震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点制造技术

本实用新型专利技术提供了震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，包括悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁和防屈曲耗能连接件；所述防屈曲耗能连接件分别与悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁固定连接；所述防屈曲耗能连接件分别对称设置在悬臂段工字形钢梁和中间段工字形钢梁的腹板两侧。所述工字形钢柱安装在梁柱节点区，悬臂段工字形钢梁和中间段工字形钢梁的上翼缘表面与混凝土板固接，混凝土板上安装有带窗户的轻质墙板，轻质墙板与工字形钢柱、悬臂段工字形钢梁和中间段工字形钢梁之间有间隙。本实用新型专利技术提供的震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点既不影响建筑使用功能，又易于震后修复，同时可有效减小楼板在地震中的开裂程度。

Replacement of the upper suspension steel frame beam column joints after earthquake

The utility model provides the upper end after the earthquake can replace the suspended steel frame energy beam column joints, including cantilever I-beam, middle section I-beam and buckling restrained joints; the buckling restrained joints respectively with cantilever I-beam, I-shaped steel beam is fixedly connected with the middle section of the case; buckling restrained connections are symmetrically arranged on the cantilever I-beam and middle section I-beam webs on both sides. The I-shaped steel column is installed in the beam column joints, cantilever I-beam and middle section I-beam on the flange surface and the concrete plate is fixedly connected with concrete slabs are installed on the windows of the light wallboard, there is a gap between the light wallboard and I-shaped steel columns, cantilever I-beam and the period between the I-shaped steel beam. The utility model provides a replaceable upper end suspension type steel frame energy dissipation beam column joint after the earthquake, which can not only influence the use function of the building, but also is easy to repair after the earthquake, and can effectively reduce the cracking degree of the floor slab in the earthquake.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及减震
，尤其是涉及一种震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点。
技术介绍
