腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点制造技术

本发明专利技术公开了一种腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁‑边柱节点，包括钢柱、位于钢柱一侧的钢梁、横穿过钢柱的形状记忆合金杆、位于钢梁翼缘内侧的L型支架、位于钢梁腹板中间位置的摩擦耗能器；摩擦耗能器包括连接钢柱翼缘和钢梁腹板的槽钢、填充于槽钢和钢梁腹板之间的耗能摩擦片、以及穿过钢梁腹板并将槽钢、耗能摩擦片和钢梁腹板连接在一起的高强螺栓。本发明专利技术可以提高节点处楼板布置的便利性，加强钢梁翼缘抵抗局部变形能力的同时，增强形状记忆合金杆与钢梁端的锚固作用；有效提高节点的自复位性能和滞回耗能能力的同时，提高构件的可更换性。

The web of friction type shape memory alloy rod self centering steel frame beam column joints edge

The invention discloses a web friction type shape memory alloy rod self centering steel frame beam column joints edge, including steel column, steel beam, steel column is located in the side of the cross steel column shape memory alloy rod, steel web middle position friction damper is located on the L type bracket, located in the inner side of the beam flange friction damper; including steel, steel column flange and steel webs is filled between the channel and the energy consumption of steel web friction plate, and through the steel web and channel steel, energy dissipation and friction of steel web connected with high strength bolt. The invention can improve the convenience of the node floor layout, strengthen the local deformation of the beam flange resistance capacity at the same time, enhance the anchoring effect of shape memory alloy rod and steel beam; effectively improve the node self resetting performance and hysteretic energy dissipation capacity at the same time, improve the replaceable component.

