CN115012521A - 一种具有自复位功能的装配式节点及安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有自复位功能的装配式节点，包括：钢梁套筒、两第一连接板以及转动连接件；所述钢梁套筒固定套设于预制柱上，其外侧壁上设置有一悬臂段，所述悬臂段与预制梁的形状相应；所述第一连接板采用SMA记忆合金材料，一第一连接板的两端分别固定于悬臂段的上端以及预制梁的上端，另一第一连接板的两端分别固定于悬臂段的下端以及预制梁的下端；所述转动连接件设置于所述悬臂段与预制梁之间的间隙处，转动连接件的一端与所述悬臂段固定连接，另一端与预制梁固定连接。本发明既能保证节点在正常情况下的承载能力，又能保证节点在地震作用下不受损坏；并且在梁柱相对转动变形下具有对称的力学特性，适合结构在地震作用下发生的往复运动。

Description

一种具有自复位功能的装配式节点及安装方法
技术领域
本发明涉及一种具有自复位功能的装配式节点及安装方法，属于建筑施工技术领域。
背景技术
现有的装配式自复位耗能节点多采用预应力钢绞线和SMA材料等提供复位力，同时复位装置多采用施工现场安装的方式。
现有技术专利号为“CN110629897A”的发明专利公开了一种多阶段耗能的后张拉自复位节点及其组装方法，该发明涉及一种多阶段耗能的后张拉自复位节点及其组装方法，节点可以相对滑动，在小变形下通过T型件和梁翼缘单侧摩擦的方式提供耗能，随着节点开口变形增加，与T型板相连的SMA阻尼器开始进入相变耗能阶段，并通过长圆孔允许连接T型件和梁翼缘的螺栓杆和梁翼缘长圆孔壁接触承压，实现了多阶段耗能的性质。该现有技术方案的缺陷在于其所用后张拉预应力筋实现完全复位，不利于现场施工作业；且在地震作用下，节点传力转变为孔壁承压模式，极端情况下易产生较大挤压应力，导致孔壁承压破坏，不利于结构整体稳定。
现有技术专利号为“CN111021537A”的发明专利公开了一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，该发明涉及一种耗能自复位钢结构梁柱节点连接装置，所述装置包括钢框架柱和刚接在钢框架柱一侧形成的悬臂短梁，以及拼接在悬臂短梁另一端的连接梁，所述连接梁和悬臂短梁的翼缘及腹板拼接处均通过耗能连接组件连接，且所述连接梁和悬臂短梁翼缘拼接处内侧还设置有U型钢阻尼器；所述连接梁腹板的两侧对称位置分别设置有一组锚固板，且所述钢框架柱和锚固板的上下两侧之间均通过沿水平方向设置的预应力钢筋连接。该现有技术方案的缺陷在于该节点所采用的U形阻尼器的屈服强度仍然偏高，在中、小震下不易产生滞回耗能，屈服强度可调性能比较差，不能充分满足不同功能结构的减震设计需求，且U形阻尼器还加大了结构自身的刚度，导致整体结构刚性增加。
现有技术专利号为“CN213174152U”的实用新型专利公开了一种预制装配式混凝土自复位梁柱节点装置，该装置包括上方和下方的两个半矩形的框架，两个框架的左端和右端分别与两个钢板的上端和下端连接构成矩形框架结构；所述矩形框架结构内的上部和下部分别设置有液压缓冲装置，液压缓冲装置的左端和右端分别与框架的左端和右端连接；两个液压缓冲装置之间设置有转动装置，转动装置的左端和右端分别与钢板连接。该技术方案的缺陷在于其转动装置位于梁柱节点区，地震作用下节点区域所受到的弯矩较大，其发生脆性破坏的可能性较大。同时，液压缓冲装置价格较高，不利于节点日常维护及大范围推广使用。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种具有自复位功能的装配式节点及安装方法，设置有SMA材质的第一连接板连接钢梁套筒和预制梁，既能保证节点在正常情况下的承载能力，又能保证节点在地震作用下不受损坏的目的；并设置有转动连接件，在梁柱相对转动变形下具有对称的力学特性，适合结构在地震作用下发生的往复运动。
