CN110359563A - 一种用于frp梁柱连接的胶接套管式节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,属于土木建筑技术领域,包括FRP柱、FRP梁、端板、侧板、套管、高强穿入螺栓、高强摩擦型螺栓、第一常规螺栓孔、第二常规螺栓孔和环氧树脂胶,端板设有一对,且一对端板分别连接于FRP柱的左右两侧,FRP柱的左右两侧和一对端板均开设有四对第一常规螺栓孔,高强穿入螺栓设有六对,且其中四对高强穿入螺栓分别螺纹连接于位于四对第一常规螺栓孔之间,侧板设有一对,且一对侧板分别连接于FRP柱的前后两侧,FRP柱的前后两侧和一对侧板均开设有两对第一常规螺栓孔,可防止罕遇地震作用下FRP梁或FRP柱在节点区发生脆性破坏。

Description

一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点
技术领域
本发明涉及土木建筑技术领域,更具体地说,涉及一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点。
背景技术
FRP,纤维增强复合塑料,是英文(Fiber Reinforced Plastics)的缩写,现有CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等,中文中玻璃钢指的就是GFRP,FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能型材料,其中GFRP根据所使用的树脂品种不同,有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢等种类,一般FRP具有质轻而硬,不导电,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀等特性。
由于FRP是一种线弹性材料,其本身耗能能力较低,往往导致节点脆性和FRP框架过早破坏,使得框架的性能得不到充分发挥,制约了该体系的应用和发展,为了提高FRP框架的抗震性能,需寻求一种合适的延性的FRP框架节点,通过对FRP框架节点进行合理的设计(例如通过组装的方法)将抗震能力从材料转移到构件及结构本身,即使FRP材料具有脆弹性性能,也可以实现FRP构件或结构的非线性耗能,为了满足这一需要,目前一些学者提出了一些新型节点形式,请参阅图4,其中(a)标准连接;(b)螺栓穿入连接;(c)钢连接;(d)角板加固连接;(e)近似袖口连接;(f)袖口连接,这些新型节点的研究思路基本一致,都是对节点进行合适的设计,使抗震性能从FRP材料的脆弹性转移到构件或结构的配置上,通过钢端板和胶的变形进行非线性耗能,从而避免节点发生脆性破坏,达到“强节点弱构件”的抗震设计原则,根据连接处是否采用胶接,可将其分为两大类:一类是螺栓型节点,另一类是胶接螺栓型节点,虽然后一种节点在一定程度上延性有所提高,但延性性能远远不能满足罕遇地震的抗震需求。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,可防止罕遇地震作用下FRP梁或FRP柱在节点区发生脆性破坏。
2.技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案:
一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,包括FRP柱、FRP梁、端板、侧板、套管、高强穿入螺栓、高强摩擦型螺栓、第一常规螺栓孔、第二常规螺栓孔和环氧树脂胶,所述端板设有一对,且一对端板分别连接于FRP柱的左右两端,所述FRP柱和一对端板的左右两端均开设有四对第一常规螺栓孔,所述高强穿入螺栓设有六对,且其中四对高强穿入螺栓分别螺纹连接于位于四对第一常规螺栓孔之间,所述侧板设有一对,且一对侧板分别连接于FRP柱的前后两端,所述FRP柱和一对侧板的前后两端均开设有两对第一常规螺栓孔,且另外两对高强穿入螺栓分别螺纹连接于两对第一常规螺栓孔之间,所述套管焊接在一个端板的右端,所述套管插接于FRP梁内,所述FRP梁与套管之间通过环氧树脂胶和高强摩擦型螺栓连接,所述高强摩擦型螺栓设有多个,所述FRP梁与套管的上下表面和侧表面均开设有多个第二常规螺栓孔,且多个高强摩擦型螺栓分别螺纹连接于多个第二常规螺栓孔之间,可防止罕遇地震作用下FRP梁或FRP柱在节点区发生脆性破坏。
