一种带隔震支座的装配式CFST-RC柱转换节点及其施工方法

本发明属于钢结构与组合结构，尤其涉及一种带隔震支座的装配式cfst-rc柱转换节点及其施工方法。

背景技术：

1、近年来，我国大力推行装配式建筑，装配式建筑被视为我国建筑行业未来的重要发展方向，各地积极落实且大力发展装配式建筑，使我国装配式建筑加速发展。在大型公共基础设施的中底层结构装配式工程中，上层结构往往跨度大、层高较高，对承重结构的承载力要求较高；而下层结构往往层高较低，且与基础相接，耐久性需求高。因此，实际装配式工程中多采用上层为cfst(钢管混凝土)框架、下层为rc(钢筋混凝土)柱的结构形式，二者通过转换节点进行转换。

2、在地震作用下，结构会产生动力响应，使得结构产生较大的内力甚至发生破坏，且在震后还有残余变形过大、维修成本高等问题，因此在结构设计中常采用工程结构隔震技术。工程结构隔震是一种通过设置隔震装置将建筑结构与地面隔离的技术手段，使得建筑物能够相对自由地在隔震装置上移动，延长建筑结构的基本周期，从而避免结构共振效应。实际工程中，常在上层结构与下层结构或基础之间增加隔震层，安装隔震支座，使得上部结构与下部结构之间软连接。但传统的隔震支座大多为弹性体或仅采用铅芯进行耗能，耗能能力不足，且抗拉性能较差，在地震作用下易被拉坏，使得结构自复位性能差，易存在较大残余变形。

3、工程中常采用阻尼器进行减震耗能，在地震时产生阻尼力消耗地震产生的能量，减小结构中的应力。目前建筑结构工程中常采用的阻尼器有金属阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞液体阻尼器等，但上述阻尼器往往存在受温度影响较大、维护需求较大、频率敏感性较差、调节性差等问题。

4、因此，亟需设计一种设置有隔震支座的节点形式，同时兼具装配方便、施工难度低等特点，在满足强度、刚度、稳定性等安全性及正常使用需求的前提下提高节点及整体结构的变形性能和耗能能力，增强结构的抗震性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种带隔震支座的装配式cfst-rc柱转换节点及其施工方法。

2、这种带隔震支座的装配式cfst-rc柱转换节点，包括：隔震支座和阻尼装置，隔震支座包括形状记忆合金芯柱，形状记忆合金芯柱顶端浇筑在钢管混凝土柱内，形状记忆合金芯柱底端浇筑在钢筋混凝土柱内；

3、数个阻尼装置围绕形状记忆合金芯柱设置，阻尼装置包括电磁屏蔽筒和金属管，电磁屏蔽筒底端铰接在钢筋混凝土柱顶面，电磁屏蔽筒内壁设有筒状电磁铁，电磁屏蔽筒中心设有永磁体，金属管插在筒状电磁铁和永磁体之间，金属管顶端铰接在钢管混凝土柱底面。

4、作为优选，隔震支座包括橡胶隔震柱，橡胶隔震柱设于钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱之间，橡胶隔震柱套在形状记忆合金芯柱外侧；橡胶隔震柱包括钢板和橡胶片，钢板和橡胶片间隔设置，且均开设有供形状记忆合金芯柱穿过的芯孔。

5、作为优选，金属管底端固定设有橡胶环，筒状电磁铁内壁和永磁体外壁均设包裹有橡胶片，筒状电磁铁和永磁体的橡胶片之间形成金属管和橡胶环的竖向通道，橡胶环的环宽大于金属管管壁厚度，竖向通道的宽度小于等于橡胶环的环宽，金属管在竖向通道内滑动时，橡胶环和竖向通道两侧的橡胶片摩擦。

6、作为优选，从筒状电磁铁和永磁体的中央高度到上下端，橡胶片的厚度之间增大，竖向通道的宽度减小。

7、作为优选，电磁屏蔽筒顶部设有顶板和底板，底板封闭，顶板上开设有和金属管截面形状对应的开口，用于供金属管插入，环橡胶环和顶板之间、环橡胶环和底板之间分别设有复位弹簧，复位弹簧设于金属管外侧。