耗能减震是目前减少建筑主体结构在地震下的地震反应并防止其大震不倒的最有效手段之一.耗能减震的方式主要有两种:一种是通过设额外的耗能阻尼器耗散地震能量,而设置的位置一般局限在梁柱开间之间,通过楼层间的相对变形来实现耗能，如图1的A、B、C所示，耗能元件分别为金属阻尼器1，支撑架2，粘滞阻尼器3以及防屈曲耗能支撑阻尼器4；另一种是通过结构构件(梁端)屈服形成塑性铰耗能，如图1的D所示，包括梁端塑性耗能区5。这两种耗能方式分别存在着以下问题：首先，对于一些要求具有大开间或大门窗等使用功能的建筑，在梁柱开间中设置耗能阻尼器的这一类方式将会影响到建筑的正常使用功能；其次，在1994年美国的北岭地震和1995年的日本阪神地震中均发现，传统的梁柱翼缘焊接的刚性节点形式如图2-3所示，其中主要包括钢梁6和钢柱7，然而，其梁端塑性铰耗能机制无法实现，往往会由于梁端焊缝应力集中而首先发生焊缝的低周疲劳断裂。基于此，人们又提出通过“狗骨式”节点如图4-5所示，其中包括工字形钢柱7、与传统工字形钢梁6相异的塑性耗能区域8，把梁端区域进行局部削弱以使塑性区由梁端焊缝位置转移到截面被削弱的区域。这种梁端塑性区转移的方式虽然能够避免梁端焊缝断裂，但是仍然存在震后修复问题，在大震过后，工程人员必须对已经发生梁端塑性损伤的框架梁进行重新更换后，原建筑才能够正常投入使用，既对震后修复带来困难，又会造成国民经济的巨大损失，因此通过主体结构构件(梁端)发展塑性耗能的方式是十分不经济的。随着国家“十三五”规划的推出，明确了要落实推广钢结构在建设领域的应用，其中发展钢结构住宅是提高民用建筑抗震性能、解决钢结构产能过剩的重要举措。然而，钢结构住宅内设置较密集的隔墙，且隔墙厚度要求较薄以提供更大的建筑使用空间，门窗的位置及其大小还需满足用户的使用要求，因此传统的耗能阻尼器在钢结构住宅中的应用将面临更大的限制；此外，钢结构住宅内部人口较为密集，因此要求建筑具有震后方便修复的功能以快速恢复正常生活秩序，若通过传统梁端塑性铰耗能的方式，工程人员在震后难以进入用户单元进行梁和楼板的整体替换，也大大拖延了原建筑重新投入使用的周期。最后，钢结构住宅的梁上部均通过栓钉与混凝土楼板现浇成为整体，而梁在负弯矩作用下的中和轴在梁腹板内部，因此会造成负弯矩作用下楼板的严重开裂，需把梁柱节点区域附近的楼板局部打掉并重新现浇混凝土楼板才能重新投入使用，为震后整体建筑的快速修复带来较大困难。基于此，本技术提出了震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，能够很大程度上解决影响建筑使用功能，不易于震后修复，楼板在地震中的开裂程度大的问题。本技术提供的震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，包括：悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁和防屈曲耗能连接件；所述防屈曲耗能连接件分别与悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁固定连接；所述防屈曲耗能连接件分别对称设置在悬臂段工字形钢梁和中间段工字形钢梁的腹板两侧。进一步地，所述防屈曲耗能连接件包括芯板、限位钢板、约束钢板和连接钢板；所述芯板包括第一芯板和第二芯板，所述第一芯板固接在悬臂段工字形钢梁的腹板上，所述第二芯板固接在中间段工字形钢梁上，所述第一芯板与第二芯板焊接相连，所述连接钢板对称固接在工字形钢梁上翼缘上、下端面和悬臂段工字形钢梁上翼缘上、下端面；所述第二芯板两侧设有与限位钢板相配合的凹槽，所述限位钢板安装在凹槽处，所述约束钢板完全贴合在第二芯板和限位钢板的外表面上，所述限位钢板和约束钢板固接在中间段工字形钢梁的腹板上。进一步地，所述限位钢板和约束钢板通过螺栓固接在中间段工字形钢梁的腹板上，所述第一芯板通过螺栓固接在悬臂段工字形钢梁的腹板上，所述第二芯板通过螺栓固接在中间段工字形钢梁上，所述第一芯板与第二芯板通过对接焊缝焊接相连，所述连接钢板通过螺栓固接在工字形钢梁上翼缘上、下端面和悬臂段工字形钢梁上翼缘上、下端面。进一步地，还包括抗剪切连接件；所述抗剪切连接件设置在防屈曲耗能连接件上方，且分别与悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁固定连接。进一步地，所述抗剪切连接件包括腹板延长板、侧钢板和钢板；所述腹板延长板焊接在中间段工字形钢梁上翼缘和悬臂段工字形钢梁上翼缘，所述侧钢板设置在所述腹板延长板两侧，所述钢板分别连接中间段工字形钢梁腹板和悬臂段工字形钢梁腹板；所述钢板包括第一钢板和第二钢板，所述第一钢板和第二钢板焊接相连。进一步地，所述腹板延长板通过角焊缝焊接在中间段工字形钢梁上翼缘和悬臂段工字形钢梁上翼缘，所述侧钢板与腹板延长板两侧通过螺栓固接，所述第一钢板和第二钢板通过对接焊缝焊接相连。进一步地，所述抗剪切连接件包括腹板延长板和第三钢板；所述腹板延长板焊接在中间段工字形钢梁上翼缘和悬臂段工字形钢梁上翼缘，所述第三钢板分别连接中间段工字形钢梁腹板和悬臂段工字形钢梁腹板。