一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点制造技术

本发明专利技术公开了一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，包括H型钢柱、H型钢梁、耗能部件和连接部件，连接部件包括端板、槽型连接件、预应力钢绞线和锚固板，端板铰接在H型钢柱的翼缘板上；H型钢梁的翼缘板端部与端板之间通过耗能部件连接；槽型连接件对称设置在H型钢梁的腹板两侧，预应力钢绞线的两端分别通过锚固在锚固板和槽型连接件的槽底。本发明专利技术的连接节点无需穿芯，不会削弱柱体；且本发明专利技术的预应力钢绞线通过一槽型连接件固定在H型钢梁内，避免了预应力钢绞线对钢柱产生附加的弯矩。实现了全装配化，工厂预制后再运至现场直径拼装，减少了人力成本，降低了高空作业的危险性。

A single prestress fully assembled self resetting steel frame joint

The invention discloses a unilateral pre-stressed fully assembled self-resetting steel frame joint, which comprises H-shaped steel column, H-shaped steel beam, energy dissipation component and connection component. The connection component includes end plate, groove connection component, pre-stressed steel strand and anchorage plate, and the end plate is articulated on the flange plate of H-shaped steel column; the end plate of flange plate of H-shaped steel beam and end plate are articulated on the flange plate of H-shaped steel column. The groove connectors are symmetrically arranged on both sides of the web of H-beam, and the two ends of the prestressing strand are anchored at the groove bottom of the anchor plate and groove connector respectively. The connecting node of the invention does not need core piercing and does not weaken the column body, and the prestressing steel strand of the invention is fixed in the H-shaped steel beam through a groove connector, thus avoiding the additional bending moment of the steel column caused by the prestressing steel strand. Full assembly has been realized, and the factory pre-fabricated and then transported to the site for diameter assembly, which reduces the labor cost and the risk of high altitude operation.

