CN111119365A - 一种具有双重复位***的自复位节点 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有双重复位***的自复位节点，该节点包括方钢管混凝土柱和钢梁，所述钢梁一端腹板中部设有销孔，所述方钢管混凝土柱的内侧面上固接有耳板，所述耳板上设有销孔并通过销轴与钢梁一端腹板相转动地连接在一起，所述方钢管混凝土柱的内侧面与钢梁的上翼缘和下翼缘之间分别布设有耗能装置，所述钢梁一端腹板处布设有第一复位装置和第二复位装置。本发明具有双重复位***，在地震过后具有复位能力及耗能能力，弧形角钢耗能部件震后易于更换，梁端腹板采用销轴连接增加了节点的转动能力，消除柱子外扩现象。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种具有双重复位***的自复位节点。
背景技术
在地震作用下，一旦主体结构发生破坏或主要构件产生较大的塑性变形，后期修复的难度及成本将大大增加。为解决此类问题，自复位节点成为行业学者们的研究热点。目前主要有运用预应力技术及使用形状记忆合金两类自复位节点。上述两类节点能在一定程度上实现结构的自复位功能。但上述两类节点的变形量有限且柱子外扩现象一直难以有效解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种具有双重复位***的自复位节点，具备较强的转动能力、耗能能力及双重复位能力，消除钢柱外扩现象。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种具有双重复位***的自复位节点，该节点包括方钢管混凝土柱和钢梁，所述钢梁一端腹板中部设有销孔，所述方钢管混凝土柱的内侧面上固接有耳板，所述耳板上设有销孔并通过销轴与钢梁一端腹板相转动地连接在一起，所述方钢管混凝土柱的内侧面与钢梁的上翼缘和下翼缘之间分别布设有耗能装置，所述钢梁一端腹板处布设有第一复位装置和第二复位装置。
进一步的，所述耗能装置包括第一弧形角钢和第二弧形角钢，所述第一弧形角钢的一肢通过螺栓固定在钢梁的上翼缘处，另一肢通过螺栓固定在方钢管混凝土柱上，所述第二弧形角钢的一肢通过螺栓固定在钢梁的下翼缘处，另一肢通过螺栓固定在方钢管混凝土柱上。
进一步的，所述方钢管混凝土柱与第一弧形角钢和第二弧形角钢之间连接的螺栓为单边螺栓，所述钢梁的上翼缘与第一弧形角钢之间连接的螺栓为高强螺栓，所述钢梁的下翼缘与第二弧形角钢之间连接的螺栓为高强螺栓。
进一步的，所述钢梁一端腹板中部销孔的上下两侧分别设有第二加劲肋和第一加劲肋，所述第二加劲肋与第一加劲肋之间设有端板隔开，所述第一复位装置和第二复位装置设置于第二加劲肋与钢梁的上翼缘之间以及第一加劲肋与钢梁的下翼缘之间。
进一步的，所述第一复位装置包括第一连接板、第二连接板和至少一对SMA棒材，其中至少一个SMA棒材设置于第二加劲肋与钢梁的上翼缘之间，另一个SMA棒材设置于第一加劲肋与钢梁的下翼缘之间，所述第一连接板设置于第一加劲肋和第二加劲肋的后端，所述第二连接板设置于方钢管混凝土柱的外侧，所述SMA棒材的两端分别固接至第一连接板和第二连接板上，所述第二复位装置由若干个碟形弹簧组构成，所述碟形弹簧组的数量与SMA棒材的数量对应，并且所述碟形弹簧组套接在SMA棒材上。
进一步的，所述SMA棒材两端刻有螺纹，SMA棒材的两端通过螺纹及相应的螺母固接至第一连接板和第二连接板上。
进一步的，所述碟形弹簧组的一端与第一连接板相接触，另一端与方钢管混凝土柱的内侧面相接触。
进一步的，所述碟形弹簧组由多片碟形弹簧对合而成。
进一步的，所述耳板与方钢管混凝土柱之间的固接方式为焊接。
本发明的有益效果是:
本发明结构通过SMA棒材的受拉及碟形弹簧组受压提供双重复位力，形成双重复位***；因梁端弧形截面，并采用销轴与钢柱耳板相连，使得自复位节点具有较大的转动能力，消除了柱子外扩现象；弧形角钢的使用增加了节点的耗能能力；并且节点构造及施工方便，耐久性及抗疲劳性能优良，弧形角钢易于震后更换。
附图说明
图1为本发明的组装结构示意图；
图2为本发明的拆分结构示意图。
