二螺栓；6－RC柱连接板；7－预埋锚栓；8－空隙；9－第一级防屈曲阻尼器；10－第三螺栓；11－第二级防屈曲阻尼器；12－圆钢芯；13－刚性垫块；14－标准螺栓孔；15－槽型螺栓孔；16－带标准螺栓孔连接板；17－带槽型螺栓孔连接板；18－腹板；19－上翼缘；20－下翼缘；21－第四螺栓；22－第五螺栓；d－标准螺栓孔径；l－槽型螺栓孔长度减去标准螺栓孔径再除以2的尺寸。

具体实施方式

下面将结合本实用新型具体实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的方法进行清楚、完整的描述。

如图1-图6所示，本实用新型提出一种带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，主要包括预制RC柱1、H型钢梁2、角钢3、第一螺栓4、第二螺栓5、RC柱连接板6、预埋锚栓7、空隙8、第一级防屈曲阻尼器9、第三螺栓10、第二级防屈曲阻尼器11、圆钢芯12、刚性垫块13、标准螺栓孔14、槽型螺栓孔15、带标准螺栓孔连接板16、带槽型螺栓孔连接板17、腹板18、上翼缘19、下翼缘20、第四螺栓21、第五螺栓22等，具体结构如下：

如图1所示，本实用新型带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点的整体构造立面图。

具体而言，在每个预制RC柱1的一侧，RC柱连接板6通过预埋锚栓7固定安装于预制RC柱1的侧立面，两个相对应预制RC柱1上的RC柱连接板6相对平行设置，预埋锚栓7长度应符合《钢筋混凝土结构设计规范》的要求；两个相对应预制RC柱1的RC柱连接板6之间设置H型钢梁2，H型钢梁2为上下相对的上翼缘19、下翼缘20之间通过腹板18一体连接结构，上翼缘19、下翼缘20均为水平设置，腹板18为竖直设置，每个预制RC柱1的RC柱连接板6和H型钢梁2的上翼缘19相对应端上表面之间用角钢3分别通过第一螺栓4和第二螺栓5连接，每个RC柱连接板6与H型钢梁2的下翼缘20相对应端之间通过两级防屈曲阻尼器(第一级屈曲阻尼器9、第二级屈曲阻尼器11)连接，第一级屈曲阻尼器9为两个对称设置于腹板18两侧的下翼缘20上方，第二级屈曲阻尼器11为两个与第一级屈曲阻尼器9对称设置于下翼缘20的下方。

每个第一级屈曲阻尼器9为水平板和向上的竖直板组合成直角形一体结构，其中：第一级防屈曲阻尼器9的竖直板与RC柱连接板6通过第三螺栓10相连，第三螺栓10的长度应符合《钢结构设计规范》的要求；在所述水平板一端安装圆钢芯12，水平的圆钢芯12的一端插入水平板且与水平板通过螺纹连接，水平的圆钢芯12另一端设有带标准螺栓孔连接板16，水平的带标准螺栓孔连接板16下表面与下翼缘20相应上表面之间设置刚性垫块13，刚性垫块13焊接于下翼缘20的上表面，标准螺栓孔径为d，刚性垫块13带有与第四螺栓21匹配的螺纹孔，带标准螺栓孔连接板16与刚性垫块13通过第四螺栓21连接。

每个第二级屈曲阻尼器11为水平板和向下的竖直板组合成直角形一体结构，其中：第二级防屈曲阻尼器11的竖直板与RC柱连接板6通过第三螺栓10相连，第三螺栓10的长度应符合《钢结构设计规范》的要求；在所述水平板一端安装圆钢芯12，水平的圆钢芯12的一端插入水平板且与水平板通过螺纹连接，水平的圆钢芯12另一端设有带槽型螺栓孔连接板17，水平的带槽型螺栓孔连接板17上表面与下翼缘20相应下表面之间设置刚性垫块13，刚性垫块13焊接于下翼缘20的下表面，刚性垫块13带有与第五螺栓22匹配的螺纹孔，带槽型螺栓孔连接板17与刚性垫块13通过第五螺栓22连接。

带槽型螺栓孔连接板17的槽型螺栓孔宽度等于标准螺栓孔径d，槽型螺栓孔长度为d+2l，l为第五螺栓22与槽型螺栓孔两端之间的距离，即槽型螺栓孔长度减去标准螺栓孔径再除以2的尺寸为l。预制RC柱1和H型钢梁2相对应端面之间需要预留空隙8，空隙8尺寸与槽型螺栓孔长度减去标准螺栓孔径再除以2的尺寸l相同。

如图2所示，本实用新型带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点的A-A剖面图。

具体而言，预制RC柱1的截面配筋按照《混凝土结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》等进行计算；RC柱连接板6通过预埋锚栓7与预制RC柱1相连，RC柱连接板6可以突出预制RC柱也可以不突出预制RC柱，根据实际需求进行选择；角钢3分别通过第一螺栓4和第二螺栓5与RC柱连接板6和H型钢梁2的上翼缘19相连，角钢材料等级和厚度按照《混凝土结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》等进行计。

如图3所示，本实用新型带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点的B-B剖面图。

具体而言，第一级防屈曲阻尼器9内部装有圆钢芯12，圆钢芯12的一端用螺纹与内置螺纹孔的第一级防屈曲阻尼器9相连并预紧，圆钢芯12的另一端与水平的带标准螺栓孔连接板16焊接，带标准螺栓孔连接板16和焊接在下翼缘20上表面的刚性垫块13通过第四螺栓21相连。