【技术实现步骤摘要】
一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点
本专利技术属于建筑结构防震减灾
，涉及一种自复位钢框架节点，具体涉及一种单边预应力全装配式自复位钢框架耗能连接节点。
技术介绍
自复位结构着眼于损伤控制和减小震后经济损失，属于房屋结构防震减灾的前沿领域。其具有耗散地震能量和减小地震作用、减小或避免主体结构损伤和最小化结构残余变形等优点。满足了国民经济发展的需要和业主对结构的抗震性能要求。可轻易实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，最小化震后修复费用。近年来受到学者们的高度关注。传统的自复位节点多为穿芯式，且必需现场进行预应力筋的张拉。对柱的削弱将导致柱在往复荷载作用下发生拉断的危险；在应用于中柱时，将发生预应力筋在X方向和Y方向的正交碰撞问题，预应力筋现场张拉质量得不到保证；且预应力张拉为高空作业，危险性高，给施工带来很大的困难。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，解决现有自复位节点穿芯导致的削弱柱体、必须现场高空作业张拉的系列技术和施工问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，包括H型钢柱、H型钢梁、耗能部件和连接部件，所述的连接部件包括端板、槽型连接件、预应力钢绞线和锚固板，所述的端板铰接在H型钢柱的翼缘板上；所述的H型钢梁的翼缘板端部与端板之间通过耗能部件连接，且H型钢梁能够绕其上下翼缘板转动；所述的槽型连接件对称设置在H型钢梁的腹板两侧；所述的槽型连接件的槽口固定在端板上，槽型连接件的侧部抵紧在H型钢梁的腹板上；所述的槽型连接件的侧部和H型钢梁的腹板之间通过销轴铰接；所述的锚固板固定在H型钢梁的翼缘板和腹板上；所述的预应力钢绞线的两端分别锚固在锚固板和槽型连接件的槽底上。可选的，所述的耗能部件为角钢，所述的角钢的一边通过螺栓固定在端板上，角钢的另一边通过螺栓固定在H型钢梁的翼缘板上。可选的，所述的槽型连接件的侧部和H型钢梁的腹板上均设置有长圆孔，所述的销轴插接在长圆孔中。可选的，所述的H型钢柱上设置有两个第一加劲肋，所述的第一加劲肋分别位于H型钢梁的上下翼缘板所在平面上。可选的，所述的槽型连接件抵紧在H型钢梁腹板的一侧向槽底方向伸长形成伸长端，所述的伸长端与槽型连接件的槽底之间设置有第二加劲肋。可选的，所述的锚固板与H型钢梁的腹板之间设置有第三加劲肋，所述的第三加劲肋与预应力钢绞线平行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的连接节点无需穿芯，不会削弱柱体；且本专利技术的预应力钢绞线通过一槽型连接件固定在H型钢梁内，避免了预应力钢绞线对钢柱产生附加的弯矩。本专利技术的连接节点保证主体梁柱在地震中始终处于弹性状态，地震作用下结构的变形基本集中在耗能部件处，并通过耗能部件的转动形成塑性铰屈服耗能，增加了连接节点的使用寿命。(2)本专利技术的梁柱连接节点结构的焊接和预应力施加等各种工序皆在工厂完成，使得预应力张拉质量得到最大保障；并且实现了全装配化，工厂预制后再运至现场直径拼装，减少了人力成本，降低了高空作业的危险性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明图1是本专利技术节点的轴测图。图2是本专利技术节点的正视图。图3是本专利技术节点的荷载-位移曲线图。图4是2％层间位移角时节点应力云图。图5是2％层间位移角时节点处上下角钢应力云图。图6是2％层间位移角时节点处各个高强螺栓应力云图。图7是2％层间位移角时腹板两侧的六个预应力钢绞线应力云图。图中各标号表示为：1-H型钢柱，2-H型钢梁，3-耗能部件，5-销轴，6-锚具，7-螺栓，8-销轴；11-第一加劲肋；41-端板，42-槽型连接件，43-预应力钢绞线，44-锚固板，45-第二加劲肋，46-第三加劲肋；421-伸长端。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式以下给出本专利技术的具体实施方式，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。如图1和2所示，本专利技术公开了一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，包括H型钢柱1、H型钢梁2、耗能部件3和连接部件，连接部件包括端板41、槽型连接件42、预应力钢绞线43和锚固板44，端板41通过高强螺栓铰接在H型钢柱1的翼缘板上；H型钢梁的端部抵紧在端板上，H型钢梁2的翼缘板端部与端板41之间通过耗能部件3连接，且H型钢梁2能够绕其上下翼缘板转动。槽型连接件42对称设置在H型钢梁2的腹板两侧；槽型连接件42的槽口固定在端板41上，槽型连接件42的侧部抵紧在H型钢梁2的腹板上；槽型连接件42的侧部和H型钢梁2的腹板上均设置有长圆孔(图中未标出)，销轴8插接在长圆孔中，使得槽型连接件42的侧部和H型钢梁2的腹板铰接，以适应节点的转动。锚固板44固定在H型钢梁2的翼缘板和腹板上，预应力钢绞线43的一端通过锚具6锚固在锚固板44上，预应力钢绞线43的另一端通过锚具6锚固在槽型连接件42的槽底，在震后由预应力钢绞线43提供的自复位力使结构恢复到初始状态，从能量观点来看，自复位节点主要利用预应力钢绞线自身吸收地震释放的能量并转换为弹性势能，后弹性势能释放，结构得以获得恢复力而实现自复位，消除或降低了结构的残余变形。本专利技术的连接节点无需穿芯，不会削弱柱体；且本专利技术的预应力钢绞线通过槽型连接件固定在H型钢梁内，避免了预应力钢绞线对钢柱产生附加的弯矩。本专利技术的连接节点保证主体梁柱在地震中始终处于弹性状态，地震作用下结构的变形基本集中在耗能部件处，并通过耗能部件的转动形成塑性铰屈服耗能。具体的，本专利技术的耗能部件3优选角钢，角钢的一边通过螺栓7固定在端板41上，角钢的另一边通过螺栓7固定在H型钢梁2的翼缘板上。角钢无需特殊材料和特殊加工，震损后易更换。另外，在震后拆换时抗剪销轴8作为临时支撑点。具体的，本专利技术使用的锚具6可选用挤压式锚具、夹片式锚具、压制式锚具、支撑式锚具。进一步的，如图1所示，在本专利技术的一个实施例中，H型钢柱1上设置有两个第一加劲肋11，第一加劲肋11分别位于H型钢梁2的上下翼缘板所在平面上，使得钢柱处形成强节点域，保证节点强度。进一步的，如图1所示，在本专利技术的一个实施例中，槽型连接件42抵紧在H型钢梁2腹板的一侧向槽底方向伸长形成伸长端421，该伸长端421与槽型连接件的槽底之间设置有第二加劲肋45。保证槽型连接件的刚度，防止其屈服。进一步的，如图2所示，在本专利技术的一个实施例中，锚固板44与H型钢梁2的腹板之间设置有第三加劲肋46，第三加劲肋46与预应力钢绞线43平行，保证锚固板处的刚度。其中预应力钢绞线平行设置有多个，第三加劲肋46对称设置在预应力钢绞线的两侧。以下通过建立有限元模型来模拟本专利技术钢筋混凝土框架钢板剪力墙的节点受力：(1)模型建立采用有限元软件ABAQUS6.13对本专利技术进行有限元模拟分析，建立T形节点模型，梁长取跨度的一半为2000mm，柱高取上下层高各一半(反弯点)为3000mm，模型构件尺寸如表1所示。表1模型构件尺寸钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，包括H型钢柱(1)、H型钢梁(2)、耗能部件(3)和连接部件，其特征在于，所述的连接部件包括端板(41)、槽型连接件(42)、预应力钢绞线(43)和锚固板(44)，所述的端板(41)铰接在H型钢柱(1)的翼缘板上；所述的H型钢梁(2)的翼缘板端部与端板(41)之间通过耗能部件(3)连接，且H型钢梁(2)能够绕其上下翼缘板转动；所述的槽型连接件(42)对称设置在H型钢梁(2)的腹板两侧；所述的槽型连接件(42)的槽口固定在端板(41)上，槽型连接件(42)的侧部抵紧在H型钢梁(2)的腹板上；所述的槽型连接件(42)的侧部和H型钢梁(2)的腹板之间通过销轴(5)铰接；所述的锚固板(44)固定在H型钢梁(2)的翼缘板和腹板上；所述的预应力钢绞线(43)的两端分别锚固在锚固板(44)和槽型连接件(42)的槽底上。

