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一种顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置制造方法及图纸

技术编号:19209128 阅读:28 留言:0更新日期:2018-10-20 04:34
本发明专利技术公开了一种顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置,包括上下两个摩擦耗能装置,上部摩擦耗能装置中两个开有螺栓孔的内摩擦钢板焊接在一端板上构成一整体,然后将端板通过抗拉螺栓固定在柱上,对应的外摩擦钢板两个,通过抗剪螺栓固定在预制混凝土梁上。节点下端布置两个开有螺栓孔的外摩擦钢板,通过抗剪螺栓固定在预制混凝土梁上,与外摩擦钢板对应的内摩擦钢板有2个,通过抗剪螺栓固定在预制混凝土柱的暗牛腿上。在外摩擦钢板与内摩擦钢板之间设置摩擦片。摩擦型高强螺栓穿过外摩擦钢板、摩擦片、内摩擦钢板、和预制混凝土梁将上下端各部件固定在一起。

【技术实现步骤摘要】
一种顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置
本专利技术属于土木工程领域,涉及一种顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置。
技术介绍
地震给人类带来极其严重的灾难。传统的抗震设计采用的是延性设计方法,即在地震作用下,结构部分构件提前屈服和破坏,但整体不至于丧失功能,依靠构件屈服后的塑性变形来耗散大部分的地震能量,从而达到保证主体结构安全的目的。这种传统的基于承载力的设计方法虽然能在避免建筑出现损伤乃至倒塌造成人员伤亡的破坏方面有一定的可靠性,但在中等强度地震或强烈地震中,却不能有效地控制地震造成的经济损失,大多数大地震过后,结构虽然未倒塌,但不可修复或继续使用,只能推倒重建。自复位预制混凝土框架是一种通过张拉预应力筋为结构提供侧向刚度和自定心力,并通过安装各种类型的耗能构件来消耗地震能量的结构形式。装配式钢筋混凝土框架具有生产速度快、质量稳定、节约模板等优点,但传统装配式结构的节点连接可靠性较差,因此在地震区的应用受到限制。梁柱连接部位作为预制装配式混凝土结构框架设计中最关键的设计环节,现有的连接形式多借鉴钢框架的节点构造形式,但是混凝土结构本身不具有钢结构轻质高强的优点,同时考虑到竖向承重是混凝土结构设计中最重要的因素,所以使用钢结构梁柱节点的连接方式极有可能会造成节点处承重抗剪能力不足,进而发生剪切破坏。
技术实现思路
技术问题:本专利技术提供一种能够消耗地震作用下的能量,消除或降低预制装配式钢筋混凝土结构在地震作用下的残余变形,避免预制梁柱等主体结构构件出现明显的塑性变形的顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置,提高了梁柱节点抗剪能力从而大幅削减工程结构震后的修复费用和难度,还能在设计过程中更加灵活地独立调控结构的强度、刚度和延性。技术方案:本专利技术的顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置,包括预制混凝土柱、位于所述预制混凝土柱一侧的预制混凝土梁、将所述预制混凝土柱和预制混凝土梁连接为一体的摩擦耗能装置,所述预制混凝土柱上设置有牛腿,所述预制混凝土梁的下侧设有与牛腿相对应的缺口,所述摩擦耗能装置包括上部摩擦耗能装置和下部摩擦耗能装置,所述上部摩擦耗能装置包括连接在预制混凝土柱上的端板、连接在所述端板上的两个开有水平长孔的上部内摩擦钢板、两个带螺栓孔的上部外摩擦钢板,两个上部内摩擦钢板对称布置在预制混凝土梁顶部两侧,两个上部外摩擦钢板分别设置在上部内摩擦钢板的外侧,并通过摩擦型高强螺栓将上部内摩擦钢板、上部外摩擦钢板和预制混凝土梁连成一整体,上部外摩擦钢板直接与预制混凝土梁相对的部分则通过抗剪螺栓与预制混凝土梁顶部连接。