一种复合耗能钢结构梁柱节点

1.本实用新型属于建筑结构工程抗震与减震技术领域，尤其涉及一种复合耗能钢结构梁柱节点。


背景技术：

2.梁柱节点是钢框架结构中重要的组成构件，现行建筑规范中对节点的设计理念为“强节点、弱构件”，抗震设防目标为“小震不坏、中震可修、大震不倒”，为使建筑结构满足上述抗震条件，在一定程度上必须满足框架钢结构的节点在地震作用下不产生较大的塑性变形。目前，人们在借鉴许多房屋震害实例的基础上，越来越重视建筑结构的隔震和减震技术，为满足消能减震的要求，一般会在建筑的重要结构部位安装耗能装置，借助其进一步耗散地震对建筑结构产生的作用力，从而减小结构主体的破坏，减少经济损失和人员伤亡。
3.对于传统的普通焊接和螺栓连接的钢结构梁柱节点，在受到较大的地震作用时，由于节点的塑形转动能力不足，结构在震后会产生一定的残余变形，降低其原有的稳定性和承载能力，增加维修的难度和经济成本，甚至会因节点震后损伤过大，造成节点无法修复和结构坍塌。
4.近年来，我国对建筑结构传统梁柱节点的抗震措施，主要有以下三种形式，但均存在一定的缺陷：
5.一是将梁柱节点制成狗骨式和腹板开洞式，即通过削弱钢梁的上下翼缘和腹板，使得塑性铰远离梁柱节点焊缝处，从而增大结构延性，避免发生焊缝处脆性破坏。但是梁柱节点在承受地震作用后，该构件会在一定程度上发生严重变形，此时便急需更换钢梁以保证建筑结构抗震强度，不仅造成修复困难，还会增加经济成本。
6.二是在梁柱节点处安置一定数目的阻尼器来耗散地震传递给结构的能量，如摩擦阻尼器、粘滞阻尼器等。但由于阻尼器在承受地震振动后，已发挥对结构的减震耗能作用，故在对建筑结构进行震后检测加固时，无法精确判断该阻尼器的损坏程度，进而影响对结构的抗震效能。另外，在节点处安置阻尼器，还会占据结构的大量空间，减少建筑的空间利用率。
7.三是将传统梁柱节点转换为耗能节点，大部分梁柱耗能节点是以普通钢材作为主要耗能材料，该节点虽然能发挥对地震能量的耗散作用，但在承受地震作用下的往复荷载时，会产生一定的塑性变形和疲劳损伤，甚至于发生钢材屈曲，此时，不仅会大大降低节点的使用寿命还会造成材料的使用浪费以及耗能能力的减少，从而增大建筑结构震害的可能性。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种复合耗能钢结构梁柱节点，可以有效提高节点的塑形转动能力；同时，通过充分利用新型抗震材料记忆合金和阻尼梁柱连接板的耗能能力，不仅可以减少建筑结构节点的震后损伤，还可以减小震后的修复难度和
成本。
9.一种复合耗能钢结构梁柱节点，包括框架柱、框架梁及设置在框架柱、框架梁间的阻尼梁柱连接板及装配式耗能组件，所述阻尼梁柱连接板通过螺栓连接在框架柱的翼缘与框架梁的腹板间；所述阻尼梁柱连接板与框架梁的腹板和框架柱的翼缘间设置有粘弹性材料层；所述装配式耗能组件设置在框架柱的翼缘与框架梁的翼缘间，包括槽钢、矩形连接板和套有弹簧的记忆合金螺杆，矩形连接板固定在槽钢的两腿间，槽钢的腰与框架柱的翼缘相互紧紧抵靠，并用螺栓连接固定；所述套有弹簧的记忆合金螺杆设置在矩形连接板两侧，套有弹簧的记忆合金螺杆一端与槽钢一个腿通过螺母锁紧连接，另一端穿过槽钢的另一个腿和框架梁的翼缘，通过螺母锁紧连接。
