高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点制造技术

本发明专利技术为一种高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点，属于建筑工程和钢结构技术领域。该节点由钢柱、两块弧形端板、高强螺栓组成，其中，钢柱与弧板之间采用焊缝连接。本发明专利技术介绍了高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点的制作方法。本发明专利技术为装配式节点，形式简单，现场施工方便，节点可以转动，界面发生滑移摩擦，耗散地震能量，节点在转动过程中处于弹性状态，最大程度地避免震后结构中出现塑性变形和损伤。

High strength bolt connection arc end plate sliding friction energy dissipation column base joint

【技术实现步骤摘要】
高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点
本专利技术属于建筑结构工程
，具体是指一种高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点。
技术介绍
发生地震时，传统高强螺栓连接柱脚节点通过螺栓的破坏以及杆件的屈服甚至断裂、破坏来耗散地震能量。柱脚节点发生塑性损伤将引起结构严重的永久变形以致修复困难或者难以修复，其本身的修复或拆除费用十分巨大，并且因柱脚破坏而造成的建筑物使用功能丧失或者中止将导致社会经济生活无法正常进行，造成的间接经济损失更是无法估算。在此背景下，“基于最小损失的损伤控制”抗震设计具有重要的意义，近年来，为了降低建筑结构在强震过程中的损伤，“低损伤”施工方法得到了发展。降低地震损失，对保障我国实现现代化和可持续发展进程的顺利推进具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的内容是针对以上
技术介绍
以及现有技术的不足，提供一种框架柱脚连接节点。该柱脚节点连接上下钢柱的端板采用弧形端板，上下弧板的旋转中心在上下弧板的圆心处，上弧端板采用长圆螺栓孔，下弧板采用标准圆孔，节点可以转动，界面发生滑移摩擦，可耗散地震能量，在节点在转动过程中构件处于弹性状态，最大程度地避免了震后结构中出现塑性变形和损伤。为了实现上述目的，本专利技术提供的高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点，其特征在于：所述节点可用于柱脚连接；包括：上钢柱、下钢柱、上弧端板、下弧端板和多个高强螺栓；所述上弧端板和下弧端板相应位置上均设有多个对应的螺栓孔；所述上钢柱与下钢柱之间通过上弧端板和下弧端板上的螺栓孔用高强螺栓连接；所述上钢柱、下钢柱与上弧端板、下弧端板均采用焊缝焊接；所述上弧端板、下弧端板在上钢柱与下钢柱的螺栓连接处从上到下依次装置，且所述上弧端板和下弧端板之间的螺栓孔径及螺栓孔间距一一对应。作为优选方案，还包括多个碟形弹簧；所述多个碟形弹簧分别置于多个高强螺栓的螺母与上弧端板之间；所述碟形弹簧、上弧端板、下弧端板在上钢柱与下钢柱的螺栓连接处从上到下依次装置，且所述碟形弹簧、上弧端板和下弧端板之间的螺栓孔径及螺栓孔间距也一一对应。进一步地，所述上弧端板和下弧端板均为凸形端板或均为凹形端板；所述上弧端板上开设的多个螺栓孔为长圆螺栓孔，下弧端板上开设的多个螺栓孔为标准圆孔；所述上钢柱和下钢柱的厚度相同。更进一步地，所述上钢柱和下钢柱为焊接型钢、工字钢、H型钢、钢管或组合钢。更进一步地，所述上钢柱横截面和下钢柱横截面大小相同；或者，所述下钢柱横截面大于上钢柱横截面。更进一步地，所述下钢柱的横截面为等截面或变截面。