一种多阶性能钢框架节点

本发明涉及钢框架结构，具体涉及一种多阶性能钢框架节点。

背景技术：

1、极端地震作用严重威胁人类的生命和财产安全，提升建筑结构的抗震性能至关重要，这一直是工程领域重点关注的问题。国内外学者创造性地提出了诸多有益抗震设计理念，其中采用可更换耗能部件的可恢复功能防震结构是当下抗震研究的热点。通过削弱可更换部件，实现塑性损伤集中分布于可更换部件，结构其余部分基本处于弹性状态。在中小震作用下，结构残余变形较小，通过拆除更换损伤部件即可实现结构功能恢复。然而，大震作用下可更换部件中的塑性变形相对较大，往往会伴随较大的残余变形。此时即使剩余结构处于弹性无损伤状态，结构使用功能却较难恢复。另一方面，结构的承载性能是防止倒塌的关键，由于薄弱区的存在，此类结构的承载潜能无法充分发挥。

2、为应对上述问题，研究人员提出了多阶性能设计理念。具体方法是在结构或构件受力较大部位，设置前期不参与受力、后期可提供一定抗力的辅助部件，限制受力较大部位的塑性变形。具体效果是使结构性能随着地震强度升高而提高，中小震作用下功能可恢复，大震作用下结构变形减小、承载能力显著提升。当下多阶性能设计理念主要应用于桥梁结构支座和屈曲约束支撑，由此设计的新型结构构件将明显改善构件及整体结构的受力性能，有效控制因地震引起的结构响应。

3、纵观钢框架节点研究，已有成果重点关注塑性变形的集中控制，缺乏对大变形阶段节点受力性能的研究，进而严重影响整体结构的功能修复。多阶性能设计理念将很好地解决这一问题，基于多阶性能设计理念开发的钢框架节点尚不多见，仅有部分学者开始关注和研发此类节点。目前已有的多阶性能节点主要通过将不同受力特性的耗能件进行串并联组合，以此调节节点刚度和承载力，实现多阶性能目标。但是，受限于耗能件的力学性能，节点性能提升程度有限，剩余结构的承载潜能仍旧无法完全发挥。事实上，后期承载阶段的节点性能应由节点以外的剩余结构决定，才能做到物尽其用，最大限度控制地震响应。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种多阶性能钢框架节点，解决背景技术中提出的至少一个技术问题。

3、(二)技术方案

4、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多阶性能钢框架节点，所述钢框架节点包括：

5、铰连接件，所述铰连接件用于长梁和短梁的铰接；

6、抗压限位件，所述抗压限位件位于长梁和短梁连接处的内侧，所述抗压限位件的一端部与短梁的端部固定连接，且，所述抗压限位件的另一端部与长梁的端部之间设有间隙；

7、抗拉限位件，所述抗拉限位件螺栓连接于长梁和短梁连接处的外侧。

8、优选的，所述钢框架节点还包括：

9、耗能件，所述耗能件位于所述抗拉限位件的外侧，且螺栓连接于长梁和短梁连接处。

10、优选的，所述抗压限位件为横截面为t型的钢结构件，所述抗压限位件的翼缘与短梁的翼缘相对应，且所述抗压限位件的翼缘厚度不小于长梁的翼缘厚度。

11、优选的，所述抗压限位件包括长螺母和螺杆，且所述长螺母的一端部与短梁的端部固定连接，长螺母和螺杆螺纹连接。

12、优选的，所述抗拉限位件包括至少一块钢板叠合而成，或至少一块cfrp板叠合而成。

13、优选的，所述抗拉限位件的中间位置设置为延续弯曲的凸起状态。

14、优选的，所述耗能件为平板结构，或者为平板结构且表面设置有加劲肋。

15、优选的，所述铰连接件包括第一耳板，所述第一耳板一端与短梁的端部固定连接；还包括第二耳板，所述第二耳板一端与长梁的端部固定连接，且所述第一耳板的另一端与所述第二耳板的另一端通过销轴转动连接。

16、(三)有益效果

17、本发明提供了一种多阶性能钢框架节点，与现有技术相比，具有以下有益效果：

18、在节点受力后期充分发挥剩余结构的承载潜能。局部节点层次：耗能阶段节点功能可恢复，承载阶段节点区域承载能力可以充分发挥，同时兼顾了节点的功能恢复与承载能力。整体结构层次：采用多阶性能节点后，受抗压限位件和抗拉限位件的影响，整体结构在大震作用下会出现内力重分布，促使更多的节点进入耗能阶段，各楼层变形分布更加均匀。避免了变形集中于某一薄弱层，破坏时其余结构基本处于弹性不耗能状态。

技术特征：

1.一种多阶性能钢框架节点，其特征在于，所述钢框架节点包括：

2.根据权利要求1所述多阶性能钢框架节点，其特征在于：所述钢框架节点还包括：

3.根据权利要求1所述多阶性能钢框架节点，其特征在于：所述抗压限位件(5)为横截面为t型的钢结构件，所述抗压限位件(5)的翼缘与短梁(2)的翼缘相对应，且所述抗压限位件(5)的翼缘厚度不小于长梁(1)的翼缘厚度。

4.根据权利要求1所述多阶性能钢框架节点，其特征在于：所述抗压限位件(5)包括长螺母(501)和螺杆(502)，且所述长螺母(501)的一端部与短梁(2)的端部固定连接，长螺母(501)和螺杆(502)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述多阶性能钢框架节点，其特征在于：所述抗拉限位件(6)包括至少一块钢板叠合而成，或至少一块cfrp板叠合而成。

6.根据权利要求5所述多阶性能钢框架节点，其特征在于：所述抗拉限位件(6)的中间位置设置为延续弯曲的凸起状态。

7.根据权利要求2所述多阶性能钢框架节点，其特征在于：所述耗能件(4)为平板结构，或者为平板结构且表面设置有加劲肋。

8.根据权利要求1～7任一所述多阶性能钢框架节点，其特征在于：所述铰连接件(3)包括第一耳板(301)，所述第一耳板(301)一端与短梁(2)的端部固定连接；还包括第二耳板(302)，所述第二耳板(302)一端与长梁(1)的端部固定连接，且所述第一耳板(301)的另一端与所述第二耳板(302)的另一端通过销轴(303)转动连接。

技术总结
本发明公开了一种多阶性能钢框架节点，涉及钢框架结构技术领域。所述钢框架节点包括铰连接件、抗压限位件和抗拉限位件，所述铰连接件用于长梁和短梁的铰接；所述抗压限位件位于长梁和短梁连接处的内侧，所述抗压限位件的一端部与短梁的端部固定连接，且，所述抗压限位件的另一端部与长梁的端部之间具有间隙；所述抗拉限位件螺栓连接于长梁和短梁连接处的外侧。多阶性能节点，在往复荷载作用下，达到限位后，有明显的承载力、刚度提升过程。相较于普通可恢复功能节点，耗能阶段二者滞回曲线完全相同，后期承载时差异显著。

技术研发人员：魏建鹏,田汉,康小方,秦佳俊
受保护的技术使用者：安徽建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30