10.所述框架柱、框架梁均为h型钢。
11.所述阻尼梁柱连接板、框架梁腹板与框架柱一侧的翼缘上均开设有圆形的螺栓孔，阻尼梁柱连接板通过螺栓将框架柱和框架梁连接组成整体。
12.所述阻尼梁柱连接板呈l型。
13.所述阻尼梁柱连接板相对于框架梁腹板两侧对称布置。
14.所述粘弹性材料层是选用高分子阻尼材料橡胶。
15.所述矩形连接板与槽钢焊接固定，保证矩形连接板焊接的每一侧能与槽钢内部充分相抵，不留空隙。
16.所述矩形连接板相对于槽钢的焊接位置位于槽钢中心处，即与框架梁的腹板所在平面重合。
17.所述槽钢的腰上与框架柱连接的螺栓相对于矩形连接板对称布置。
18.所述套有弹簧的记忆合金螺杆相对于矩形连接板对称布置，弹簧的上下两侧与槽钢内部充分相抵。
19.本实用新型的有益效果是：
20.1.本实用新型提供的复合耗能钢结构梁柱节点使用记忆合金螺杆，其具有很好的耗能能力和变形恢复能力，允许变形范围大，耐腐蚀性和抗疲劳性能好。与普通钢材相比，记忆合金螺杆能够大大提高其使用寿命，具有很高的综合效益；同时，在记忆合金螺杆承受拉荷载时，阻尼系数不受影响，具有很好的自适应能力。
21.2.本实用新型提供的复合耗能钢结构梁柱节点使用粘弹性材料，是在传统梁柱节点螺栓连接的基础上，在与框架梁腹板和框架柱翼缘相接触一侧的阻尼梁柱连接板上粘结有粘弹性材料，制作和构造简单。在震后修复时，若材料发生一定程度上的磨损，只需要对粘结在梁柱连接板上的粘弹性材料进行重新更换粘结即可，或者进一步拧紧或更换螺栓，以保证框架梁腹板处的摩擦耗能和连接强度恢复至震前，操作方便快捷。
22.3.本实用新型综合利用复合耗能钢结构梁柱节点的装配式耗能组件和阻尼梁柱连接板，不仅能够在传统梁柱节点的基础上提高结构的稳定性和承载能力，充分减小节点在震后的残余变形，提高建筑的抗震性能，在一定程度上，还能够减少经济损失和人员伤亡。
23.4.本实用新型提供的复合耗能钢结构梁柱节点的各构件均可在工厂先进行焊接、打孔和装配，后运输至现场时，均可采用螺栓和螺母进行直接连接和安装，即实现施工现场的全装配连接，而无需其他复杂的操作手段，降低工人的技术要求，保证施工质量，充分提
高了施工效率，即使在震后需要对结构构件进行修复，也可以有效减少修复难度和经济成本。
附图说明
24.图1为本实用新型提供的复合耗能钢结构梁柱节点的主视图；
25.图2为本实用新型提供的复合耗能钢结构梁柱节点的右视图；
26.图3为本实用新型中装配式耗能组件的示意图；
27.其中，
28.1-框架柱，2-框架梁，3-阻尼梁柱连接板，4-槽钢，5-矩形连接板，6-记忆合金螺杆，7-弹簧，8-螺栓，9-螺母，10-粘弹性材料层，11-装配式耗能组件。
具体实施方式
29.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案和效果作详细描述。
30.如图1-2所示，一种复合耗能钢结构梁柱节点，包括框架柱1、框架梁2及设置在框架柱1、框架梁2间的阻尼梁柱连接板3及装配式耗能组件11，均可在工厂提前进行制作和打孔，最后在施工现场将框架梁2与框架柱1进行连接组成整体。所述框架柱1、框架梁2均为h型钢。所述阻尼梁柱连接板3通过螺栓8连接在框架柱1的翼缘与框架梁2的腹板间。所述阻尼梁柱连接板3、框架梁2腹板与框架柱1一侧的翼缘上均开设有圆形的螺栓8孔，阻尼梁柱连接板3通过螺栓8将框架柱1和框架梁2连接组成整体。