【技术实现步骤摘要】
腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点
本专利技术属于土木工程领域，涉及一种腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点。
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，通过结构部分构件的提前屈服和破坏，但整体不丧失功能，依靠构件的塑性变形来耗散大部分的地震能量，从而达到主体结构安全的目的。梁柱节点作为框架结构中重要的组成部分，对结构的可恢复功能具有很大的影响。随着基于性能抗震设计理念的发展，通过控制结构的震后残余变形，提高结构的可恢复性的功能需求，已逐渐被国内外学者所关注。目前，自复位梁柱节点主要通过在梁柱节点中引入后张预应力技术或形状记忆合金材料，将梁、柱构件装配成整体，为结构提供可恢复功能。相比后张预应力技术中用到的预应力筋和钢绞线，形状记忆合金具有优越的超弹性、耗能能力以及更大的变形能力。形状记忆合金自复位梁柱节点利用形状记忆合金杆提供的回复力，使结构在震后恢复到初始状态；同时，节点中设置耗能构件，以耗散地震对结构输入的能量；因此，主要结构构件在地震中发生弹性变形，而耗能构件和形状记忆合金杆发生非弹性变形；然而，在现有的形状记忆合金杆自复位梁柱节点中，形状记忆合金杆常被设置于梁上下翼缘外侧，这对节点处的楼板布置造成不便，同时有可能使梁受压翼缘侧形状记忆合金杆受压屈曲，从而使节点性能退化；另外，耗能构件的选择和设置，对节点的耗能贡献以及节点性能的稳定性具有很大的影响。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种克服因形状记忆合金杆布置在梁翼缘外侧造成的楼板布置不便，以及梁翼缘局部屈曲变形的不足，有效增强节点耗能能力和自复位性能，提高构件的可更换性的腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点。技术方案：本专利技术的腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点，包括钢柱、位于钢柱一侧的钢梁、横穿过钢柱的形状记忆合金杆、位于钢梁翼缘内侧的L型支架、位于钢梁腹板中间位置的摩擦耗能器；摩擦耗能器包括设置在钢梁腹板中间并与钢柱翼缘连接的槽钢、填充于所述槽钢和钢梁腹板之间的耗能摩擦片、穿过钢梁腹板并将槽钢、耗能摩擦片和钢梁腹板连接在一起的高强螺栓，所述形状记忆合金杆的一端与L型支架连接，另一端在穿过钢柱后与之连接。本专利技术的一种优选方案中，形状记忆合金杆一端锚固在钢柱翼缘外侧，另一端通过设置在其端部的张拉螺母和固定螺母与L型支架连接，并通过调节张拉螺母和固定螺母，对形状记忆合金杆施加初始预应变。形状记忆合金杆Ni-Ti的成分比应近似相等，且其相变温度Af应低于常温，以保证形状记忆合金杆处于奥氏体状态，从而实现材料的超弹性性能。本专利技术的一种优选方案中，L型支架与钢梁翼缘内侧焊接，并在L型支架两侧分别设置一道与钢梁轴线平行的加劲肋，加劲肋同时与L型支架和钢梁翼缘焊接。本专利技术的一种优选方案中，耗能摩擦片采用非石棉材料。本专利技术的一种优选方案中，钢柱内设置有与钢梁翼缘在同一水平高度处的柱翼缘加劲肋，并在钢柱翼缘和钢梁翼缘交接处设置垫块，所述垫块与钢柱翼缘外侧焊接，且垫块不与L型支架连接。本专利技术的一种优选方案中，槽钢一侧与钢柱翼缘焊接，另一侧通过高强螺栓与钢梁腹板连接，在钢梁腹板相应位置处开设有长条形槽口，高强螺栓安装在长条形槽口中。本专利技术的一种优选方案中，钢梁为工字型钢梁。本专利技术通过合理地设计节点构造，在保证主要结构构件处于弹性状态的基础上，以解决楼板布置不便、梁翼缘局部屈曲变形的困难，提高节点构件的可更换性，同时也提升节点的稳定耗能能力和自复位性能。本专利技术适用于提高工程结构耗能能力，实现自复位性能的钢框架结构。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本技术方案能够有效解决梁柱节点处楼板布置不便的不足，增强构件的可更换性。L型支架不仅加强了形状记忆合金杆和钢梁的连接作用，同时体现了梁翼缘加强板的作用，防止梁端翼缘发生局部屈曲变形。(2)本技术方案能够有效控制钢框架梁柱节点的残余变形。当结构承受强烈地震作用时，梁柱将产生较大的相对转动，致使节点处梁柱屈服，产生无法自动恢复的累积塑性变形。当形状记忆合金杆布置在梁上下翼缘内侧时，梁柱节点转动过程中，形状记忆合金杆始终处于受拉状态，不会发生受压屈曲的情况；充分利用形状记忆合金杆优越的超弹性，为梁柱节点提供较大且稳定的回复力，大幅减小结构的残余变形，从而降低结构震后修复的成本和难度。(3)本技术方案能够有效地减小地震时主要构件的非弹性变形。对于传统的钢框架梁柱节点，其梁柱节点通常为刚接，当结构在地震作用下发生侧向变形时，不可避免地在梁柱节点处产生塑性铰，使得结构震后的维修费用和难度均较高。本技术方案的梁柱节点均采用半刚性连接，节点弯矩主要由形状记忆合金杆和摩擦耗能器承担。地震时，摩擦耗能器和形状记忆合金杆吸收绝大部分的地震能量，而主要构件无明显的非弹性变形，这样可有效减小结构震后修复的成本，且只需形状记忆合金杆克服摩擦耗能器的塑性变形便能使节点完全自复位。(4)本技术方案能够显著提高钢框架梁柱节点的耗能能力。非石棉材料具有性能稳定，摩擦噪声小等优点，在梁腹板和槽钢之间填充一定的厚度的非石棉摩擦片，通过高强螺栓将三者组合成摩擦耗能器。地震中，摩擦耗能器作为节点耗能的最大贡献者，消耗绝大部分地震能量，从而增强节点的耗能能力。(5)本技术方案构造简单，制作方便，非常适合工业化的生产和制造。由于其加工工艺与传统的自定心钢框架梁柱节点类似，厂家无需作较大的调整便能进行工业化生产，从而降低了制造的难度和成本，具有较高的价格竞争力。附图说明图1为本专利技术的钢框架梁-边柱节点示意图；图2为本专利技术的钢框架梁-边柱节点左侧视图；图3为本专利技术的A-A剖面节点示意图；图4为本专利技术的B-B剖面节点示意图；图5为本专利技术的C-C剖面节点示意图；图6为本专利技术的摩擦耗能器侧视图；图中有：钢梁1、钢柱2、形状记忆合金杆3、槽钢4、腹板高强螺栓5、L型支架6、柱翼缘加劲肋7、梁翼缘加劲肋8、垫板9、固定螺母11、张拉螺母12、非石棉摩擦片13。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细的说明。如图1所示，本专利技术的腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点，包括钢柱2、位于钢柱2一侧的钢梁1、横穿过钢柱2的形状记忆合金杆3、位于钢梁翼缘内侧的L型支架6、位于钢梁1腹板中间位置的摩擦耗能器；摩擦耗能器包括连接钢柱2翼缘和钢梁1腹板的槽钢4、填充于槽钢4和钢梁1腹板之间的耗能摩擦片13，以及穿过钢梁1腹板并将槽钢4、耗能摩擦片13和钢梁1腹板连接在一起的高强螺栓5。如图1所示，形状记忆合金杆3一端锚固在钢柱2翼缘外侧，另一端与L型支架6连接，通过调节L型支架6两侧的张拉螺母12和固定螺母11，对形状记忆合金杆3施加初始预应变；形状记忆合金杆3的组成成分镍钛Ni-Ti比重应近似相同，且其相变温度Af应低于常温，以保证形状记忆合金杆3处于奥氏体状态，从而实现材料的超弹性性能。如图1、3-6所示，L型支架6与钢梁1翼缘内侧焊接，并在L型支架6两侧分别设置一道与梁1轴线平行的加劲肋8，加劲肋8与L型支架6和钢梁1翼缘焊接。如图1、2所示，钢柱2内设置有与钢梁1翼缘在同一水平高度处的柱翼缘加劲肋7，并在钢柱2翼缘和钢梁1翼缘交接处设置垫块9，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁‑边柱节点，其特征在于，该节点包括钢柱(2)、位于所述钢柱(2)一侧的钢梁(1)、横穿过钢柱(2)的形状记忆合金杆(3)、位于钢梁(1)翼缘内侧的L型支架(6)、位于钢梁(1)腹板中间位置的摩擦耗能器；所述摩擦耗能器包括设置在钢梁(1)腹板中间并与钢柱(2)翼缘连接的槽钢(4)、填充于所述槽钢(4)和钢梁(1)腹板之间的耗能摩擦片(13)、穿过钢梁(1)腹板并将槽钢(4)、耗能摩擦片(13)和钢梁(1)腹板连接在一起的高强螺栓(5)，所述形状记忆合金杆(3)的一端与L型支架(6)连接，另一端在穿过钢柱(2)后与之连接。