本发明的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种具有自复位功能的装配式节点，包括：
钢梁套筒、两第一连接板以及转动连接件；
所述钢梁套筒固定套设于预制柱上，其外侧壁上设置有一悬臂段，所述悬臂段与预制梁的形状相应；
所述第一连接板采用SMA记忆合金材料，一所述第一连接板的两端分别固定于悬臂段的上端以及预制梁的上端，另一所述第一连接板的两端分别固定于悬臂段的下端以及预制梁的下端；
所述转动连接件设置于所述悬臂段与预制梁之间的间隙处，转动连接件的一端与所述悬臂段固定连接，另一端与预制梁固定连接。
作为优选，所述转动连接件包括第一耳板和第二耳板；
所述第一耳板一端固定连接于所述悬臂段上，另一端开设有销孔；所述第二耳板一端固定连接于所述预制梁上，另一端设置有销轴，所述第一耳板和第二耳板通过销轴和销孔转动配合。
作为优选，所述销轴的外周设置有环形的销轴垫片，所述销轴垫片的表面设置有摩擦材料。
作为优选，还包括两第二连接板，所述第二连接板采用钢材料；
且一所述第一连接板的两端分别固定于悬臂段上端的上表面以及预制梁上端的上表面，另一所述第一连接板的两端分别固定于悬臂段下端的下表面以及预制梁下端的下表面；
一所述第二连接板的两端分别固定于悬臂段上端的下表面以及预制梁上端的下表面，另一所述第二连接板的两端分别固定于悬臂段下端的上表面以及预制梁下端的上表面。
作为优选，所述第一连接板为“狗骨”型。
作为优选，所述第二连接板为“H”型。
作为优选，所述第一连接板和第二连接板的两端均开设有若干固定孔；所述第一连接板和第二连接板的两端通过穿过悬臂段和预制梁的螺栓固定。
另一方面，本发明提供一种具有自复位功能的装配式节点的安装方法，包括以下步骤：
将所述钢梁套筒固定套设于预制柱的预设位置；
对悬臂段和预制梁的上端和下端进行预开孔；
将两第一连接板分别固定于悬臂段、预制梁上端的上表面以及悬臂段、预制梁下端的下表面的预设位置；
将两第二连接板分别固定于悬臂段、预制梁上端的下表面以及悬臂段、预制梁下端的上表面的预设位置；通过螺栓将各所述第一连接板和第二连接板固定；
将第一耳板固定在悬臂段的预设位置，将第二耳板固定在预制梁的预设位置，连接销轴、销轴垫片和销孔，完成安装。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明一种具有自复位功能的装配式节点，设置有SMA材质的第一连接板连接钢梁套筒和预制梁，具有优良的自复位特性以及较好的耗能特性，避免了以往采用预应力筋的自复位方式，无需在施工现场张拉，加快了施工进度，其通过自复位的功能，既能保证节点在正常情况下的承载能力，又能保证节点在地震作用下不受损坏的目的；设置有转动连接件，在梁柱相对转动变形下具有对称的力学特性，适合结构在地震作用下发生的往复运动。
2、本发明一种具有自复位功能的装配式节点，转动连接件上设置有销轴垫片，能够产生摩擦耗能，通过第一连接板和销轴垫片实现了耗能的解耦，设计方便，受力途径明确，力学性能可靠。
3、本发明一种具有自复位功能的装配式节点，还设置有钢材料的第二连接板，用来耗能和防止SMA材料的第一连接板发生局部屈曲，实现耗能和自复位的有机平衡。
附图说明
图1为本发明实施例中节点的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中第一耳板的结构示意图；
图3为本发明实施例中第二耳板的结构示意图；
图4为本发明实施例中第一连接板的结构示意图；
图5为本发明实施例中第二连接板的结构示意图。
图中附图说明为：
1、预制柱；2、预制梁；3、钢梁套筒；4、第一连接板；5、第二连接板；6、第一耳板；7、第二耳板；8、销轴；9、销轴垫片；10、高强螺栓；11、预紧螺栓。
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作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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例一：
