一種裝配式鋼管混凝土柱?H型鋼梁自復位耗能連接節點制造技術

本實用新型專利技術提供了一種裝配式鋼管混凝土柱?H型鋼梁自復位耗能連接節點，包括鋼管混凝土柱、H型鋼梁、耗能部件和連接部件；H型鋼梁連接端為斜邊，該連接端與鋼管混凝土柱通過鉸接連接，H型鋼梁的連接端和鋼管混凝土柱側壁之間形成一個楔形空間，使得節點只繞H型鋼梁的上翼緣轉動；H型鋼梁的下翼緣與鋼管混凝土柱之間設置有耗能部件，H型鋼梁與鋼管混凝土柱之間設置有連接部件。本節點構造簡單，施工過程中可實現裝配化，顯著節約成本，同時能夠達到良好的防震減災及自復位效果，可廣泛應用于高層及超高層建筑結構的消能減震技術領域中。

An assembly of concrete filled steel tubular column steel beam H self reset energy connection

The utility model provides a prefabricated concrete filled steel tubular column steel beam H self resetting energy connections, including CFST columns, H steel, energy consuming components and connecting parts; H type steel beam connection end is a bevel edge of the connecting end and concrete filled steel tubular columns through a hinged connection, a wedge-shaped space formed between the connecting terminal and the side wall of concrete filled steel tubular column steel beam H, the node flange only around H beam rotation; energy dissipation component is arranged between the lower flange and the concrete filled steel tubular column steel beam H, a connecting member is arranged between the concrete H type steel beam and steel pipe column. This node has the advantages of simple structure, can realize the prefabricated construction process, significant cost savings, at the same time to achieve good earthquake prevention and disaster reduction and self reduction effect, can be widely used in the high-rise building structure in the domain of damping energy dissipation technology.