【技术特征摘要】
1.一种腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点，其特征在于，该节点包括钢柱(2)、位于所述钢柱(2)一侧的钢梁(1)、横穿过钢柱(2)的形状记忆合金杆(3)、位于钢梁(1)翼缘内侧的L型支架(6)、位于钢梁(1)腹板中间位置的摩擦耗能器；所述摩擦耗能器包括设置在钢梁(1)腹板中间并与钢柱(2)翼缘连接的槽钢(4)、填充于所述槽钢(4)和钢梁(1)腹板之间的耗能摩擦片(13)、穿过钢梁(1)腹板并将槽钢(4)、耗能摩擦片(13)和钢梁(1)腹板连接在一起的高强螺栓(5)，所述形状记忆合金杆(3)的一端与L型支架(6)连接，另一端在穿过钢柱(2)后与之连接。2.根据权利要求1所述的腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点，其特征在于，所述形状记忆合金杆(3)一端锚固在钢柱(2)翼缘外侧，另一端通过设置在其端部的张拉螺母(13)和固定螺母(12)与L型支架(6)连接，并通过调节张拉螺母(12)和固定螺母(11)，对形状记忆合金杆(3)施加初始预应变。3.根据权利要求1所述的腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点，其特征在于，所述L型支...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灿军，周臻，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32