所述下部摩擦耗能装置包括两个固定在牛腿上的开有水平长孔的下部内摩擦钢板、两个开有螺栓孔的下部外摩擦钢板,两个下部内摩擦钢板对称布置在预制混凝土梁底部两侧,两个下部外摩擦钢板分别设置在下部内摩擦钢板的外侧,并通过摩擦型高强螺栓将下部内摩擦钢板、下部外摩擦钢板和预制混凝土梁连成一整体,下部外摩擦钢板直接与预制混凝土梁相对的部分则通过抗剪螺栓与预制混凝土梁底部连接。所述预制混凝土柱和预制混凝土梁中设置有贯穿二者的上下两排横向预应力筋,其中位于下排的横向预应力筋穿过牛腿。进一步的,本专利技术装置中,所述上部摩擦耗能装置中,上部外摩擦钢板与上部内摩擦钢板之间均嵌入上摩擦片,下部摩擦耗能装置中,下部外摩擦钢板与下部内摩擦钢板之间均嵌入下摩擦片。进一步的,本专利技术装置中,所述预制混凝土柱的牛腿和预制混凝土梁的缺口上,在二者的接触部位均设置有通过抗剪栓钉固定的预埋钢板。进一步的,本专利技术装置中,所述端板通过抗拉螺栓固定在预制混凝土柱上。进一步的,本专利技术装置中,所述下部内摩擦钢板通过抗剪螺栓固定在牛腿上。进一步的,本专利技术装置中,所述横向预应力筋布置在预制混凝土柱和预制混凝土梁上预留的横向穿筋孔中。本专利技术通过将一种新型带有暗牛腿的预制混凝土梁柱节点与摩擦耗能构件组合在一起,以共同抵抗地震作用,消耗地震能量。结构包含预制混凝土柱,预制混凝土梁,上部摩擦耗能装置,下部摩擦耗能装置,梁柱端部预埋钢板。预制混凝土柱和预制混凝土梁连接所形成的暗牛腿用来确保结构在施工及使用过程中结构的有效承重,有效提高地震作用下梁柱节点处的抗剪能力。在钢筋混凝土梁柱连接处布置暗牛腿作为竖向传力构件可以有效避免节点连接处出现剪切破坏。节点转动过程中柱端预埋钢板不与柱分离,是在柱端预埋钢板上焊接抗剪栓钉。内外摩擦装置产生相对滑动耗散地震能量,贯穿于预制混凝土柱和预制混凝土梁的预应力筋提供自定心力使梁柱恢复到变形前位置。节点转动过程中梁端预埋钢板不与梁分离,是在梁端预埋钢板上焊接抗剪栓钉。本专利技术中,预制混凝土柱上设置的牛腿和预制梁的缺口处有足够的强度,确保结构在施工及使用过程中结构的有效承重,有效提高地震作用下梁柱节点处的抗剪能力。内外摩擦钢板装置产生相对滑动耗散能量,自复位框架梁柱节点产生相对滑动需要一定的转动空间,所以加宽内摩擦板长孔宽度以保证节点转动不受限制。在工厂预制带有暗牛腿的预制混凝土柱和带有缺口的预制混凝土梁,并在相应位置留有预应力筋孔洞,梁、柱构件在现场吊装就位后,将预应力筋穿过梁柱中预留的孔洞,然后进行张拉。后张的无粘结预应力筋既可以在安装阶段用于装置连接,也可以在使用阶段承受拉力和弯矩作用。为了提高节点装置在使用过程中的耗能能力,在梁柱节点的上下部位均设置一对摩擦耗能装置。该耗能件以组合钢件构成耗能装置,由外摩擦钢板、摩擦片、内摩擦钢板、柱端预埋钢板、梁端预埋钢板、抗剪螺栓、抗拉螺栓、摩擦型高强螺栓组成。上部摩擦装置中两个开有水平长孔的上部内摩擦钢板焊接在一端板上构成一整体,在端板上开有螺栓孔洞用来穿入抗拉螺栓将上部内摩擦钢板和预制混凝土柱连为一整体。两个开有螺栓孔的上部外摩擦钢板通过抗剪螺栓与预制混凝土梁的上端连为一整体,在上部内摩擦钢板与上部外摩擦钢板之间嵌入上摩擦片,并用紧固螺栓将三者(上部内摩擦钢板、上部外摩擦钢板和上摩擦片)连成一整体而构成上部摩擦耗能装置。下部摩擦装置中两个开有水平长孔的下部内摩擦钢板直接通过抗剪螺栓固定在牛腿上和带有牛腿的预制混凝土柱连为一整体。两个开有螺栓孔的下部外摩擦钢板通过抗剪螺栓与预制混凝土梁的下端连为一整体,在下部内摩擦钢板与下部外摩擦钢板之间嵌入下摩擦片,并用摩擦型高强螺栓将三者(下部内摩擦钢板、下部外摩擦钢板和下摩擦片)连成一整体而构成下部摩擦耗能装置。在柱端预埋钢板上和梁端预埋钢板上焊接一定数量的抗剪栓钉。本专利技术装置主要用于提高装配式混凝土框架结构在地震作用下的耗能能力,有效消除或降低结构在地震作用下的残余变形,并且提高节点的抗剪能力和结构的组装效率。