图中标号说明：1、方钢管混凝土柱，2、钢梁，3、第一弧形角钢，4、第二弧形角钢，5、耳板，6、耳板间隙槽，7、第一连接板，8、第一加劲肋，9、第二加劲肋，10、端板，11、第二连接板，12、第一单边螺栓，13、第二单边螺栓，14、第一高强螺栓，15、第二高强螺栓，16、第三单边螺栓，17、第四单边螺栓,18、第三高强螺栓，19、第四高强螺栓,20、第四SMA棒材，21、第三SMA棒材，22、第一SMA棒材，23、第二SMA棒材，24、第三碟形弹簧组，25、第四碟形弹簧组，26、第一碟形弹簧组，27、第二碟形弹簧组，28、销轴。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1和图2所示，一种具有双重复位***的自复位节点，该节点包括方钢管混凝土柱1和钢梁2，所述钢梁2一端腹板中部设有销孔，所述方钢管混凝土柱1的内侧面上固接有耳板5，所述耳板5上设有销孔并通过销轴28与钢梁2一端腹板相转动地连接在一起，在本实施例中，耳板5中间设有耳板间隙槽6，钢梁2一端带有销孔的部分腹板伸入耳板间隙槽6中，使得钢梁2一端腹板中部的销孔与耳板5上的销孔对正配合，便于装入销轴28，另外，钢梁2一端采用弧形形状，以消除钢柱外扩效应，保证钢梁2有足够的转动空间，所述方钢管混凝土柱1的内侧面与钢梁2的上翼缘和下翼缘之间分别布设有耗能装置，所述钢梁2一端腹板处布设有第一复位装置和第二复位装置。
所述耗能装置包括第一弧形角钢3和第二弧形角钢4，第一弧形角钢3和第二弧形角钢4都是由两个肢段及设置于两个肢段之间的弧形段组成，所述第一弧形角钢3的一肢通过螺栓固定在钢梁2的上翼缘处，另一肢通过螺栓固定在方钢管混凝土柱1上，所述第二弧形角钢4的一肢通过螺栓固定在钢梁2的下翼缘处，另一肢通过螺栓固定在方钢管混凝土柱1上。
所述方钢管混凝土柱1与第一弧形角钢3和第二弧形角钢4之间连接的螺栓为单边螺栓，如图1或图2所示，方钢管混凝土柱1与第一弧形角钢3之间为第三单边螺栓16和第四单边螺栓17，方钢管混凝土柱1与第二弧形角钢4之间为第一单边螺栓12和第二单边螺栓13，所述钢梁2的上翼缘与第一弧形角钢3之间连接的螺栓为高强螺栓，在图1或图2中为第三高强螺栓18和第四高强螺栓19，所述钢梁2的下翼缘与第二弧形角钢4之间连接的螺栓为高强螺栓，在图1或图2中为第一高强螺栓14和第二高强螺栓15。
所述钢梁2一端腹板中部销孔的上下两侧分别设有第二加劲肋9和第一加劲肋8，所述第二加劲肋9与第一加劲肋8之间设有端板10隔开，所述第一复位装置和第二复位装置设置于第二加劲肋9与钢梁2的上翼缘之间以及第一加劲肋8与钢梁2的下翼缘之间，在本实施例中，第一加劲肋8和第二加劲肋9相对于钢梁2一端腹板中部销孔对称设置，使得第一复位装置/第二复位装置相对于钢梁2一端腹板中部销孔对称设置。
所述第一复位装置包括第一连接板7、第二连接板11和至少一对SMA棒材，其中至少一个SMA棒材设置于第二加劲肋9与钢梁2的上翼缘之间，另一个SMA棒材设置于第一加劲肋8与钢梁2的下翼缘之间，在本实施例中，共设置第一SMA棒材22、第二SMA棒材23、第三SMA棒材21和第四SMA棒材20，每两个作为一对，所述第一连接板7设置于第一加劲肋8和第二加劲肋9的后端，所述第二连接板11设置于方钢管混凝土柱1的外侧，所述SMA棒材的两端分别固接至第一连接板7和第二连接板11上，所述第二复位装置由若干个碟形弹簧组构成，所述碟形弹簧组的数量与SMA棒材的数量对应，并且所述碟形弹簧组套接在SMA棒材上，在本实施例中，共对应设置第一碟形弹簧组26、第二碟形弹簧组27、第三碟形弹簧组24和第四碟形弹簧组25，所述第一SMA棒材22穿过第一碟形弹簧组26，所述第二SMA棒材23穿过第二碟形弹簧组27，所述第三SMA棒材21穿过第三碟形弹簧组24，所述第四SMA棒材20穿过第四碟形弹簧组25。
所述SMA棒材两端刻有螺纹，SMA棒材的两端通过螺纹及相应的螺母锚固至第一连接板7和第二连接板11上。
所述碟形弹簧组的一端与第一连接板7相接触，另一端与方钢管混凝土柱1的内侧面相接触。
所述碟形弹簧组由多片碟形弹簧对合而成。
所述耳板5与方钢管混凝土柱1之间的固接方式为焊接。
本发明工作原理
正常使用状态下，由第一弧形角钢3和第二弧形角钢4提供抗弯承载力和转动刚度，销轴28提供抗剪承载力。
