一种带有可更换消能键梁柱节点的框架结构的制作方法

本实用新型属于土木工程领域，涉及抗震与减震，具体涉及一种带有可更换消能键梁柱节点的框架结构。

背景技术：

将结构某部位强度削弱，或在该部位设置延性耗能构件，将削弱部位或耗能构件设置为可更换构件，并与主体结构通过方便拆卸的装置连接，即为带有可更换构件的结构体系。在地震作用下，结构将破坏集中于可更换构件，通过延性可更换构件发生塑性变形，耗散地震输入能量，保护主体结构不受破坏或只受微小破坏，地震作用后只需更换耗能构件即可恢复结构功能。

通过阻尼器有效的吸收和消耗地震能量，可以减轻或者调整结构的地震响应，有效的保护结构安全。在实现可恢复功能结构的这几种方法中，目前最具有可操作性的是可更换结构，在结构中设置可更换的结构构件，在强震时使结构的损伤主要集中在可更换构件，不仅可以利用其有效耗散地震输入结构能量，而且有利于震后对受损的可更换构件快速更换，尽快恢复结构的正常使用功能。

金属阻尼器尤其是软钢阻尼器是一种良好的减震隔震构件，金属阻尼器一般用低屈服点软钢制作，在大震作用时，阻尼器在主体结构发生塑性变形前首先进入屈服，其屈服荷载较低且相对稳定，同时具有足够的塑性变形能力，以吸收大量的地震能量。金属阻尼器有易加工、滞回性能稳定、易于更换、造价及维护费用低廉等优点，因此广泛应用于工程结构的抗震加固和维修领域。现有技术中公开了各种各样的带有金属阻尼器的梁柱节点，但是现有技术中的梁柱节点的阻尼耗能能力各有倾向，都不是很理想。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种带有弹簧弯曲软钢柱阻尼器的梁柱节点，以解决现有的梁柱节点的阻尼器耗能能力不足的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种带有可更换消能键梁柱节点的框架结构，包括框架梁和框架柱，所述的框架梁包括第一梁端和第二梁端，第一梁端固结在框架柱上，第一梁端和第二梁端之间安装有消能键；

所述的消能键包括弹簧、第一筒体、第二筒体、第一腔体和第二腔体；

所述的第一腔体为顶部开放的中空结构，第一腔体的顶部侧壁上设置有与第一梁端和第二梁端相连的第一连接片；第一腔体的底部封闭且封闭的底部加工有第一通孔；

所述的第二腔体为底部开放的中空结构，第二腔体的底部侧壁上设置有与第一梁端和第二梁端相连的第二连接片；第二腔体的顶部封闭且封闭的顶部加工有第二通孔；

所述的弹簧的一端固定在第一筒体的底部，弹簧的另一端固定在第二筒体的顶部；第一筒体的顶部穿过第一通孔位于第一腔体内，第二筒体的底部穿过第二通孔位于第二腔体内；第一腔体通过多个第一软钢杆件与第一筒体靠近顶部的侧壁相连，第二腔体通过多个第二软钢杆件与第二筒体靠近底部的侧壁相连。

本实用新型还具有如下区别技术特征：

所述的第一软钢杆件的一端固结在第一筒体靠近顶部的侧壁上，第一软钢杆件的另一端插在加工在第一腔体侧壁上的第一安装孔内；所述的第二软钢杆件的一端固结在第二筒体靠近底部的侧壁上，第二软钢杆件的另一端插在加工在第二腔体侧壁上的第二安装孔内。

所述的多个第一软钢杆件辐射状均匀布设在与第一筒体的中心轴线垂直的同一平面内，所述的多个第二软钢杆件辐射状均匀布设在与第二筒体的中心轴线垂直的同一平面内。

所述的第一筒体的底部和第二筒体的顶部均为封闭结构；所述的第一筒体的顶部和第二筒体的底部均为开放结构。

所述的第一连接片与第一梁端和第二梁端的上翼缘板相连，所述的第二连接片与第一梁端和第二梁端的下翼缘板相连。

所述的第一腔体和第二腔体的轴截面为正六边形。

所说的消能键为镜像对称结构，对称面为弹簧垂直于中心轴线的对称面。

所述的第一软钢杆件和第二软钢杆件均采用屈服强度为100MPa～ 190Mpa的低屈服点软钢制成。

所述的第一腔体和第二腔体均采用屈服强度为235MPa的普通钢制成。

所述的第一筒体和第二筒体均采用屈服强度为235MPa的普通钢制成。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

本实用新型的节点结构采用消能键可以更好的保护节点，使节点不发生破坏或者轻微破坏，吸收能量，发挥更好的耗能能力，使节点不发生破坏或者轻微破坏，保证整体结构的稳定。本本实用新型各部分构件加工制造工艺简单，经济效益高。本实用新型在消能键受力发生破坏后可以实现有效快速更换。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的主视结构示意图。