本专利技术针对现有常规自复位预制钢筋混凝土框架节点连接方法中出现的不足,可以采用暗牛腿的干式节点形式连接,其受力比较明确,传力途径清晰,不但可以保证其震后残余位移小,强度和刚度降低少,而且通过暗牛腿避免了梁柱连接部位发生剪切破坏,便于修复和快速重新投入使用,可以大幅度减少地震造成的经济损失。另一方面,在吊装阶段,牛腿可以用来搁置预制梁,进而提高结构的装配效率,提高施工安全等级。而且,暗牛腿不会影响到框架中楼板和填充墙等非结构构件的布置以及结构的使用功能。有益效果:本专利技术与现有技术相比,具有以下优点:现有的自复位预制混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置,其特征在于,该节点装置包括预制混凝土柱(1)、位于所述预制混凝土柱(1)一侧的预制混凝土梁(2)、将所述预制混凝土柱(1)和预制混凝土梁(2)连接为一体的摩擦耗能装置,所述预制混凝土柱(1)上设置有牛腿,所述预制混凝土梁(2)的下侧设有与牛腿相对应的缺口,所述摩擦耗能装置包括上部摩擦耗能装置和下部摩擦耗能装置,所述上部摩擦耗能装置包括连接在预制混凝土柱(1)上的端板、连接在所述端板上的两个开有水平长孔的上部内摩擦钢板(4)、两个带螺栓孔的上部外摩擦钢板(3),两个上部内摩擦钢板(4)对称布置在预制混凝土梁(2)顶部两侧,两个上部外摩擦钢板(3)分别设置在上部内摩擦钢板(4)的外侧,并通过摩擦型高强螺栓(14)将上部内摩擦钢板(4)、上部外摩擦钢板(3)和预制混凝土梁(2)连成一整体,上部外摩擦钢板(3)直接与预制混凝土梁(2)相对的部分则通过抗剪螺栓(7)与预制混凝土梁(2)顶部连接;所述下部摩擦耗能装置包括两个固定在牛腿上的开有水平长孔的下部内摩擦钢板(5)、两个开有螺栓孔的下部外摩擦钢板(15),两个下部内摩擦钢板(5)对称布置在预制混凝土梁(2)底部两侧,两个下部外摩擦钢板(15)分别设置在下部内摩擦钢板(5)的外侧,并通过摩擦型高强螺栓(14)将下部内摩擦钢板(5)、下部外摩擦钢板(15)和预制混凝土梁(2)连成一整体,下部外摩擦钢板(15)直接与预制混凝土梁(2)相对的部分则通过抗剪螺栓(7)与预制混凝土梁(2)底部连接;所述预制混凝土柱(1)和预制混凝土梁(2)中设置有贯穿二者的上下两排横向预应力筋,其中位于下排的横向预应力筋穿过牛腿。...

【技术特征摘要】
1.一种顶底摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置,其特征在于,该节点装置包括预制混凝土柱(1)、位于所述预制混凝土柱(1)一侧的预制混凝土梁(2)、将所述预制混凝土柱(1)和预制混凝土梁(2)连接为一体的摩擦耗能装置,所述预制混凝土柱(1)上设置有牛腿,所述预制混凝土梁(2)的下侧设有与牛腿相对应的缺口,所述摩擦耗能装置包括上部摩擦耗能装置和下部摩擦耗能装置,所述上部摩擦耗能装置包括连接在预制混凝土柱(1)上的端板、连接在所述端板上的两个开有水平长孔的上部内摩擦钢板(4)、两个带螺栓孔的上部外摩擦钢板(3),两个上部内摩擦钢板(4)对称布置在预制混凝土梁(2)顶部两侧,两个上部外摩擦钢板(3)分别设置在上部内摩擦钢板(4)的外侧,并通过摩擦型高强螺栓(14)将上部内摩擦钢板(4)、上部外摩擦钢板(3)和预制混凝土梁(2)连成一整体,上部外摩擦钢板(3)直接与预制混凝土梁(2)相对的部分则通过抗剪螺栓(7)与预制混凝土梁(2)顶部连接;所述下部摩擦耗能装置包括两个固定在牛腿上的开有水平长孔的下部内摩擦钢板(5)、两个开有螺栓孔的下部外摩擦钢板(15),两个下部内摩擦钢板(5)对称布置在预制混凝土梁(2)底部两侧,两个下部外摩擦钢板(15)分别设置在下部内摩擦钢板(5)的外侧,并通过摩擦型高强螺栓(14)将下部内摩擦钢板(5)、下部外摩擦钢板(15)和预制...

【专利技术属性】
技术研发人员:周臻黄林杰田会文司怡章梦霞
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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