参见图1，一种具有自复位功能的装配式节点，包括：
钢梁套筒3、两第一连接板4以及转动连接件。
所述钢梁套筒3固定套设于预制柱1上，其外侧壁上朝向预制梁的方向固定设置有一悬臂段，所述悬臂段与预制梁2的形状相应，在本实施例中，悬臂段与预制梁2的形状均是“工”字型。
所述第一连接板4采用SMA记忆合金材料，一所述第一连接板4的两端分别固定于悬臂段的上翼缘以及预制梁2的上翼缘，另一所述第一连接板4的两端分别固定于悬臂段的下翼缘以及预制梁2的下翼缘；通过两第一连接板4实现预制柱(1)和预制梁(2)节点的拼接，SMA合金材料实现自复位特性，来减小梁柱节点区域所受到的弯矩，从而降低其发生脆性破坏的可能性。
所述转动连接件设置于所述悬臂段与预制梁2之间的间隙处，转动连接件的一端与所述悬臂段固定连接，另一端与预制梁2固定连接；转动连接件能够在梁柱节点受力变形时产生耗能，提供支撑。
参见图2和图3，作为本实施例的优选实施方式，所述转动连接件包括第一耳板6和第二耳板7；
所述第一耳板6包括两片弧形板，两片弧形板矩形的一端对应开设有若干固定孔，两片弧形板连接于悬臂段预设位置的两侧，通过预紧螺栓穿过悬臂段并拧紧固定两弧形板，两片弧形板的另一端对应开设有销孔；所述第二耳板7一端焊接于所述预制梁2的预制位置处，另一端穿设有销轴8，所述第一耳板6和第二耳板7通过销轴8和销孔实现转动配合，利用转动连接件在转动时产生耗能的同时，提高复位能力。
作为本实施例的优选实施方式，所述销轴8的外周设置有环形的销轴垫片9，所述销轴垫片9的表面设置有摩擦材料；当耳板与销轴垫片9发生相对转动时，进而发生摩擦作用，产生摩擦耗能。在实际应用中可根据设计的抗震要求，灵活设计摩擦系数大小。同时，由于销轴垫片9的存在，能够避免耳板相对滑动造成局部挤压变形，进一步保证摩擦耗能的可靠性。
参见图4和图5，作为本实施例的优选实施方式，还包括两第二连接板5，所述第二连接板5采用钢材料；
且一所述第一连接板4的两端分别固定于悬臂段上翼缘的上表面以及预制梁2上翼缘的上表面，另一所述第一连接板4的两端分别固定于悬臂段下翼缘的下表面以及预制梁2下翼缘的下表面；
一所述第二连接板5的两端分别固定于悬臂段上翼缘的下表面以及预制梁2上翼缘的下表面，另一所述第二连接板5的两端分别固定于悬臂段下翼缘的上表面以及预制梁2下翼缘的上表面；
第一连接板4用来实现自复位特性，第二连接板5用来耗能和防止第一连接板4发生局部屈曲，实现耗能和自复位的有机平衡，减小震后残余变形，在震后修复中，仅需简单加热或更换SMA材质的第一连接板4和第二连接板5，即可恢复到震前的连接强度，修复方便快捷。
作为本实施例的优选实施方式，所述第一连接板4为两端较宽，中间较细的“狗骨”型。
作为本实施例的优选实施方式，所述第二连接板5为“H”型，其外形基本与第一连接板4一致，在两端开设了用于容纳悬臂段和预制梁2的槽口。
作为本实施例的优选实施方式，所述第一连接板4和第二连接板5的两端均开设有若干固定孔；所述第一连接板4和第二连接板5的两端通过穿过悬臂段和预制梁2的高强螺栓11固定。采用螺栓连接的方式，模块化安装程度高，适合现场装配，施工方便快捷，而且易于拆卸替换修复，符合建筑行业的未来发展趋势
实施例二：
本实施例提供一种如上述实施例一所述的具有自复位功能的装配式节点的安装方法，具体包括以下步骤：
将具有自复位功能的装配式节点中的预制构件以及预制柱1和预制梁2在相应的工厂标准化生产后，在工厂流水线上进行预定位，对悬臂段、预制梁2、第一耳板6，第一连接板4及第二连接板进行预开孔；
将所述钢梁套筒3套设并焊接于预制柱1的预设位置上；
将第一耳板6的两弧形板分别放置在悬臂段的预设位置的两侧，通过预紧螺栓11连接两弧形板，并初拧预紧螺栓11，将第二耳板7焊接在预制梁2的预设位置，确保销轴8和销孔处于同一水平线上；
连接完成后，可将具有自复位功能的装配式节点运输至现场完成各个构件的连接；