如图4所示，本实用新型带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点的C-C剖面图。

具体而言，第二级防屈曲阻尼器11内部装有圆钢芯12，圆钢芯12的一端用螺纹与内置螺纹孔的第二级防屈曲阻尼器11相连并预紧，圆钢芯12的另一端与水平的带槽型螺栓孔连接板17焊接，带槽型螺栓孔连接板17和焊接在下翼缘20下表面的刚性垫块13通过第五螺栓22相连；带槽型螺栓孔连接板17允许第五螺栓22发生一定的水平位移，槽型螺栓孔的大小根据实际节点进行计算。

如图5-图6所示，本实用新型带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点的D-D、E-E剖面图。

具体而言，上翼缘19和RC柱连接板6用角钢3通过第一螺栓4和第二螺栓5相连；第一级防屈曲阻尼器9和第二级防屈曲阻尼器11一端的竖直板用第三螺栓10与RC柱连接板6相连，第一级防屈曲阻尼器9上圆钢芯12一端的带标准螺栓孔连接板16用第四螺栓21与刚性垫块13相连，第二级防屈曲阻尼器11上圆钢芯12一端的带槽型螺栓孔连接板17用第五螺栓22与刚性垫块13相连。

如图1-图6所示，本实用新型带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点的安装过程如下：

(1)将RC柱连接板6通过预埋锚栓7安装在预制RC柱1上，采用角钢3通过第一螺栓4和第二螺栓5将RC柱连接板6和H型钢梁2的上翼缘19进行连接；

(2)将圆钢芯12安装在第一级防屈曲阻尼器9和第二级防屈曲阻尼器11内部，第一级防屈曲阻尼器9和第二级防屈曲阻尼器11分别与带标准螺栓孔连接板16和带槽型螺栓孔连接板17焊接，将刚性垫块13分别焊接在下翼缘20的上下表面；

(3)将带有圆钢芯12的第一级防屈曲阻尼器9和第二级防屈曲阻尼器11一端的竖直板用第三螺栓10与RC柱连接板6相连；

(4)将带标准螺栓孔连接板16的第一级防屈曲阻尼器9用第四螺栓21相连，将带槽型螺栓孔连接板17的第二级防屈曲阻尼器11用第五螺栓22相连；

(5)按照上述步骤便组装成带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点。

结果表明，本实用新型能够解决RC柱-钢梁节点整体结构变形易集中、残余变形大、层间位移分布不均匀等抗震韧性问题。

Claims (6)

1.一种带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，其特征在于，在每个预制RC柱的一侧，RC柱连接板通过预埋锚栓固定安装于预制RC柱的侧立面，两个相对应预制RC柱上的RC柱连接板相对平行设置；两个相对应预制RC柱的RC柱连接板之间设置H型钢梁，H型钢梁为上下相对的上翼缘、下翼缘之间通过腹板一体连接结构，上翼缘、下翼缘均为水平设置，腹板为竖直设置，每个预制RC柱的RC柱连接板和H型钢梁的上翼缘相对应端上表面之间用角钢分别通过第一螺栓和第二螺栓连接，每个RC柱连接板与H型钢梁的下翼缘相对应端之间通过两级防屈曲阻尼器连接，第一级屈曲阻尼器为两个对称设置于腹板两侧的下翼缘上方，第二级屈曲阻尼器为两个与第一级屈曲阻尼器对称设置于下翼缘的下方。

2.按照权利要求1所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，其特征在于，每个第一级屈曲阻尼器为水平板和向上的竖直板组合成直角形一体结构，其中：第一级防屈曲阻尼器的竖直板与RC柱连接板通过第三螺栓相连；在所述水平板一端安装圆钢芯，水平的圆钢芯的一端插入水平板且与水平板通过螺纹连接，水平的圆钢芯另一端设有带标准螺栓孔连接板，水平的带标准螺栓孔连接板下表面与下翼缘相应上表面之间设置刚性垫块，刚性垫块焊接于下翼缘的上表面，刚性垫块带有与第四螺栓匹配的螺纹孔，带标准螺栓孔连接板与刚性垫块通过第四螺栓连接。

3.按照权利要求2所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，其特征在于，圆钢芯的一端用螺纹与内置螺纹孔的第一级防屈曲阻尼器相连并预紧，圆钢芯的另一端与带标准螺栓孔连接板焊接。

4.按照权利要求1所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，其特征在于，每个第二级屈曲阻尼器为水平板和向下的竖直板组合成直角形一体结构，其中：第二级防屈曲阻尼器的竖直板与RC柱连接板通过第三螺栓相连；在所述水平板一端安装圆钢芯，水平的圆钢芯的一端插入水平板且与水平板通过螺纹连接，水平的圆钢芯另一端设有带槽型螺栓孔连接板，水平的带槽型螺栓孔连接板上表面与下翼缘相应下表面之间设置刚性垫块，刚性垫块焊接于下翼缘的下表面，刚性垫块带有与第五螺栓匹配的螺纹孔，带槽型螺栓孔连接板与刚性垫块通过第五螺栓连接。

5.按照权利要求4所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，其特征在于，圆钢芯的一端用螺纹与内置螺纹孔的第二级防屈曲阻尼器相连并预紧，圆钢芯的另一端与带槽型螺栓孔连接板焊接。

6.按照权利要求4所述的带两级防屈曲阻尼器的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点，其特征在于，带槽型螺栓孔连接板的槽型螺栓孔宽度等于标准螺栓孔径d，槽型螺栓孔长度为d+2l，l为第五螺栓与槽型螺栓孔两端之间的距离，即槽型螺栓孔长度减去标准螺栓孔径再除以2的尺寸为l；预制RC柱和H型钢梁相对应端面之间预留空隙，空隙尺寸与槽型螺栓孔长度减去标准螺栓孔径再除以2的尺寸l相同。