本发明专利技术涉及一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，包括木柱、木梁与连接角钢，木柱与木梁垂直设置，连接角钢设有两个，分别设置在木梁的上下两侧，且连接角钢的两侧分别与木柱和木梁紧贴，该节点还包括形状记忆合金自复位螺栓及内嵌钢板，形状记忆合金自复位螺栓贯穿木柱，将木柱与连接角钢的一侧连接，连接角钢的另一侧与木梁之间通过自攻螺钉连接，木柱内部开设有木柱槽口，木梁内部开设有木梁槽口，内嵌钢板一部分嵌设在木柱槽口内，另一部分嵌设在木梁槽口内，内嵌钢板与木柱之间通过木柱连接螺栓连接，内嵌钢板与木梁之间通过木梁连接螺栓连接。与现有技术相比，本发明专利技术节点集抗侧力、自复位、耗能等重要抗震功能于一体。
【技术实现步骤摘要】
一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点
本专利技术属于结构工程抗震与减震
，尤其是涉及一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点。
技术介绍
重型木框架体系是一种在世界各国广泛使用的结构形式，采用间距较大且横截面也较大的木构件组成。该结构体系可以将建筑功能和木材美感进行有效结合，适用于居住和公共建筑。重型木框架体系具有如下结构优势：设计灵活、建造简便快捷、抗风性能好、耐久性好、节能环保、舒适美观，在我国具有广阔的应用前景。重型木框架的梁和柱目前主要采用螺栓-钢填板连接，虽然安装简便，但在使用过程中发现如下一些问题：1)在地震作用下，重型木框架梁柱节点的破坏模式往往具有不可预测性，当木材进入塑性后难以修复，结构产生较大残余变形且耗能性能差，虽然能在一定程度上保证使用者的安全，但是地震之后结构往往无法再次使用，造成很大经济损失。2)螺栓-钢填板节点刚度较小，在设计中按铰接节点设计，节点刚度的不足是重型木框架结构的一个制约因素，尤其是对多层重型木框架结构需要设置大量支撑，从一定程度上影响了结构的美观，也使得其建筑使用性能大打折扣。3)节点如果永久变形过大，则会可能丧失修复的可行性，从而使得整个结构在震后被迫拆除。中国专利CN205242643U公布了一种重型木框架自复位节点，包括木梁、木柱、梁端耗能型钢、节点区柱加强钢板和预应力筋，木梁与木柱直接采用型钢和普通螺栓连接，预应力筋贯穿木梁纵向，并贯穿木柱，在木柱背对木梁的一端通过锚具、碟形弹簧和锚垫板固定。该结构具有较高抗弯能力和耗能能力，能满足小震下，梁柱节点与固接节点相同，中震或大震下，梁端一侧压应力消失，梁端发生张开，梁端耗能型钢传递剪力并提供转动刚度，结构出现大变形但不破坏，预应力筋始终处于弹性状态，地震过后，木梁和木柱没有破坏和残余变形，在预应力筋作用下，梁端回到初始状态，达到小震下结构稳定，大震下结构出现大变形但不破坏，震后结构自复位的理想效果。该重型木框架自复位节点的工作原理是由预应力筋将木梁梁端回到初始状态，将结构损伤位置控制在梁端耗能型钢中。
技术实现思路
为克服现有重型木框架梁柱节点的上述缺陷，本专利技术的目的在于提出一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点。本专利技术能够在地震时提供耗能、震后自复位，用于预制装配式木框架结构。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，包括木柱、木梁与连接角钢，所述木柱与木梁垂直设置，所述连接角钢设有两个，分别设置在木梁的上下两侧，且所述连接角钢的两侧分别与木柱和木梁紧贴，木框架梁柱自复位节点还包括形状记忆合金自复位螺栓及内嵌钢板，所述形状记忆合金自复位螺栓贯穿木柱，将木柱与连接角钢的一侧连接，所述连接角钢的另一侧与木梁之间通过自攻螺钉连接，所述木柱内部开设有木柱槽口，所述木梁内部开设有木梁槽口，所述内嵌钢板一部分嵌设在木柱槽口内，另一部分嵌设在木梁槽口内，所述内嵌钢板与木柱之间通过木柱连接螺栓连接，所述内嵌钢板与木梁之间通过木梁连接螺栓连接。