8、这种带隔震支座的装配式cfst-rc柱转换节点的施工方法，包括以下步骤：

9、s1：浇筑钢管混凝土柱并预埋第一竖向纵筋，底端预留部分空余；

10、s2：浇筑钢筋混凝土柱并预埋第二竖向纵筋，顶部安装钢套筒；

11、s3：隔震支座的上连接板上设置上开孔钢板，下连接板下方设置下开孔钢板；插入形状记忆合金芯柱，并在形状记忆合金芯柱两端螺纹连接上连接头和下连接头；

12、s4：将隔震支座和第一竖向纵筋锚固，钢管混凝土柱底部形成空腔；整体吊装后，隔震支座和第二竖向纵筋锚固，钢套筒内形成空腔；

13、s5：在上连接板和下连接板之间铰接安装阻尼装置；浇筑空腔。

14、作为优选，步骤s3中，隔震支座包括上连接板和下连接板；步骤s4中，上开孔钢板边缘和钢管混凝土柱的钢管底端内壁贴合，上开孔钢板、钢管和已浇筑的钢管混凝土柱内混凝土的底面之间形成空腔，下开孔钢板和钢筋混凝土柱顶端的钢套筒贴合，下开孔钢板、钢套筒和钢筋混凝土柱顶面也形成空腔。

15、作为优选，隔震支座包括上连接头和下连接头，上连接头和下连接头分别通过螺纹固定在形状记忆合金芯柱上下两端，并将上连接板、下连接板和隔震支座固定为一体，上连接头和下连接头外表面均设有锚固筋，上连接头和下连接头分别位于钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱的空腔中，步骤s5中，空腔浇筑后上连接头和下连接头分别和钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱浇筑为一体。

16、作为优选，第一竖向纵筋底端延伸至钢管混凝土柱的钢管下端以下，第一竖向纵筋底端贯穿上开孔钢板和上连接板，并在上连接板下方锚固；第二竖向纵筋顶端延伸至钢套筒上端以上，第二竖向纵筋顶端贯穿下开孔钢板和下连接板，并在下连接板上方锚固；阻尼装置安装在第一竖向纵筋和第二竖向纵筋的外侧。

17、本发明的有益效果是：

18、1)本发明通过在浇筑钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱时预留空腔，在钢管混凝土柱、隔震支座和钢筋混凝土柱组装完成后，只需再向空腔中现浇混凝土即可实现隔震支座尤其是形状记忆合金芯柱与钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱中混凝土的可靠连接，从而较好地满足节点的受力要求、自复位能力和地震作用下节点的安全性，且生产安装简便，可实现快速化装配，经济效益较高。

19、2)本发明通过隔震支座处设置阻尼装置，在满足节点隔震功能的同时，由阻尼装置通过电磁原理在很短的时间内产生阻尼力，限制柱的侧移，并耗散地震作用所产生的能量以减轻地震对结构的影响，并补偿形状记忆合金芯柱弯折后损失的部分载荷能力；且由于阻尼装置柱周向等距布置，对各方向发生的层间位移均可发挥作用，从而迅速减小结构的振幅；且能够根据需求实时调整阻力大小，因此可对层间位移实现精确的控制。

20、3)本发明阻尼装置中筒状电磁铁两端的磁场强度比中间的强，因此当层间位移越大，阻尼力产生的抵抗越大，能够应对不同强度的地震带来的冲击，且更利于金属管向使阻尼力较小的方向移动，有利于阻尼装置的复原；通过在筒状电磁铁和永磁体相邻的表面设置橡胶片，通过橡胶环和两侧橡胶片摩擦提升阻力，还进一步设置橡胶片的厚度变化，使橡胶环偏离中心越远，摩擦阻力越大，同样起到有利于复原的作用。

21、4)本发明设置有自复位装置，所述自复位装置包括隔震支座中的形状记忆合金芯柱和阻尼装置内的复位弹簧；由于形状记忆合金自身的马氏体-奥氏体相变特性，在地震作用卸除后，形状记忆合金棒回复于原位，同时复位弹簧形变恢复，将橡胶环拉回至电磁屏蔽筒中部高度，使得节点具有良好的自复位能力，在结构发生层间位移或上、下层柱发生相对转动时，自复位装置可以提供恢复力以实现自复位以减小或消除结构的残余变形，且可满足一定的刚度要求。

22、5)本发明采用的阻尼装置沿柱圆周方向等距布置，对各方向发生的层间位移均可发挥作用，从而迅速减小结构的振幅；且阻尼装置能够提供的阻尼力可以通过电流控制磁铁磁力强度得到，因此能够根据需求实时调整阻力大小，因此可对层间位移实现精确的控制。