可更换顶底摩擦耗能器的自复位预制混凝土梁柱节点装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可更换顶底摩擦耗能器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两个摩擦耗能器，所述两个摩擦耗能器分别布置在预制混凝土梁的上部和下部，每个摩擦耗能器包括连接在预制混凝土柱上的外摩擦端板、连接在所述外摩擦端板上的两个预留有第三摩擦螺栓孔洞的外摩擦钢板、固定在预制混凝土梁上的两个预留有第一摩擦螺栓孔洞和第一固定螺栓孔洞的内摩擦钢板、将所述两个内摩擦钢板连接为一体的内摩擦端板。本发明专利技术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。

Self reposition precast concrete beam column joint device with replaceable top and bottom friction energy dissipator

The invention discloses a self-resetting prefabricated concrete beam-column joint device which can replace a top-bottom friction energy dissipator, including a prefabricated concrete column, a prefabricated concrete beam on one side of the prefabricated concrete column, two friction energy dissipators connecting the prefabricated concrete column and the prefabricated concrete beam into one, and the two friction energy dissipators. The dampers are arranged at the upper and lower parts of the precast concrete beams respectively. Each friction damper includes an external friction end plate connected to the precast concrete column, two external friction plates connected to the external friction end plate with a third friction bolt hole reserved, and two pre-reserved first friction plates fixed on the precast concrete beam. The internal friction plate with the bolt hole and the first fixed bolt hole, and the internal friction end plate connecting the two internal friction plates into one body. The invention can consume energy under earthquake action and eliminate or reduce residual deformation of prefabricated reinforced concrete structure under earthquake action.