进一步地，所述形状记忆合金自复位螺栓外套设有螺栓套筒。进一步地，所述木柱开设有贯通的木柱自复位螺栓孔，所述螺栓套筒位于木柱自复位螺栓孔内。进一步地，木柱相背离连接角钢的一侧设置有螺栓垫板，所述形状记忆合金自复位螺栓依次贯穿连接角钢、螺栓套筒和螺栓垫板，所述形状记忆合金自复位螺栓两端通过螺母紧固。螺栓垫板的设置可以提高局部刚度和减小预应力损失。进一步地，所述形状记忆合金自复位螺栓设有四个，与之对应，所述螺栓套筒、螺栓垫板均设有四个，木柱自复位螺栓孔开设有四个，每个连接角钢对应连接两个形状记忆合金自复位螺栓，且每个连接角钢连接的两个形状记忆合金自复位螺栓位于同一水平线上。进一步地，沿木柱延长方向，所述内嵌钢板位于分别与两个连接角钢连接的形状记忆合金自复位螺栓之间，沿木梁延长方向，所述内嵌钢板位于与同一个连接角钢连接的两个形状记忆合金自复位螺栓之间。进一步地，所述木柱开设有贯通的木柱连接螺栓孔，所述木柱连接螺栓孔与木柱自复位螺栓孔相垂直，且相互错开，所述木柱连接螺栓贯穿木柱与内嵌钢板，所述木柱连接螺栓两端通过螺母紧固。进一步地，所述木梁开设有贯通的木梁连接螺栓孔，所述木梁连接螺栓贯穿木梁与内嵌钢板，所述木梁连接螺栓两端通过螺母紧固。进一步地，用于连接木柱与内嵌钢板的木柱连接螺栓设有四个，四个木柱连接螺栓位于一矩形的四角处，用于连接木梁与内嵌钢板的木梁连接螺栓设有两个，上下设置。相应的，木柱连接螺栓孔与内嵌钢板普通圆孔均设有四个，木梁连接螺栓孔、内嵌钢板长圆孔均设有两个。进一步地，所述内嵌钢板上开设有用于使木柱连接螺栓贯穿的内嵌钢板普通圆孔及用于使木梁连接螺栓贯穿的内嵌钢板长圆孔。进一步地，所述内嵌钢板普通圆孔直径比木柱连接螺栓外径大0.5mm至1.5mm，所述内嵌钢板长圆孔长度为木梁连接螺栓外径的5-10倍。所述内嵌钢板长圆孔不承担节点弯矩。进一步地，所述自攻螺钉将连接角钢与木梁连接后，连接屈服强度应不低于节点承载力，以保证自攻螺钉与木梁的紧密结合。用于将连接角钢与木梁连接的自攻螺钉设有多个，形成自攻螺钉群。本专利技术中，形状记忆合金超弹性的特性提供自复位驱动力，使得地震后结构构件无需更换，仍可继续使用。本专利技术中，形状记忆合金材料自身的滞回能力以及地震下的变形耗能机制，使得节点在大震下产生较大变形，但不发生破坏。同时改善了常规木梁柱节点滞回曲线的捏拢缺陷，提高了节点耗能的特性。本专利技术中，螺栓套筒和木柱端的螺栓垫板方便对形状记忆合金螺栓施加预应力，使之更安全有效地发挥作用。本专利技术中，连接内嵌钢板的螺栓用以节点的安装固定并传递节点剪力，位于木梁中的内嵌钢板开长圆孔，使其不承担节点弯矩。本专利技术中，木框架梁柱自复位节点抗弯刚度由形状记忆合金自复位螺栓连接提供，可通过调节形状记忆合金螺栓预应力大小来合理调整节点的刚度。本专利技术提供的木框架梁柱自复位节点集抗侧力、自复位、耗能等重要抗震功能于一体。在小震下，梁柱节点与固接节点相同，在中震或大震下，形状记忆合金产生较大变形以实现耗能，但不发生破坏，地震作用过后，依靠形状记忆合金材料的超弹性来实现梁端的自复位，梁端回到初始状态，木梁和木柱均没有破坏和残余变形，从而达到小震下结构稳定、大震下良好延性、震后结构自复位的理想效果。形状记忆合金螺栓通过合理的调节可以满足不同要求的抗震性能设计水平目标。为了避免形状记忆合金螺栓受剪，充分发挥其受拉时的自复位潜力，用内嵌钢板螺栓节点来达到安装固定并传递节点剪力的作用，木梁中的内嵌钢板开长圆孔，使其不承担节点弯矩。梁柱节点的弯矩由形状记忆合金自复位螺栓承担。形状记忆合金自复位螺栓需要施加预应力，为了减少木材蠕变造成的预应力损失，在螺杆外加预应力套筒，并且在螺栓端部需加钢垫板。