遭遇地震作用时，钢梁2绕着销轴28转动；当钢梁2绕销轴28顺时针转动，即钢梁2上翼缘与方钢管混凝土柱1分离时，第一SMA棒材22和第二SMA棒材23受拉为结构提供复位力，第三碟形弹簧组24和第四碟形弹簧组25受压为结构提供复位力，第一弧形角钢3受拉、第二弧形角钢4受压，通过两个弧形角钢的塑性变形产生耗能；当钢梁2绕销轴28逆时针转动时，即钢梁2下翼缘与方钢管混凝土柱1分离时，第三SMA棒材21和第四SMA棒材20受拉为结构提供复位力，第一碟形弹簧组26和第二碟形弹簧组27受压为结构提供复位力，第一弧形角钢3受压、第二弧形角钢4受拉，通过两个弧形角钢的塑性变形产生耗能。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，该节点包括方钢管混凝土柱（1）和钢梁（2），所述钢梁（2）一端腹板中部设有销孔，所述方钢管混凝土柱（1）的内侧面上固接有耳板（5），所述耳板（5）上设有销孔并通过销轴（28）与钢梁（2）一端腹板相转动地连接在一起，所述方钢管混凝土柱（1）的内侧面与钢梁（2）的上翼缘和下翼缘之间分别布设有耗能装置，所述钢梁（2）一端腹板处布设有第一复位装置和第二复位装置。
2.根据权利要求1所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述耗能装置包括第一弧形角钢（3）和第二弧形角钢（4），所述第一弧形角钢（3）的一肢通过螺栓固定在钢梁（2）的上翼缘处，另一肢通过螺栓固定在方钢管混凝土柱（1）上，所述第二弧形角钢（4）的一肢通过螺栓固定在钢梁（2）的下翼缘处，另一肢通过螺栓固定在方钢管混凝土柱（1）上。
3.根据权利要求2所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述方钢管混凝土柱（1）与第一弧形角钢（3）和第二弧形角钢（4）之间连接的螺栓为单边螺栓，所述钢梁（2）的上翼缘与第一弧形角钢（3）之间连接的螺栓为高强螺栓，所述钢梁（2）的下翼缘与第二弧形角钢（4）之间连接的螺栓为高强螺栓。
4.根据权利要求1所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述钢梁（2）一端腹板中部销孔的上下两侧分别设有第二加劲肋（9）和第一加劲肋（8），所述第二加劲肋（9）与第一加劲肋（8）之间设有端板（10）隔开，所述第一复位装置和第二复位装置设置于第二加劲肋（9）与钢梁（2）的上翼缘之间以及第一加劲肋（8）与钢梁（2）的下翼缘之间。
5.根据权利要求4所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述第一复位装置包括第一连接板（7）、第二连接板（11）和至少一对SMA棒材，其中至少一个SMA棒材设置于第二加劲肋（9）与钢梁（2）的上翼缘之间，另一个SMA棒材设置于第一加劲肋（8）与钢梁（2）的下翼缘之间，所述第一连接板（7）设置于第一加劲肋（8）和第二加劲肋（9）的后端，所述第二连接板（11）设置于方钢管混凝土柱（1）的外侧，所述SMA棒材的两端分别固接至第一连接板（7）和第二连接板（11）上，所述第二复位装置由若干个碟形弹簧组构成，所述碟形弹簧组的数量与SMA棒材的数量对应，并且所述碟形弹簧组套接在SMA棒材上。
6.根据权利要求5所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述SMA棒材两端刻有螺纹，SMA棒材的两端通过螺纹及相应的螺母固接至第一连接板（7）和第二连接板（11）上。
7.根据权利要求5所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述碟形弹簧组的一端与第一连接板（7）相接触，另一端与方钢管混凝土柱（1）的内侧面相接触。
8.根据权利要求7所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述碟形弹簧组由多片碟形弹簧对合而成。
9.根据权利要求1所述的具有双重复位***的自复位节点，其特征在于，所述耳板（5）与方钢管混凝土柱（1）之间的固接方式为焊接。
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