带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点及安装方法技术

本发明专利技术涉及带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点及安装方法，属于结构工程技术领域。本发明专利技术包括核心钢骨架、外包全装配式钢管柱、全装配式环形梁柱连接总成、结构健康检测系统和颗粒阻尼仓，核心钢骨架位于外包全装配式钢管柱内且与外包全装配式钢管柱同心，核心钢骨架包括圆形中空钢骨和若干个外伸钢板翼，外包全装配式钢管柱由若干个弧状钢管柱片拼接而成，外包全装配式钢管柱与核心钢骨架圆形中空钢骨之间的空间内安装颗粒阻尼仓和浇筑混凝土；颗粒阻尼仓内包含有大量的橡胶球状颗粒。本发明专利技术将颗粒阻尼仓运用到装配式钢结构节点中，其耗能效果优良，使得节点具有优良的抗震性能。

Assembly intelligent node with granular damping energy consumption and its installation method

The invention relates to an assembled intelligent node with particle damping silo and an installation method, belonging to the technical field of structural engineering. The invention comprises a core steel skeleton, an enclosed fully assembled steel pipe column, a fully assembled ring beam-column connection assembly, a structural health detection system and a particle damping bin. The core steel skeleton is located in the enclosed fully assembled steel pipe column and concentric with the enclosed fully assembled steel pipe column. The core steel skeleton comprises a circular hollow steel skeleton and several outward extensions. The steel plate wing and the outer full-assembled steel tube column are joined together by several arc-shaped steel tube columns. The outer full-assembled steel tube column and the circular hollow steel frame of the core steel frame are equipped with particle damping bin and concrete pouring in the space. The particle damping bin contains a large number of rubber spherical particles. The particulate damping bin is applied to the joints of the assembled steel structure, and the energy dissipation effect is excellent, so that the joints have excellent seismic performance.

【技术实现步骤摘要】
带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点及安装方法
本专利技术涉及带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点及安装方法，属于结构工程