梁端的第一角钢和第二角钢需要用自攻螺钉与木梁连接，其连接屈服强度应不低于节点承载力，以保证自攻螺钉与木梁的紧密结合。本专利技术的节点自复位机制和专利CN205242643U所公布节点的受力机理有本质区别。本专利技术中的木框架梁柱节点的自复位功能是基于一种新型的形状记忆合金螺栓，记忆合金是一种具有形状记忆特性和超弹性特性智能材料，具有比预应力筋更好的变形恢复能力。超弹的形状记忆螺栓不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，包括木柱(1)、木梁(2)与连接角钢(8)，所述木柱(1)与木梁(2)垂直设置，所述连接角钢(8)设有两个，分别设置在木梁(2)的上下两侧，且所述连接角钢(8)的两侧分别与木柱(1)和木梁(2)紧贴，其特征在于，还包括形状记忆合金自复位螺栓(3)及内嵌钢板(5)，所述形状记忆合金自复位螺栓(3)贯穿木柱(1)，将木柱(1)与连接角钢(8)的一侧连接，所述连接角钢(8)的另一侧与木梁(2)之间通过自攻螺钉(9)连接，所述木柱(1)内部开设有木柱槽口(10)，所述木梁(2)内部开设有木梁槽口(13)，所述内嵌钢板(5)一部分嵌设在木柱槽口(10)内，另一部分嵌设在木梁槽口(13)内，所述内嵌钢板(5)与木柱(1)之间通过木柱连接螺栓(61)连接，所述内嵌钢板(5)与木梁(2)之间通过木梁连接螺栓(62)连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，包括木柱(1)、木梁(2)与连接角钢(8)，所述木柱(1)与木梁(2)垂直设置，所述连接角钢(8)设有两个，分别设置在木梁(2)的上下两侧，且所述连接角钢(8)的两侧分别与木柱(1)和木梁(2)紧贴，其特征在于，还包括形状记忆合金自复位螺栓(3)及内嵌钢板(5)，所述形状记忆合金自复位螺栓(3)贯穿木柱(1)，将木柱(1)与连接角钢(8)的一侧连接，所述连接角钢(8)的另一侧与木梁(2)之间通过自攻螺钉(9)连接，所述木柱(1)内部开设有木柱槽口(10)，所述木梁(2)内部开设有木梁槽口(13)，所述内嵌钢板(5)一部分嵌设在木柱槽口(10)内，另一部分嵌设在木梁槽口(13)内，所述内嵌钢板(5)与木柱(1)之间通过木柱连接螺栓(61)连接，所述内嵌钢板(5)与木梁(2)之间通过木梁连接螺栓(62)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，其特征在于，所述形状记忆合金自复位螺栓(3)外套设有螺栓套筒(4)。3.根据权利要求2所述的一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，其特征在于，所述木柱(1)开设有贯通的木柱自复位螺栓孔(12)，所述螺栓套筒(4)位于木柱自复位螺栓孔(12)内。4.根据权利要求2所述的一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，其特征在于，木柱(1)相背离连接角钢(8)的一侧设置有螺栓垫板(7)，所述形状记忆合金自复位螺栓(3)依次贯穿连接角钢(8)、螺栓套筒(4)和螺栓垫板(7)，所述形状记忆合金自复位螺栓(3)两端通过螺母紧固。5.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金螺栓的木框架梁柱自复位节点，其特征在于，所述形状记忆...
【专利技术属性】
技术研发人员：李征，方成，罗晶，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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