一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点制造技术

本发明专利技术涉及一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，属于结构工程领域。该节点由方形钢柱、十字型铰底座和两侧布置的抗侧耗能装置组成。本发明专利技术应用了损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离等设计理念，结合了传统刚接柱与传统铰接柱的优点。通过合理设计，实现弯矩调幅，减小柱上弯矩以保护其不受损害，同时使BRB承担主要抗侧工作，并将损坏控制在BRB上。其中一字抗侧耗能装置与方形钢柱的连接件通过肋板加强，避免了节点处先于墙身破坏。震后仅需更换抗侧耗能装置即可使柱脚节点恢复功能。

【技术实现步骤摘要】
一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点
本专利涉及一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，属于结构工程

技术介绍
工业化装配式钢结构是未来高层钢结构住宅发展的必然趋势，是我国实现建筑产业化的必由之路。装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，完全符合绿色建筑“适用、高效、协调、发展”的内涵。建筑装配化，能规范化各构件，工厂统一规格生产，现场螺栓精准装配，避免由于施工误差引起的建筑材料的消耗，且相对于其他结构形式减轻自重、简化设计从而降低造价；工程的高度组织化，使得机械化作业很大程度替代手工劳动，更能减少相关费用。目前常见的钢结构底柱柱脚与基础的连接有两种形式，一种是刚接，一种是铰接，但这两种形式都存在严重的问题。若底柱与基础刚接，则在地震作用下柱脚处会产生极大的弯矩，使柱脚发生破坏，且震后极难修复或替换；若底柱与基础铰接，柱脚不承受弯矩，虽然可以保证柱不受弯破坏，但由于柱无法抵抗侧向荷载，使得结构整体刚度严重不足，无法满足建筑需求。为克服上述问题，本专利技术提出了一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点。该节点形式将原本刚接柱所具备的竖向承载能力及水平抗侧能力分离，使柱主要承受轴向荷载，抗侧耗能装置主要抵抗侧向荷载，既能保护柱不被破坏，整体的抗侧向能力也不弱于传统的刚接柱。同时震后仅需更换BRB构件即可使整体结构恢复功能，极大地降低了震后修复的难度与成本。本专利技术采用常见板件通过合理布置即可实现柱脚节点震后功能的可修复，同时将损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离等理念引入柱脚节点领域，整体构造巧妙且传力清晰合理，特别适用于钢框架结构住宅，在保证建筑安全性的同时，又能大大提高其经济性，可为住宅产业化、建筑装配化提供技术参考。
技术实现思路
本专利技术提出一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，旨在解决在现有的装配式钢结构体系中底柱震后损伤较大以及震后修复困难等弊端，避免钢材浪费，延长节点使用寿命，提高经济效益，同时也为装配式底柱柱脚节点提供了更多的选择范围。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术手段：一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，该可抗弯铰接柱脚节点由方形钢柱、十字型铰底座和两侧布置的抗侧耗能装置组成；该可抗弯铰接柱脚是基于损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离等设计理念提出来的，旨在实现在大转角下，柱脚域各构件分离承力，既能提供足够的侧向刚度，又能将塑性损伤集中于可更换的抗侧耗能装置上，达到震后只需更换抗侧耗能装置即可恢复柱脚节点使用功能的目的；该可抗弯铰接柱脚避免了传统抗弯刚接柱脚节点在大层间位移角下柱脚严重塑性损伤且不易更换，传统铰接柱脚节点可实现大转角但不可承受弯矩等突出问题；所述的十字型铰底座由十字型短柱和端底板焊接而成，十字型短柱截面积大于方形钢柱截面积，以保证柱脚轴向承载力不小于方形钢柱在设计时要求达到的承载力；所述的方形钢柱底端开槽，槽口宽度与十字型短柱相匹配，槽口深度小于十字型短柱的长度；所述的方形钢柱开槽处与十字型铰底座拼接后在对接处进行焊接，此时方形钢柱柱底与十字型铰底座的端底板存在一定距离；方形钢柱与十字型铰底座焊接后形成的柱脚具有较高的转动能力，可视为铰接柱脚；所述的抗侧耗能装置由抗侧装置与柱连接件、BRB、基础底板组成；BRB顶端与连接件铰接，底端与基础底板焊接；连接件与方形钢柱通过高强螺栓、连接副或单边螺栓连接，实现弯矩调幅和水平抗侧分离的目的；基础底板固接于基础，使该装置具备抗侧能力；遵循“强连接、弱构件”的设计理念，在与柱的连接件上设置了竖向加劲肋，以实现塑性损伤控制，避免塑性破坏发生在节点连接处。所述的方形钢柱在适当高度处两侧均设有BRB，方形钢柱通过十字型铰底座及高强螺栓与基础固接相连，BRB通过基础底板及高强螺栓与基础固接相连，进而可以抵抗平面内弯矩，并实现弯矩调幅，解决了铰接柱脚抗侧向能力不足的问题。