技术介绍
随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对居住条件的要求也越来越高，从“有房住”到“住好房”，居住空间不仅要有，而且要求宽敞、舒适、安全。这就对住房建造技术提出了更高的要求。近年来，随着建筑工业化的发展，各种各样的建筑新技术层出不穷，装配式钢结构建筑技术在多年的发展中有了较为丰富的积累。装配式钢结构建筑由于其建造方便、绿色施工、抗震性能好且可以实现钢材储备等诸多优点，广泛被人们所采用。钢结构节点作为装配式钢结构的关键受力构件，其性能往往决定了整个结构的性能。但是，现有的装配式钢结构建筑节点技术依然存在以下几点不足：首先，虽然与钢筋混凝土结构相比施工简单，但是依然存在焊接等对施工人员技术要求较高的工艺，施工人员现场操作容易导致质量参差不齐；其次，装配化程度低，构件过大，运输困难；第三，抗震性能较差，地震作用下焊缝处容易开裂或整体发生变形产生不可恢复的破坏；第四，智能化程度低，无论是对钢管柱还是内部的混凝土的性能都无法进行有效的监测和评估。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中装配式钢结构连接节点存在的装配化程度低、抗震性能不理想、自身性能难以评估等问题，提出了带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点及安装方法。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，包括核心钢骨架、外包全装配式钢管柱、全装配式环形梁柱连接总成、结构健康检测系统和颗粒阻尼仓，核心钢骨架位于外包全装配式钢管柱内且与外包全装配式钢管柱同心，核心钢骨架包括圆形中空钢骨和若干个外伸钢板翼，外包全装配式钢管柱由若干个弧状钢管柱片拼接而成，所述全装配式环形梁柱连接总成包括若干对弧状连接瓦片和若干个梁柱核心连接件，若干个弧状连接瓦片相互之间通过螺栓连接，共同拼接成一个圆柱形外加强环，弧状连接瓦片包括上弧状连接瓦片和下弧状连接瓦片，分别拼接成上下两个外加强环外箍外包全装配式钢管柱，上下两个外加强环位于梁柱核心连接件上下两侧并与梁柱核心连接件连接，进一步通过梁柱核心连接件与外包全装配式钢管柱采用螺栓连接。钢梁通过螺栓与全装配式环形梁柱连接总成相连，组成整个节点；外包全装配式钢管柱与核心钢骨架圆形中空钢骨之间的空间内安装颗粒阻尼仓和浇筑混凝土；颗粒阻尼仓内包含有大量的橡胶球状颗粒。所述的颗粒阻尼仓内有大量的橡胶球状颗粒和足够的活动空间，橡胶球状颗粒在仓内运动相互碰撞达到优良的耗能效果。所述颗粒阻尼仓外壳为轻质高强纤维材料，具有强度高质量轻的优点，如，耐火纤维塑料、铝合金、碳纤维等常规材料。所述颗粒阻尼仓位于外包全装配式钢管柱与核心钢骨架之间的空隙内，分布有四列。颗粒阻尼仓的数量由柱子的长度决定。所述阻尼仓和混凝土在核心钢骨架和外包全装配式钢管柱的间隙内间隔分布，以使颗粒阻尼仓的性能得到充分发挥。所述圆形中空钢管外侧的外伸钢板翼之间还设有通长分布的T形连接齿，颗粒阻尼仓内侧面设有相匹配的T形滑道，颗粒阻尼仓通过T形滑道和T形连接齿与核心钢骨架相连。所述结构健康检测系统包括主线、导线、FBG智能传感元件、处理器、长寿命电源和无线数据发射器，结构健康检测系统位于设置在核心钢骨架圆形中空钢骨内侧的主线管上，环形数据集成块包括处理器、无线数据发射器和长寿命电源，紧紧外包于主线管外部，主线管内包有导线和与导线相连的主线，通过主线管上的开孔与环形数据集成块相连，中空钢骨上设有导线孔，用于导线穿过将FBG智能传感元件与处理器相连，FBG智能传感元件和相应连接导线埋置在颗粒阻尼仓之间填充的纤维混凝土中。所述结构健康检测系统还包括贴在钢管内壁上的应变片，应变片通过导线与环形数据集成块上的处理器连接。所述核心钢骨架圆形中空钢骨内壁上的应变片和导线，均在加工厂安装调试完成。所述环形数据集成块外包有聚脲皮，具有防水、耐低温、抗腐蚀的特性。所述圆形钢骨架混凝土连接节点还包括核心钢骨架，核心钢骨架位于钢管柱内且以钢管柱圆心呈中心对称。所述外包全装配式钢管柱的弧状钢管柱片一侧设有柱片连接齿，另一侧设有与之相匹配的柱片滑槽，各柱片通过柱片连接齿和柱片滑槽首尾相连拼接成钢管柱；所述核心钢骨架由圆形中空钢骨和均匀围绕在钢骨外的若干个外伸钢板翼组成，外伸钢板翼自由端设置有沿钢板翼连续通长分布的连接齿，弧状钢管柱片内侧设置有若干个与外伸钢板翼卡齿匹配的滑槽。所述弧状连接瓦片包括弧形端板和垂直连接在端板两侧和底侧的若干个连接板，弧形端板与钢管柱相连。相邻弧状连接瓦片通过连接板相连。梁柱核心连接件包括弧形内板和与内板面垂直的外板，弧形内板与钢管柱相连，相邻的梁柱核心连接件通过外板相连。所述上弧状连接瓦片下平面和下弧状连接瓦片上平面设置有T型齿，梁柱核心连接件上下表面上均设有相匹配的T型槽。所述弧形端板相邻的拼接缝与外包全装配式钢管柱的柱片拼接缝相互错开，对外包全装配式钢管柱有紧箍作用。所述弧状连接瓦片中上弧状连接瓦片和下弧状连接瓦片数量相等且对应，弧状连接瓦片成对数量与梁柱核心连接件数量相等。所述核心钢骨架外伸钢板翼数量与外包全装配式钢管柱片数量相等。所述核心钢骨架的外伸钢板翼上设置有若干个圆形通孔，用于浇筑混凝土，减轻自重。所述外包全装配式钢管柱的弧状钢管柱片数量为若干片，相邻两片相连共同拼成圆柱形，常用2片、3片或4片，设组成外包全装配式钢管柱的柱片数量为N，柱片的弧度为360°/N。所述的梁柱核心连接件包括弧形内板和与内板面垂直的外板，梁柱核心连接件的数量为若干个，相邻两个相连共同拼成圆柱形，常用2个、3个或4个，设梁柱核心连接件其数量为N，弧形内板的弧度为360°/N，可适用于梁之间成不同角度的钢结构建筑。