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于建筑結構防震減災
，涉及一種自復位梁柱節點形式，具體涉及一種裝配式鋼管混凝土柱與H型鋼梁自復位耗能連接節點。
技術介紹
自復位結構是一種以減少建筑結構震后殘余變形為目標的新型結構形式，該體系既能有效控制結構最大變形，又能減少甚至消除結構的殘余變形，使建筑結構能在震后快速恢復使用功能，實現“中震可修”的抗震設防目標。現有自復位結構多采用繞梁上下翼緣轉動的梁柱節點。該類節點在轉動過程中會導致“梁增長”現象，從而對樓板產生不利影響。此外，現有自復位梁柱節點需現場施加預應力，施工難度大，且難以保證預應力施加質量。因此，對避免梁柱節點轉動過程中給樓板帶來不利影響、易于保證預應力施加質量及施工方便的自復位梁柱節點有待進一步研究和開發。
技術實現思路
為了克服現有技術的缺陷，即在消除結構震后殘余變形，使建筑結構能在震后快速恢復使用功能的前提下，保證自復位結構初始預應力的準確施加，避免梁柱節點轉動過程中對樓板的不利影響，本技術的目的在于：提出一種裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁自復位耗能連接節點，本技術采用以下技術方案予以實現：一種裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁自復位耗能連接節點，包括鋼管混凝土柱、H型鋼梁、耗能部件和連接部件；H型鋼梁連接端為斜邊，該連接端與鋼管混凝土柱通過鉸接連接，H型鋼梁的連接端和鋼管混凝土柱側壁之間形成楔形空間，H型鋼梁連接端的下翼緣遠離鋼管混凝土柱，H型鋼梁的下翼緣與鋼管混凝土柱之間設置有耗能部件，H型鋼梁與鋼管混凝土柱之間設置有連接部件。在鋼管混凝土柱的側壁上固定設置有兩個連接板(3)，兩個連接板分別位于H型鋼梁鉸接端的腹板兩側，同時兩個連接板也位于楔形空間的兩側，連接板與腹板之間通過螺栓連接。連接部件包括錨固板和預應力鋼絞線，在H型鋼梁的的上翼緣與下翼緣之間設置有兩個錨固板，兩個錨固板分別位于腹板的兩側，且與上翼緣、下翼緣和腹板均垂直連接，在H型鋼梁與鋼管混凝土柱之間設置有預應力鋼絞線，預應力鋼絞線一端通過錨具與錨固板連接，另一端水平穿過鋼管混凝土柱內預先設置的導管錨固在混凝土柱的側壁上。耗能部件包括L型耗能鋼板和T型蓋板，H型鋼梁的下翼緣與鋼管混凝土柱之間設置有L型耗能鋼板，在L型耗能鋼板的下表面設置有T型蓋板，L型耗能鋼板與鋼管混凝土柱之間通過穿芯螺栓固定。在鋼管混凝土柱側壁上預應力鋼絞線錨固處設置有墊板。在梁上翼緣鉸接端的上表面設置有加強板。錨固板上設有一組加勁肋；述的一組加勁肋不少于三個。上述技術方案與傳統自復位節點相比，具有以下優點：1、采用本技術提供的裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁自復位耗能連接節點，不同于現有自復位結構多采用繞梁上下翼緣轉動的梁柱節點，本技術提供的節點只繞H型鋼梁上翼緣轉動，使樓板始終保持水平狀態，地震時，可以有效避免梁柱轉動對樓板產生的不利影響；同時L型耗能鋼板可在節點轉動過程中屈服耗能，從而保證主體結構在地震過程中始終處于彈性狀態，在震后由預應力鋼絞線提供的自復位能力使結構恢復到初始狀態。2、本技術可在工廠預制，保證鋼絞線初始預應力的準確施加；現場施工時，直接將預制好的鋼管混凝土柱-H型梁自復位耗能連接節點與其他構件用螺栓連接即可，無焊接工作，可顯著縮短施工周期和勞動力成本，實現裝配式施工，符合建筑行業未來發展趨勢。附圖說明圖1為本技術節點整體示意圖；圖2為本技術節點示意圖；圖3為本技術節點H型鋼梁剖面示意圖1-1；圖4為本技術節點柱壁外側剖面示意圖2-2；圖5為荷載-位移曲線圖；圖6為2％層間位移角時柱壁應力云圖：圖7為2％層間位移角時框架梁應力云圖；圖8為2％層間位移角時鋼絞線應力云圖；圖9為2％層間位移角時L型耗能鋼板應力云圖；圖10為H型鋼梁的結構示意圖；圖11為L型耗能鋼板和T型蓋板的示意圖；圖中各符號表示：1、鋼管混凝土柱；2、H型鋼梁；3、連接板；4、螺栓；5、預應力鋼絞線；6、錨具；7、墊板；8、L型耗能鋼板；9、T型蓋板；10、錨固板；11、加強板；12、加勁肋；13、導管；14、穿芯螺栓；15、水平荷載；16、面外支撐；17、鉸接約束。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步的詳細說明。實施例1如圖1，一種裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁自復位耗能連接節點，包括鋼管混凝土柱1、H型鋼梁2、耗能部件和連接部件；H型鋼梁2連接端為斜邊，該連接端與鋼管混凝土柱1通過鉸接連接，H型鋼梁2的連接端和鋼管混凝土柱1側壁之間形成一個楔形空間，H型鋼梁2連接端的下翼緣遠離鋼管混凝土柱，使得節點繞H型鋼梁2的上翼緣與鋼管混凝土柱的連接處轉動；H型鋼梁2的下翼緣與鋼管混凝土柱之間設置有耗能部件，H型鋼梁2與鋼管混凝土柱1之間設置有連接部件。本技術提供的節點只繞H型短鋼梁上翼緣轉動，使樓板始終保持水平狀態，地震時，可以有效避免梁柱轉動對樓板產生的不利影響。進一步的，在H型短鋼梁的上翼緣外側設置加強板11，加強板11與鋼梁上翼緣對齊焊接，在其下翼緣外側設置L型耗能鋼板8，一邊通過高強螺栓與梁下翼緣連接，另一邊通過穿芯螺栓14與鋼管混凝土柱1連接；L型耗能鋼板8外側設置T型蓋板9以約束其面外變形；T型蓋板9與L型耗能鋼板8及梁翼緣通過高強螺栓連接。L型耗能鋼板可在節點轉動過程中屈服耗能，從而保證主體結構在地震過程中始終處于彈性狀態，避免了主體結構的損害。進一步的，預應力鋼絞線5在靠近梁下翼緣內側平行對稱布置，在震后由預應力鋼絞線提供的自復位能力使結構恢復到初始狀態，預應力鋼絞線5在工廠進行張拉，其一端用錨具6錨固于柱壁外側，并在錨固端設置墊板8局部加強，另一端用錨具6錨固于H型鋼梁2的錨固板10上，且在錨固板10上焊接多個平行于梁翼緣的加勁肋12，防止其發生局部破壞。其中，本技術所述的錨具6可選用擠壓式錨具、夾片式錨具、壓接式錨具、支撐式錨具和錐塞式錨具。連接板3上設置多個長圓孔，以便有效傳遞豎向剪力并實現梁端繞梁上翼緣轉動；鋼管混凝土柱1及錨固板10均應設置孔洞以便預應力鋼絞線5穿過。鋼管混凝土柱1和H型鋼梁2均由工廠預制。在鋼管內澆筑混凝土時需在對應位置提前預埋導管13，以便于預應力鋼絞線5的貫通，各部件在工廠預先安裝好后進行預應力鋼絞線5的張拉、錨固。實施例2：(1)模型建立采用ABAQUS6.10軟件對本技術專利進行了有限元模擬，建立單層單跨模型，跨度2100mm，層高1200mm，模型構件尺寸如表1所示：表1模型構件尺寸鋼材采用線性強化模型，屈服強度取fy＝345MPa，彈性模量E＝206000MPa，強化模量Et＝2％E，泊松比取υ＝0.3，采用C30混凝土，鋼絞線的彈性模量EPT＝195000MPa，抗拉強度為1865MPa，穿芯螺栓采用8.8級高強螺栓，屈服強度為800MPa，模擬過程中施加175kN的螺栓荷載(預緊力)。鋼絞線預應力通過降溫法施加，具體計算方法為：式中：Δt為需要施加的溫度值；ε為鋼絞線對應的應變值；α為鋼絞線的線膨脹系數，取1.2×10-5/℃；T0為施加在鋼絞線上的預應力值；EPT為鋼絞線的彈性模量；APT為鋼絞線截面面積。鋼材均選用殼單元(S4R)，鋼絞線選用桿單元(T3D2)，螺栓和鋼管內混凝土選用實體單元(C3D8R)，考慮構件的幾何非線性、材本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種裝配式鋼管混凝土柱?H型鋼梁自復位耗能連接節點，包括鋼管混凝土柱(1)、H型鋼梁(2)、耗能部件和連接部件；其特征在于，所述的H型鋼梁(2)連接端為斜邊，該連接端與鋼管混凝土柱(1)通過鉸接連接，H型鋼梁(2)的連接端和鋼管混凝土柱(1)側壁之間形成楔形空間，H型鋼梁(2)連接端的下翼緣遠離鋼管混凝土柱，H型鋼梁(2)的下翼緣與鋼管混凝土柱之間設置有耗能部件，H型鋼梁(2)與鋼管混凝土柱(1)之間設置有連接部件。