进一步的,所述FRP柱为方形空心FRP柱,所述FRP梁为方形空心FRP梁。
进一步的,所述套管与端板之间采用坡口全熔透焊缝连接,且焊缝尺寸为5-10mm,以保证胶接时套管始端与FRP梁端之间有15mm的活动空隙。
进一步的,一对所述端板设置在垂直于FRP梁的延长线方向上。
进一步的,所述套管的中轴线与FRP梁的中轴线对准。
进一步的,所述FRP梁与套管之间通过环氧树脂胶进行胶接,且FRP梁与套管之间再通过高强摩擦型螺栓加固。
进一步的,所述通过FRP梁上下表面的高强摩擦型螺栓与通过侧表面的高强摩擦型螺栓错开排列。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的优点在于:
(1)本方案套管与FRP梁之间通过环氧树脂胶胶接和高强摩擦型螺栓连接以及通过侧板对FRP柱进行加固,是本发明的核心所在。
(2)用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点就是一种抗震性能比较好的新型节点,这种节点是把钢管作为套管***FRP型材中,钢管外面通过环氧树脂胶粘接再通过高强摩擦型螺栓连接而实现的梁柱节点,经研究发现这种节点的弯矩-转角曲线介于刚接和铰接之间,属半刚性节点,即梁柱间存在相对转动,既有较强的刚度,又由于采用端板和高强摩擦型螺栓连接而具有良好的延性和变形,因此是一种抗震性能比较好的节点形式。
(3)由于使用了高强钢端板和高强螺栓,其抗弯、抗剪及抗拉能力均得到显著提升,该新型FRP结构梁柱节点可以通过连接套管端板的屈服进一步提高节点的延性变形能力和耗能能力,同时由于高强摩擦型螺栓的存在,一旦遇到罕遇地震,进一步通过高强螺栓的摩擦滑动进行变形和耗能,因此该新型FRP结构梁柱节点在罕遇地震作用下具有很强的延性变形能力和耗能能力。
(4)由于该FRP梁柱节点在梁柱构件上均未出现焊接裂缝,因此也就避免了罕遇地震作用下FRP梁柱在焊接部位发生脆性破坏的可能。
(5)此外,该节点还具有施工方便震后修复工作简单快捷且修复成本低廉等优点。
(6)由于采用组装方式,充分利用了材料的受力性能,有效地减小了节点的截面尺寸,使其形体变得更加纤细、美观。
附图说明
图1本发明实例的结构示意图;
图2图1的Ⅰ-Ⅰ剖视图;
图3图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图;
图4为背景技术中的结构示意图。
图中标号说明:
1FRP柱、2FRP梁、3端板、4侧板、5套管、6高强穿入螺栓、7高强摩擦型螺栓、8第一常规螺栓孔、9第二常规螺栓孔、10环氧树脂胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例:
请参阅图1-3,一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,包括FRP柱1、FRP梁2、端板3、侧板4、套管5、高强穿入螺栓6、高强摩擦型螺栓7、第一常规螺栓孔8、第二常规螺栓孔9和环氧树脂胶10,FRP柱1为方形空心FRP柱,FRP梁2为方形空心FRP梁,端板3设有一对,且一对端板3分别连接于FRP柱1的左右两侧,FRP柱1的左右两侧和一对端板3均开设有四对第一常规螺栓孔8,高强穿入螺栓6设有六对,且其中四对高强穿入螺栓6分别螺纹连接于位于四对第一常规螺栓孔8之间,一对端板3通过多对高强穿入螺栓6连接,连接牢固,侧板4设有一对,且一对侧板4分别连接于FRP柱1的前后两侧,侧板4进一步加固,使其在地震荷载作用下的抗剪承载力有大幅度提高;
FRP柱1的前后两侧和一对侧板4均开设有两对第一常规螺栓孔8,且另外两对高强穿入螺栓6分别螺纹连接于两对第一常规螺栓孔8之间,一对端板3设置在垂直于FRP梁2的延长线方向上,一对侧板4通过两对高强穿入螺栓6连接,连接牢固,位于左侧的高强穿入螺栓6与位于前侧的高强穿入螺栓6相错位;