一种带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点的安装方法，包括以下步骤:(1)结构健康检测系统检查：将核心钢骨架中空钢管内侧应变片的导线和FBG智能传感元件的贴在圆形中空钢骨的一段口部，内侧的导线一端与环形数据集成块连接，运行检查结构健康检测系统；(2)安装结构健康检测系统：运行检查完成后，将环形数据集成块套在主线管上，将主线管放入核心钢骨架圆形中空钢骨内；(3)定位核心钢骨架：根据柱的位置和高度定位核心钢骨架，根据结构梁的设计高度，将各个梁柱核心连接件与柱片连接的螺栓孔定位；(4)组装外包全装配式钢管柱：将第一片外包全装配式钢管柱片上的滑槽放置于核心钢骨架外伸钢板翼连接齿的上方，使连接齿与滑槽对准，然后将柱片沿滑槽滑入到指定位置；将剩余的外包全装配式钢管柱片仿照上述方法，并保证各柱片之间连接齿与滑槽对准，然后滑到指定位置，组成外包全装配式钢管柱；(5)安装全装配式环形梁柱连接总成：通过螺栓将梁柱核心连接件与各个外包全装配式钢管柱片连接；(6)安装颗粒阻尼仓：在核心钢骨架圆形中空钢骨和外包全装配式钢管柱组成的空间内，安装颗粒阻尼仓；(7)浇筑混凝土：向滑入的颗粒阻尼仓上方浇筑一定厚度的纤维混凝土，厚度不超过颗粒阻尼仓的厚度；(8)安装传感器：重复步骤(6)和(7)，直至填充到柱的中间位置时，安装完颗粒阻尼仓后，浇筑上述混凝土厚度一半的纤维混凝土，将贴在圆形中空钢骨的一端口部外侧导线头通过导线孔与FBG智能传感元件连接，放入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：包括核心钢骨架(1)、外包全装配式钢管柱(2)、全装配式环形梁柱连接总成、结构健康检测系统和颗粒阻尼仓(17)，核心钢骨架(1)位于外包全装配式钢管柱(2)内且与外包全装配式钢管柱(2)同心，核心钢骨架(1)包括圆形中空钢骨(8)和若干个外伸钢板翼(7)，外包全装配式钢管柱(2)由若干个弧状钢管柱片拼接而成，核心钢骨架(1)与外包全装配式钢管柱(2)之间的空隙填充混凝土，全装配式环形梁柱连接总成包括上弧状连接瓦片(4)、下弧状连接瓦片(5)和梁柱核心连接件(3)，相邻弧状连接瓦片通过螺栓相连拼接成圆形外加强环，上下两个外加强环位于梁柱核心连接件(3)上下两侧，外箍外包全装配式钢管柱(2)；全装配式环形梁柱连接总成通过梁柱核心连接件(3)使用螺栓与外包全装配式钢管柱(2)相连接；钢梁(6)通过螺栓与全装配式环形梁柱连接总成相连，组成整个节点；所述颗粒阻尼仓(17)位于外包全装配式钢管柱(2)与核心钢骨架(1)之间的空隙内，颗粒阻尼仓(17)内包含有大量的橡胶球状颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：包括核心钢骨架(1)、外包全装配式钢管柱(2)、全装配式环形梁柱连接总成、结构健康检测系统和颗粒阻尼仓(17)，核心钢骨架(1)位于外包全装配式钢管柱(2)内且与外包全装配式钢管柱(2)同心，核心钢骨架(1)包括圆形中空钢骨(8)和若干个外伸钢板翼(7)，外包全装配式钢管柱(2)由若干个弧状钢管柱片拼接而成，核心钢骨架(1)与外包全装配式钢管柱(2)之间的空隙填充混凝土，全装配式环形梁柱连接总成包括上弧状连接瓦片(4)、下弧状连接瓦片(5)和梁柱核心连接件(3)，相邻弧状连接瓦片通过螺栓相连拼接成圆形外加强环，上下两个外加强环位于梁柱核心连接件(3)上下两侧，外箍外包全装配式钢管柱(2)；全装配式环形梁柱连接总成通过梁柱核心连接件(3)使用螺栓与外包全装配式钢管柱(2)相连接；钢梁(6)通过螺栓与全装配式环形梁柱连接总成相连，组成整个节点；所述颗粒阻尼仓(17)位于外包全装配式钢管柱(2)与核心钢骨架(1)之间的空隙内，颗粒阻尼仓(17)内包含有大量的橡胶球状颗粒。2.根据权利要求1所述的带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：所述阻尼仓和混凝土在核心钢骨架(1)和外包全装配式钢管柱(2)的间隙内间隔分布。3.根据权利要求1所述的带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：圆形中空钢管外侧的外伸钢板翼(7)之间还设有通长分布的T形连接齿(10)，颗粒阻尼仓(17)内侧面设有相匹配的T形滑道(19)。4.根据权利要求1所述的带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：所述结构健康检测系统包括主线、导线(13)、FBG智能传感元件(16)、处理器(22)、长寿命电源(23)和无线数据发射器(24)，结构健康检测系统位于设置在核心钢骨架(1)圆形中空钢骨(8)内侧的主线管(11)上，环形数据集成块(12)包括处理器(22)、无线数据发射器(24)和长寿命电源(23)，外包于主线管(11)外部，主线管(11)内包有导线(13)和与导线(13)相连的主线，通过主线管(11)上的开孔与环形数据集成块(12)相连，中空钢骨上设有导线(13)孔，用于导线(13)穿过将FBG智能传感元件(16)与处理器(22)相连，FBG智能传感元件(16)和相应连接导线(13)埋置在纤维混凝土(15)中。5.根据权利要求4所述的带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：所述结构健康检测系统还包括贴在钢管内壁上的应变片(18)，应变片(18)通过导线(13)与环形数据集成块(12)连接。6.根据权利要求4所述的带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：环形数据集成块(12)外包有聚脲皮。7.根据权利要求1所述的带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：所述颗粒阻尼仓(17)外壳为轻质高强纤维材料。8.根据权利要求1所述的带有颗粒阻尼仓耗能的装配式智能节点，其特征在于：所述外包全装配式钢管柱(2)的弧状钢管柱片一侧设有柱片连接齿，另一侧设有与之相匹配的柱片滑槽，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟犇，王昊，杨国涛，王春林，侯东帅，张美惠，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37