【技术实现步骤摘要】
可更换顶底摩擦耗能器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，涉及一种可更换顶底摩擦耗能器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。自定心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，自定心预制混凝土框架结构的可修复性关键技术在于高性能摩擦耗能器与预应力技术的有效结合。目前这类结构在梁柱节点处多采用的附属耗能构件(如屈服角钢、低碳钢耗能筋)在多次往复循环荷载下屈服后耗能能力和节点刚度显著降低。
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，可以有效避免预制梁柱等主体结构构件出现明显的塑性变形以及附属耗能构件屈服后节点耗能能力和刚度降低的顶底摩擦耗能的可更换顶底摩擦耗能器的自复位预制混凝土梁柱节点装置，明显降低了结构震后的修复费用和难度，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：本专利技术的可更换顶底摩擦耗能器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两个摩擦耗能器，所述两个摩擦耗能器分别布置在预制混凝土梁的上部和下部，每个摩擦耗能器包括连接在预制混凝土柱上的外摩擦端板、连接在所述外摩擦端板上的两个预留有第三摩擦螺栓孔洞的外摩擦钢板、固定在预制混凝土梁上的两个预留有第一摩擦螺栓孔洞和第一固定螺栓孔洞的内摩擦钢板、将所述两个内摩擦钢板连接为一体的内摩擦端板，两个内摩擦钢板通过抗剪螺栓对称固定在预制混凝土梁两侧，两个外摩擦钢板分别设置在内摩擦钢板的外侧，并通过摩擦型高强螺栓将内摩擦钢板、外摩擦钢板和预制混凝土梁连成一整体，内摩擦端板与外摩擦端板相邻。预制混凝土柱和预制混凝土梁中设置有贯穿二者的横向预应力筋。进一步的，本专利技术装置中，外摩擦钢板与内摩擦钢板之间嵌入有摩擦片。进一步的，本专利技术装置中，外摩擦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，内摩擦钢板通过抗剪螺栓固定在预制混凝土梁上。进一步的，本专利技术装置中，内摩擦钢板上的第一摩擦螺栓孔洞和预制混凝土梁上的第二摩擦螺栓孔洞孔径相等，且大于外摩擦钢板上预留的第三摩擦螺栓孔洞的直径。进一步的，本专利技术装置中，横向预应力筋布置在预制混凝土柱上预留的第一预应力筋穿筋孔和预制混凝土梁上预留的第二预应力筋穿筋孔中。本专利技术通过将一种新型的预制混凝土梁柱节点与摩擦耗能器组合在一起，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，构造相同的上部摩擦耗能器和下部摩擦耗能器。在预制混凝土柱和预制混凝土梁连接中，摩擦耗能器的应用有效地解决了屈服耗能构件屈服后结构耗能能力降低的问题，同时摩擦耗能器顶底布置的形式有效提高了耗能效率和节点刚度。节点转动过程中内摩擦钢板与预制混凝土梁保持一体不分离，是内摩擦钢板通过抗剪螺栓固定在预制混凝土梁上。内外摩擦钢板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。节点转动过程中外摩擦钢板不与柱分离，是固定外摩擦钢板的外摩擦端板与预制混凝土柱通过抗拉螺栓的有效固定。本专利技术中，内外摩擦钢板装置产生相对滑动耗散能量，自定心框架梁柱节点产生相对滑动需要一定的转动空间，所以内摩擦钢板上预留的第一摩擦螺栓孔洞和预制混凝土梁上预留的第二摩擦螺栓孔洞相等且大于外摩擦钢板上预留的第三摩擦螺栓孔洞、摩擦片预留孔洞和摩擦型高强螺栓的直径，以保证节点转动不受限制。在工厂预制预制混凝土柱和预制混凝土梁，并在相应位置留有预应力筋穿筋孔、摩擦螺栓孔洞、固定螺栓孔洞。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预应力筋穿筋孔，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摩擦耗能器。该耗能器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、抗剪螺栓、抗拉螺栓、摩擦型高强螺栓组成。摩擦耗能器中两个预留第三摩擦螺栓孔洞的外摩擦钢板焊接在一外摩擦端板上构成一整体，在外摩擦端板上预留第三固定螺栓孔洞用来穿入抗拉螺栓将外摩擦钢板和预制混凝土柱连为一整体。由一端板连接的两个预留第一固定螺栓孔洞和第一摩擦螺栓孔洞的内摩擦钢板通过抗剪螺栓与预制混凝土梁连为一整体，在内摩擦钢板与外摩擦钢板之间嵌入摩擦片，并用摩擦型高强螺栓将三者(内摩擦钢板、外摩擦钢板和摩擦片)连成一整体而构成摩擦耗能器。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，有效地解决该类结构中常用屈服耗能构件屈服后结构耗能能力降低的问题，有效提高节点耗能效率和节点刚度。本专利技术针对现有常规自定心预制钢筋混凝土框架节点连接方法中出现的不足，在顶底安装摩擦耗能器，其耗能能力可控性较高且稳定。传力途径清晰，不但可以保证其震后残余位移小，节点使用功能的退化仅来自与摩擦片的磨损，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。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：现有的自定心预制混凝土梁柱节点处多采用的附属耗能构件(如屈服角钢、低碳钢耗能筋)在多次往复循环荷载下屈服后耗能能力显著降低，刚度明显降低。且震后附属耗能构件的更换所需时间较长，费用较高。采用本技术方案的自定心预制混凝土梁柱节点形式，梁与柱间的摩擦耗能器在节点张开后，摩擦力不会降低，结构耗能能力稳定，耗能器的损坏只是摩擦片的磨损。震后只需更换摩擦片即可迅速恢复结构的使用功能，施工效率显著提高，更换费用显著降低。本申请的自定心预制混凝土梁柱节点采用的摩擦耗能器中的内摩擦钢板和外摩擦钢板的构造形式相当于给梁柱端部设置了防止局部破坏的钢套可以有效避免结构变形过程中局部被压坏(比如预制梁、柱的端部被压坏)。目前类似的结构中所采用的屈服部件耗能的形式虽然可以取得较好耗能效果，但其耗能能力的大小不易量化，故不利于结构设计，而本研究采取的耗能装置中摩擦力的大小是由预紧螺栓预紧力与摩擦材料的摩擦系数决定的，其操作容易且可控，其耗能能力容易量化表示，故节点的耗能能力相对于现有的角钢屈服等耗能形式具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可更换顶底摩擦耗能器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)连接为一体的两个摩擦耗能器，所述两个摩擦耗能器分别布置在预制混凝土梁(2)的上部和下部，每个摩擦耗能器包括连接在预制混凝土柱(1)上的外摩擦端板(4)、连接在所述外摩擦端板(4)上的两个预留有第三摩擦螺栓孔洞(19)的外摩擦钢板(3)、固定在预制混凝土梁(2)上的两个预留有第一摩擦螺栓孔洞(14)和第一固定螺栓孔洞(13)的内摩擦钢板(6)、将所述两个内摩擦钢板(6)连接为一体的内摩擦端板(7)，两个内摩擦钢板(6)通过抗剪螺栓(8)对称固定在预制混凝土梁(2)两侧，两个外摩擦钢板(3)分别设置在内摩擦钢板(6)的外侧，并通过摩擦型高强螺栓(10)将内摩擦钢板(6)、外摩擦钢板(3)和预制混凝土梁(2)连成一整体，内摩擦端板(7)与外摩擦端板(4)相邻；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横向预应力筋。

【技术特征摘要】
1.一种可更换顶底摩擦耗能器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)连接为一体的两个摩擦耗能器，所述两个摩擦耗能器分别布置在预制混凝土梁(2)的上部和下部，每个摩擦耗能器包括连接在预制混凝土柱(1)上的外摩擦端板(4)、连接在所述外摩擦端板(4)上的两个预留有第三摩擦螺栓孔洞(19)的外摩擦钢板(3)、固定在预制混凝土梁(2)上的两个预留有第一摩擦螺栓孔洞(14)和第一固定螺栓孔洞(13)的内摩擦钢板(6)、将所述两个内摩擦钢板(6)连接为一体的内摩擦端板(7)，两个内摩擦钢板(6)通过抗剪螺栓(8)对称固定在预制混凝土梁(2)两侧，两个外摩擦钢板(3)分别设置在内摩擦钢板(6)的外侧，并通过摩擦型高强螺栓(10)将内摩擦钢板(6)、外摩擦钢板(3)和预制混凝土梁(2)连成一整体，内摩擦端板(7)与外摩擦端板(4)相邻；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横向预应力筋。2.根据权...

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