【技術特征摘要】
1.一種裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁自復位耗能連接節點，包括鋼管混凝土柱(1)、H型鋼梁(2)、耗能部件和連接部件；其特征在于，所述的H型鋼梁(2)連接端為斜邊，該連接端與鋼管混凝土柱(1)通過鉸接連接，H型鋼梁(2)的連接端和鋼管混凝土柱(1)側壁之間形成楔形空間，H型鋼梁(2)連接端的下翼緣遠離鋼管混凝土柱，H型鋼梁(2)的下翼緣與鋼管混凝土柱之間設置有耗能部件，H型鋼梁(2)與鋼管混凝土柱(1)之間設置有連接部件。2.如權利要求1所述的裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁自復位耗能連接節點，其特征在于，在鋼管混凝土柱的側壁上固定設置有兩個連接板(3)，兩個連接板(3)分別位于H型鋼梁(2)鉸接端的腹板兩側，同時兩個連接板也位于楔形空間的兩側，連接板(3)與腹板之間通過螺栓連接。3.如權利要求1所述的裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁自復位耗能連接節點，其特征在于，所述的連接部件包括錨固板(10)和預應力鋼絞線(5)，在H型鋼梁(2)的的上翼緣與下翼緣之間設置有兩個錨固板(10)，兩個錨固板(10)分別位于腹板的兩側，且與上翼緣、下翼緣和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王先鐵，李進，馮云堂，賀博，林麟琿，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：新型
國別省市：陜西;61