图3是本实用新型的右视结构示意图。

图4是本实用新型的俯视结构示意图。

图5是本实用新型的消能键的结构分解示意图。

图中各个标号的含义为：1-框架梁，2-框架柱，101-第一梁端，102-第二梁端，3-消能键，4-弹簧，5-第一筒体，6-第二筒体，7-第一腔体，8-第二腔体，9-第一连接片，10-第一通孔，11-第二连接片，12-第二通孔，13-第一软钢杆件，14-第二软钢杆件，15-第一安装孔，16-第二安装孔，17-高强螺栓。

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：

本实施例给出一种带有可更换消能键梁柱节点的框架结构，如图1至图5 所示，包括框架梁1和框架柱2，框架梁1包括第一梁端101和第二梁端102，第一梁端101固结在框架柱2上，第一梁端101和第二梁端102之间安装有消能键3；

消能键3包括弹簧4、第一筒体5、第二筒体6、第一腔体7和第二腔体8；

第一腔体7为顶部开放的中空结构，第一腔体7的顶部侧壁上设置有与第一梁端101和第二梁端102相连的第一连接片9；第一腔体7的底部封闭且封闭的底部加工有第一通孔10；

第二腔体8为底部开放的中空结构，第二腔体8的底部侧壁上设置有与第一梁端101和第二梁端102相连的第二连接片11；第二腔体8的顶部封闭且封闭的顶部加工有第二通孔12；

弹簧4的一端固定在第一筒体5的底部，弹簧4的另一端固定在第二筒体 6的顶部；第一筒体5的顶部穿过第一通孔10位于第一腔体7内，第二筒体6 的底部穿过第二通孔12位于第二腔体8内；第一腔体7通过多个第一软钢杆件13与第一筒体5靠近顶部的侧壁相连，第二腔体8通过多个第二软钢杆件 14与第二筒体6靠近底部的侧壁相连。

本实施例中，第一梁端(101)和第二梁端(102)之间安装有两个并排设置的消能键(3)，但是消能键(3)的个数不局限于两个，可以根据需要设置多个。

作为本实施例的一种具体方案，第一软钢杆件13的一端固结在第一筒体 5靠近顶部的侧壁上，第一软钢杆件13的另一端插在加工在第一腔体7侧壁上的第一安装孔15内；第二软钢杆件14的一端固结在第二筒体6靠近底部的侧壁上，第二软钢杆件14的另一端插在加工在第二腔体8侧壁上的第二安装孔16内。软钢杆件一端焊接，另一端插孔的连接方式能够很好地增强消能键 3整体的阻尼消能效果，比两端均焊接的方式的阻尼消能效果要更好一些。

作为本实施例的一种优选方案，多个第一软钢杆件13辐射状均匀布设在与第一筒体5的中心轴线垂直的同一平面内，多个第二软钢杆件14辐射状均匀布设在与第二筒体6的中心轴线垂直的同一平面内。本实施例中，第一软钢杆件13和第二软钢杆件14各为六个。

作为本实施例的一种优选方案，第一筒体5的底部和第二筒体6的顶部均为封闭结构；第一筒体5的顶部和第二筒体6的底部均为开放结构。便于增强消能键3整体的阻尼消能效果。

作为本实施例的一种优选方案，第一连接片9与第一梁端101和第二梁端 102的上翼缘板相连，第二连接片11与第一梁端101和第二梁端102的下翼缘板相连。连接时采用高强螺栓17进行连接。本实施例中，框架梁1和框架柱2均采用通过上翼缘板、下翼缘板和中间腹板组成的工字钢制成，但框架梁 1和框架柱2的具体形式不限于工字钢，以实际工程中的框架梁1和框架柱2 为准。

作为本实施例的一种优选方案，第一腔体7和第二腔体8的轴截面为正六边形，即正六边形拼接体。正六边形的结构更加稳固，也便于装卸软钢杆件。

作为本实施例的一种优选方案，消能键3为镜像对称结构，对称面为弹簧 4垂直于中心轴线的对称面。第一软钢杆件13和第二软钢杆件14的结构相同，第一腔体7和第二腔体8的结构相同，第一筒体5和第二筒体6的结构相同，不同之处在于仅仅是镜像安装。

作为本实施例的一种优选方案，第一软钢杆件13和第二软钢杆件14均采用屈服强度为100MPa～190Mpa的低屈服点软钢制成。第一腔体7和第二腔体8均采用屈服强度为235MPa的普通钢制成。第一筒体5和第二筒体6均采用屈服强度为235MPa的普通钢制成。

本实施例的框架结构，主要耗能部位在地震发生后，首先第一腔体7、第二腔体8、第一筒体5、第二筒体6、第一软钢杆件13和第二软钢杆件14以及中间的弹簧4产生耗能变形，保证结构自身不受破坏，震后即可进行拆卸和更换。本实施例的框架结构通过消能键的变形，耗散大量的能量，同时能在发生破坏后进行快速的更换，从来达到对结构的保护，实现安全和经济的目的。