所述的BRB具有优秀的变形耗能能力，与连接件竖向加劲肋配合，可以避免塑性破坏发生在节点连接处，实现塑性损伤控制。若所述的柱脚节点位于结构整体的边柱位置，为了保持结构外表面的完整与美观，可拆卸外侧的抗侧耗能装置，以满足建筑外观的要求。本专利的优点主要表现在以下几个方面：(1)弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离。底柱柱脚与基础通过十字型铰底座连接，可视为铰接柱脚，在地震作用下柱主要承受轴力，释放弯矩；主要的抗侧工作由BRB完成。(2)损伤控制。实现内力分离抵抗后，可以避免柱脚受弯破坏；抗侧耗能装置与柱的连接处加肋加强，遵循“强节点，弱构件”的理念，避免节点先于BRB破坏，将损伤控制在BRB上。(3)耗能元件可更换。由于实现了内力分离抵抗与损伤控制，震后柱的功能完好，无需替换，损伤的BRB与柱之间通过螺栓连接，拆卸方便，直接更换BRB后柱脚节点整体的功能恢复，完成震后恢复工作。(4)所述的节点设计融合了传统铰接柱与传统刚接柱的优点，柱底与基础铰接释放弯矩，对柱形成有效保护，使用BRB抵抗剪力，从而提高侧向刚度，使得该节点设计在实际应用中可以达到传统刚接柱的效果，且震后柱脚区域不发生塑性破坏，仍具备良好的承载能力，仅需更换BRB构件即可恢复功能。附图说明图1为一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点的装配三维图；图2为一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点的装配拆分图；图3为一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点的正视图；图4为一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点位于边柱情况下的装配三维图；图5为一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点十字铰接底座与方形钢柱底部存在距离详图。图6为铰接装置主视图及侧视图。具体实施方式下面结合附图1～6，详细说明本专利的实施方式。如图1～6所示，一种模块化设计的可恢复功能屈曲约束装配式梁柱组合节点包括以下部件：1——方形钢柱；2——十字型铰接底座；3——一字抗侧耗能装置；4——十字型短柱；5——十字型铰接底座端底板；6——方形钢柱槽口；7——BRB；8——抗侧耗能装置连接件；9——铰接装置；10——BRB基础底板；11——高强螺栓；12——竖向加劲肋板。如图1～6所示，一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：该可抗弯铰接柱脚节点由方形钢柱(1)、十字型铰底座(2)和两侧的可更换一字抗侧耗能装置(3)组成；所述的十字型铰底座由十字型短柱(4)和端底板(5)焊接而成，十字型短柱截面积为方形钢柱截面积的1.0～2.0倍；所述的方形钢柱底端开槽，槽口(6)宽度与十字型短柱的柱身单板厚度相同，槽口深度小于十字型短柱的长度，其差值取柱高的1/300～1/60；所述的抗侧耗能装置由BRB(7)、抗侧装置与柱连接件(8)、基础底板(10)及BRB与连接件之间的铰接装置(9)组成；抗侧装置与柱连接件由一竖向板和一水平板焊接而成；BRB顶端与铰接装置焊接，连接件与铰接装置通过高强螺栓(11)连接，连接件上设置竖向加劲肋板(12)，BRB底端与基础底板焊接；抗侧耗能装置与方形钢柱通过高强螺栓、连接副或单边螺栓连接，连接处位于柱高1/3处，基础底板固接于基础。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：该可抗弯铰接柱脚节点由方形钢柱、十字型铰底座和两侧的可更换一字抗侧耗能装置组成；所述的十字型铰底座由十字型短柱和端底板焊接而成，十字型短柱截面积为方形钢柱截面积的1.0～2.0倍；所述的方形钢柱底端开槽，槽口宽度与十字型短柱的柱身单板厚度相同，槽口深度小于十字型短柱的长度，其差值取柱高的1/300～1/60；所述的抗侧耗能装置由BRB、抗侧装置与柱连接件、基础底板及BRB与连接件之间的铰接装置组成；抗侧装置与柱连接件由一竖向板和一水平板焊接而成；BRB顶端与铰接装置焊接，连接件与铰接装置通过高强螺栓连接，连接件上设置竖向加劲肋板，BRB底端与基础底板焊接；抗侧耗能装置与方形钢柱通过高强螺栓、连接副或单边螺栓连接，连接处位于柱高1/3处，基础底板固接于基础。

【技术特征摘要】
1.一种附加BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：该可抗弯铰接柱脚节点由方形钢柱、十字型铰底座和两侧的可更换一字抗侧耗能装置组成；所述的十字型铰底座由十字型短柱和端底板焊接而成，十字型短柱截面积为方形钢柱截面积的1.0～2.0倍；所述的方形钢柱底端开槽，槽口宽度与十字型短柱的柱身单板厚度相同，槽口深度小于十字型短柱的长度，其差值取柱高的1/300～1/60；所述的抗侧耗能装置由BRB、抗侧装置与柱连接件、基础底板及BRB与连接件之...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜子钦，康轶涛，张航，杨晓峰，牛子尧，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11