【技术特征摘要】
1.一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，包括H型钢柱(1)、H型钢梁(2)、耗能部件(3)和连接部件，其特征在于，所述的连接部件包括端板(41)、槽型连接件(42)、预应力钢绞线(43)和锚固板(44)，所述的端板(41)铰接在H型钢柱(1)的翼缘板上；所述的H型钢梁(2)的翼缘板端部与端板(41)之间通过耗能部件(3)连接，且H型钢梁(2)能够绕其上下翼缘板转动；所述的槽型连接件(42)对称设置在H型钢梁(2)的腹板两侧；所述的槽型连接件(42)的槽口固定在端板(41)上，槽型连接件(42)的侧部抵紧在H型钢梁(2)的腹板上；所述的槽型连接件(42)的侧部和H型钢梁(2)的腹板之间通过销轴(5)铰接；所述的锚固板(44)固定在H型钢梁(2)的翼缘板和腹板上；所述的预应力钢绞线(43)的两端分别锚固在锚固板(44)和槽型连接件(42)的槽底上。2.如权利要求1所述的单边预应力全装配式自复位钢框架节点，其特征在于，所述的耗能部件(3)为角钢，所述的角钢的一边通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王先铁，何罗，谢川东，冯云堂，罗遥，丁艳，刘成，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，广东春兴智能装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61