进一步地，所述腹板延长板通过角焊缝焊接在中间段工字形钢梁上翼缘和悬臂段工字形钢梁上翼缘，所述第三钢板通过螺栓固接在中间段工字形钢梁腹板和悬臂段工字形钢梁腹板上。进一步地，所述腹板延长板与所述中间段工字形钢梁腹板位于同一平面。进一步地，还包括工字形钢柱；所述工字形钢柱与悬臂段工字形钢梁为刚性连接。本技术的有益效果为：本技术提供的震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，梁柱耗能节点的大部分螺栓在工厂拧紧，部分焊缝焊好，施工现场只需拧紧小部分螺栓和对部分焊缝进行施焊，施工现场工作量大大减少，施工时间短，安装简便，提高了现场施工安装的效率。通过在梁上翼缘设置腹板延长板并把悬臂段和中间段工字形梁腹板进行大部分断开的构造方式(上端悬挂)，使梁在承受弯矩作用下的旋转中心由原腹板型心位置转移到上翼缘附近，使梁既具备较大的抗剪承载力，同时又可减小楼板参与抗弯承载力和刚度的贡献，使梁端在正负弯矩作用下均无需考虑楼板的影响，其力学模型与计算模型更为接近，可更为准确地判断耗能原件的屈服时刻。耗能元件设置在靠近梁下翼缘的腹板上，距离梁上翼缘的旋转中心位置较远，可提供较大的抗弯承载力，也可在耗能元件处获得更大的轴向变形需求，使耗能元件更早进入屈服耗散地震能量。本技术提供的震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，只需把靠近梁下翼缘位置的耗能元件进行更换,而原来的工字形钢柱、工字形钢梁、腹板延长板、角钢或钢板仍然可以继续使用，节点区域附近的楼板通过少量修复或不需经过修复便可继续使用，大大加快了震后修复的速度并节约修复成本，经济效应十分显著。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是在梁柱开间内设置耗能元件和梁端屈服的耗能方式的结构示意图；图2是传统梁端翼缘焊接的刚性的结构示意图；图3是基于图2的A-A向剖视图；图4是传统梁端翼缘焊接的“狗骨式”梁柱节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，其特征在于，包括：悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁和防屈曲耗能连接件；所述防屈曲耗能连接件分别与悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁固定连接；所述防屈曲耗能连接件分别对称设置在悬臂段工字形钢梁和中间段工字形钢梁的腹板两侧。

【技术特征摘要】
1.一种震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，其特征在于，包括：悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁和防屈曲耗能连接件；所述防屈曲耗能连接件分别与悬臂段工字形钢梁、中间段工字形钢梁固定连接；所述防屈曲耗能连接件分别对称设置在悬臂段工字形钢梁和中间段工字形钢梁的腹板两侧。2.根据权利要求1所述的震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，其特征在于，所述防屈曲耗能连接件包括芯板、限位钢板、约束钢板和连接钢板；所述芯板包括第一芯板和第二芯板，所述第一芯板固接在悬臂段工字形钢梁的腹板上，所述第二芯板固接在中间段工字形钢梁上，所述第一芯板与第二芯板焊接相连，所述连接钢板对称固接在工字形钢梁上翼缘上、下端面和悬臂段工字形钢梁上翼缘上、下端面；所述第二芯板两侧设有与限位钢板相配合的凹槽，所述限位钢板安装在凹槽处，所述约束钢板完全贴合在第二芯板和限位钢板的外表面上，所述限位钢板和约束钢板固接在中间段工字形钢梁的腹板上。3.根据权利要求2所述的震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，其特征在于，所述限位钢板和约束钢板通过螺栓固接在中间段工字形钢梁的腹板上，所述第一芯板通过螺栓固接在悬臂段工字形钢梁的腹板上，所述第二芯板通过螺栓固接在中间段工字形钢梁上，所述第一芯板与第二芯板通过对接焊缝焊接相连，所述连接钢板通过螺栓固接在工字形钢梁上翼缘上、下端面和悬臂段工字形钢梁上翼缘上、下端面。4.根据权利要求1所述的震后可替换的上端悬挂式钢框架耗能梁柱节点，其特征在于，还包括抗剪切连接件；所述抗剪切连接件设置在防屈曲耗能连接件上方，且分别与悬臂段工字形钢梁、中间段工...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊贤，陈若冰，韩伟，杜永山，迟雪晶，
申请(专利权)人：华南理工大学，北京堡瑞思减震科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44