31.所述阻尼梁柱连接板3呈l型，两个侧面分别与框架柱1的翼缘和框架梁2的腹板连接，并相对于框架梁2腹板两侧对称布置。
32.所述阻尼梁柱连接板3与框架梁2的腹板和框架柱1的翼缘间设置有粘弹性材料层10。所述粘弹性材料层10粘结在阻尼梁柱连接板3与框架梁2的腹板和框架柱1的翼缘相接触的一侧。
33.所述粘弹性材料层10是选用高分子阻尼材料橡胶。当地震发生时，框架梁2相对于框架柱1产生一定程度的微动，此时可以利用粘弹性材料层10中粘弹性材料的弹性和粘性，在框架梁2的腹板和框架柱1的翼缘处均发挥一定的阻尼作用，从而耗散梁柱节点所承受的地震能量，减小结构的振动。
34.所述装配式耗能组件11设置在框架柱1的翼缘与框架梁2的翼缘间，如图3所示，包括槽钢4、矩形连接板5和套有弹簧7的记忆合金螺杆6，当框架梁2在地震作用下产生一定摆动时，该装置内的矩形连接板5、记忆合金螺杆6和弹簧7均可以同时进行耗能，能够将装置各构件的耗能能力发挥至最大，有效减少结构震后的残余变形，提高建筑结构的抗震能力。矩形连接板5固定在槽钢4的两腿间，所述矩形连接板5与槽钢4焊接固定，保证矩形连接板5焊接的每一侧能与槽钢4内部充分相抵，不留空隙。优选的，所述矩形连接板5相对于槽钢4的焊接位置位于槽钢4中心处，即与框架梁2的腹板所在平面重合，以简化在地震作用下节点的荷载传递路径，充分发挥矩形连接板5的耗能能力。槽钢4的腰与框架柱1的翼缘相互紧紧抵靠，并用螺栓8连接固定；且槽钢4腰上与框架柱1连接的螺栓8相对于矩形连接板5对称布置。所述套有弹簧7的记忆合金螺杆6设置在矩形连接板5两侧，套有弹簧7的记忆合金螺
杆6一端与槽钢4一个腿通过螺母9锁紧连接，另一端穿过槽钢4的另一个腿和框架梁2的翼缘，通过螺母9锁紧连接；槽钢4的两腿与相对应的框架梁2的翼缘处均留有与记忆合金螺杆6大小相同的孔。所述套有弹簧7的记忆合金螺杆6相对于矩形连接板5对称布置，弹簧7的上下两侧与槽钢4内部充分相抵，保证在承受地震荷载作用时，能及时有效地发挥弹簧7的反作用力。
35.在小震作用下，本实用新型提供的梁柱节点处于稳固连接的状态，能利用框架柱1的翼缘、框架梁2的腹板与阻尼梁柱连接板3之间的粘弹性材料层10和槽钢4内部的矩形连接板5进行初步耗能。在中大型地震作用下，框架梁2会相对于框架柱1发生一定程度的转动，此时，粘弹性材料层10会产生往复的剪切变形，充分发挥其摩擦耗能的能力，有效保护梁柱节点各构件的磨损和损耗。另外，当相对转动角度过大时，基于记忆合金螺杆6的装配式耗能组件11能够发挥其耗能能力，此时会带动框架梁2的翼缘外部一侧的记忆合金螺杆6受拉，另一侧套在记忆合金螺杆6上的弹簧7对框架梁2发挥其反作用力，两种受力相互协同作用共同进行耗能，以保护梁柱节点在地震作用下的稳定。
36.本实用新型提供的一种复合耗能钢结构梁柱节点的各构件均可在工厂先进行焊接、打孔和装配，后运输至现场时，采用螺栓8和螺母9进行直接连接和安装，实现施工现场的全装配连接，无需其他复杂的操作手段，降低工人的技术要求，保证施工质量，充分提高了施工效率，即使在震后需要对结构构件进行修复，也可以有效减少修复难度和经济成本。