将两第一连接板4分别固定于悬臂段、预制梁2上端的上表面以及悬臂段、预制梁2下端的下表面的预设位置；将两第二连接板5分别固定于悬臂段、预制梁2上端的下表面以及悬臂段、预制梁2下端的上表面的预设位置；通过高强螺栓10连接各所述第一连接板4和第二连接板5，并初拧高强螺栓10；
通过销轴8连接第一耳板6、第二耳板7及销轴垫板9，定位安装完成后，拧紧所有高强螺栓10和预紧螺栓11至目标扭矩，完成安装。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有自复位功能的装配式节点，其特征在于，包括：
钢梁套筒(3)、两第一连接板(4)以及转动连接件；
所述钢梁套筒(3)固定套设于预制柱(1)上，其外侧壁上设置有一悬臂段，所述悬臂段与预制梁(2)的形状相应；
所述第一连接板(4)采用SMA记忆合金材料，一所述第一连接板(4)的两端分别固定于悬臂段的上端以及预制梁(2)的上端，另一所述第一连接板(4)的两端分别固定于悬臂段的下端以及预制梁(2)的下端；
所述转动连接件设置于所述悬臂段与预制梁(2)之间的间隙处，转动连接件的一端与所述悬臂段固定连接，另一端与预制梁(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有自复位功能的装配式节点，其特征在于：
所述转动连接件包括第一耳板(6)和第二耳板(7)；
所述第一耳板(6)一端固定连接于所述悬臂段上，另一端开设有销孔；所述第二耳板(7)一端固定连接于所述预制梁(2)上，另一端设置有销轴(8)，所述第一耳板(6)和第二耳板(7)通过销轴(8)和销孔转动配合。
3.根据权利要求2所述的一种具有自复位功能的装配式节点，其特征在于：
所述销轴(8)的外周设置有环形的销轴垫片(9)，所述销轴垫片(9)的表面设置有摩擦材料。
4.根据权利要求1所述的一种具有自复位功能的装配式节点，其特征在于：
还包括两第二连接板(5)，所述第二连接板(5)采用钢材料；
且一所述第一连接板(4)的两端分别固定于悬臂段上端的上表面以及预制梁(2)上端的上表面，另一所述第一连接板(4)的两端分别固定于悬臂段下端的下表面以及预制梁(2)下端的下表面；
一所述第二连接板(5)的两端分别固定于悬臂段上端的下表面以及预制梁(2)上端的下表面，另一所述第二连接板(5)的两端分别固定于悬臂段下端的上表面以及预制梁(2)下端的上表面。
5.根据权利要求4所述的一种具有自复位功能的装配式节点，其特征在于：所述第一连接板(4)为“狗骨”型。
6.根据权利要求4所述的一种具有自复位功能的装配式节点，其特征在于：所述第二连接板(5)为“H”型。
7.根据权利要求4所述的一种具有自复位功能的装配式节点，其特征在于：
所述第一连接板(4)和第二连接板(5)的两端均开设有若干固定孔；所述第一连接板(4)和第二连接板(5)的两端通过穿过悬臂段和预制梁(2)的螺栓固定。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种具有自复位功能的装配式节点的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述钢梁套筒(3)固定套设于预制柱(1)的预设位置；
对悬臂段和预制梁(2)的上端和下端进行预开孔；
将两第一连接板(4)分别固定于悬臂段、预制梁(2)上端的上表面以及悬臂段、预制梁(2)下端的下表面的预设位置；
将两第二连接板(5)分别固定于悬臂段、预制梁(2)上端的下表面以及悬臂段、预制梁(2)下端的上表面的预设位置；通过螺栓将各所述第一连接板(4)和第二连接板(5)固定；
将第一耳板(6)固定在悬臂段的预设位置，将第二耳板(7)固定在预制梁(2)的预设位置，连接销轴(8)、销轴垫片(9)和销孔，完成安装。
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