套管5焊接在位于右侧的端板3的右端,套管5与端板3之间采用坡口全熔透焊缝连接,且焊缝尺寸为5-10mm,套管5插接于FRP梁2内,套管5的中轴线与FRP梁2的中轴线对准,FRP梁2与套管5之间通过环氧树脂胶10和高强摩擦型螺栓7连接,FRP梁2与套管5之间通过环氧树脂胶10进行胶接,且FRP梁2与套管5之间再通过高强摩擦型螺栓7加固,套管5通过环氧树脂胶10粘接实现与FRP梁2的连接,经研究发现这种节点的弯矩-转角曲线介于刚接和铰接之间,属半刚性节点,即梁柱间存在相对转动,既有较强的刚度;又有良好的变形和耗能能力。
根据胶接和套管的长度不同,高强摩擦型螺栓7设有多个,FRP梁2与套管5的上下表面和侧表面均开设有多个第二常规螺栓孔9,且多个高强摩擦型螺栓7分别螺纹连接于多个第二常规螺栓孔9之间,通过FRP梁2上下表面的高强摩擦型螺栓7与通过侧表面的高强摩擦型螺栓7错开排列,可防止罕遇地震作用下FRP梁2或FRP柱1在节点区发生脆性破坏。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,包括FRP柱(1)、FRP梁(2)、端板(3)、侧板(4)、套管(5)、高强穿入螺栓(6)、高强摩擦型螺栓(7)、第一常规螺栓孔(8)、第二常规螺栓孔(9)和环氧树脂胶(10),其特征在于:所述端板(3)设有一对,且一对端板(3)分别连接于FRP柱(1)的左右两侧,所述FRP柱(1)的左右两侧和一对端板(3)均开设有四对第一常规螺栓孔(8),所述高强穿入螺栓(6)设有六对,且其中四对高强穿入螺栓(6)分别螺纹连接于位于四对第一常规螺栓孔(8)之间,所述侧板(4)设有一对,且一对侧板(4)分别连接于FRP柱(1)的前后两侧,所述FRP柱(1)的前后两侧和一对侧板(4)均开设有两对第一常规螺栓孔(8),且另外两对高强穿入螺栓(6)分别螺纹连接于两对第一常规螺栓孔(8)之间,所述套管(5)焊接在一个端板(3)的右端,所述套管(5)插接于FRP梁(2)内,所述FRP梁(2)与套管(5)之间通过环氧树脂胶(10)和高强摩擦型螺栓(7)连接,所述高强摩擦型螺栓(7)设有多个,所述FRP梁(2)与套管(5)的上下表面和侧表面均开设有多个第二常规螺栓孔(9),且多个高强摩擦型螺栓(7)分别螺纹连接于多个第二常规螺栓孔(9)之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,其特征在于:所述FRP柱(1)为方形空心FRP柱,所述FRP梁(2)为方形空心FRP梁。
3.根据权利要求1所述的一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,其特征在于:所述套管(5)与端板(3)之间采用坡口全熔透焊缝连接,且焊缝尺寸为5-10mm,以保证胶接时,套管(5)始端与FRP梁(2)端之间有15mm的活动空隙。
4.根据权利要求1所述的一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,其特征在于:一对所述端板(3)设置在垂直于FRP梁(2)的延长线方向上。
5.根据权利要求1所述的一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,其特征在于:所述套管(5)的中轴线与FRP梁(2)的中轴线对准。
6.根据权利要求1所述的一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,其特征在于:所述FRP梁(2)与套管(5)之间通过环氧树脂胶(10)进行胶接,且FRP梁(2)与套管(5)之间再通过高强摩擦型螺栓(7)加固。
7.根据权利要求1所述的一种用于FRP梁柱连接的胶接套管式节点,其特征在于:所述通过FRP梁(2)上下表面的高强摩擦型螺栓(7)与通过侧表面的高强摩擦型螺栓(7)错开排列。
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