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果如下：(1)连接上下钢柱的端板采用弧面端板，有利于节点发生转动，类似在柱脚形成了塑性铰。在节点转动过程中构件处于弹性状态，界面发生滑移摩擦，可耗散地震能量，最大程度地避免震后结构中出现的塑性变形和损伤。(2)节点通过弧板之间以及弧板与螺栓之间的滑移摩擦代替传统柱节点的构件屈服耗能，从而达到无损耗能的设计目标。(3)在强震作用下，该节点理想的破坏顺序应为螺栓破坏先于端板和钢柱屈服变形，通过这样的破坏顺序可以在震后仅需更换螺栓而无需更换钢柱或者整体推倒重建，由此可降低震后修复成本、提高修复效率。(4)该节点形式为装配式节点，通过工厂焊接、工地栓接，有效避免现场焊接作业，工程施工高效。附图说明图1为本专利技术实施例1采用凸形弧面端板的下钢柱的立面示意图；图2为本专利技术实施例2采用凹形弧面端板的下钢柱的立面示意图；图3为图1节点1-1剖面示意图；图4为图2节点2-2剖面示意图；图5为本专利技术实施例3采用凸形弧面端板的下钢柱的立面示意图；图6为本专利技术实施例4采用凹形弧面端板的下钢柱的立面示意图；图7为本专利技术实施例1中理论曲线；图8为本专利技术实施例1中凸式节点分级加载滞回曲线；图9为本专利技术实施例2中凹式节点分级加载滞回曲线。图中：1、上钢柱；2、高强螺栓；3、碟形弹簧；4、上弧端板；5、下弧端板；6、下钢柱；7、底板。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步地详细阐述。本专利技术的装置可以有如下几种实施方案：作为实施的方式之一，上下弧端板为凸形弧板，上弧端板螺栓孔为长圆螺栓孔，下弧端板螺栓孔为标准圆孔，下钢柱为等截面，上下钢柱厚度相同。作为实施的方式之一，上下弧端板为凹形弧板，上弧端板螺栓孔为长圆螺栓孔，下弧端板螺栓孔为标准圆孔，下钢柱为等截面，上下钢柱厚度相同。作为实施的方式之一，上下弧端板为凸形弧板，上弧端板螺栓孔为长圆螺栓孔，下弧端板螺栓孔为标准圆孔，下钢柱为变截面，上下钢柱厚度相同。作为实施的方式之一，上下弧端板为凹形弧板，上弧端板螺栓孔为长圆螺栓孔，下弧端板螺栓孔为标准圆孔，下钢柱为变截面，上下钢柱厚度相同。具体实施例如下：在本专利技术的实施方案中，碟形弹簧3并非为必要设计选项，在有些实例中可以不设置碟形弹簧3也能实现本专利技术的目的。实施例1参见图1、图3，弧形端板连接节点由上钢柱1、高强螺栓2、碟形弹簧3、上弧端板4、下弧端板5、下钢柱6、底板7构成。其中，上弧端板4采用长圆螺栓孔，下弧端板5采用标准圆孔。上钢柱1与上弧端板3、下钢柱5与下弧端板4均采用焊缝焊接，碟形弹簧3套在高强螺栓2的螺杆上并置于螺母下方。碟形弹簧3、上弧端板4和下弧端板5由高强螺栓2连接。碟形弹簧3、上弧端板4和下弧端板5之间的螺栓孔径及螺栓孔间距一一对应。上述的连接节点中，上钢柱1和下钢柱6的钢为焊接型钢、H型钢、工字钢、钢管或组合钢。上钢柱1与上弧端板3、下钢柱5与下弧端板4均采用焊缝焊接。本实施例在具体使用时，具体实施过程为：1)通过预设滑移矩确定高强螺栓2的数目，从而确定螺栓孔间距及螺栓的布置，进而确定端板尺寸；滑移矩可以定义为使分别与上下钢柱相连的弧板发生相对滑动时所需的最小弯矩，也就是克服高强螺栓抗剪承载力时所需的最小弯矩，滑移矩的计算方法，这里没有施加轴压力时滑移矩可按式(1)计算，Mslip＝nNvbR(1)式中，Mslip为起始滑移矩，n为螺栓个数，R为作用力到旋转中心的距离，Nvb为单个摩擦型连接高强度螺栓抗剪承载力设计值。2)上钢柱1和上弧端板4的焊缝连接处可适当沿上钢柱1翼缘上移，便于施焊作业以及后期下弧端板5的放置和连接。3)将上钢柱1与上弧端板3、下钢柱5与下弧端板4均采用焊缝焊接后，在碟形弹簧3、上弧端板4和下弧端板5直接采用高强螺栓2连接。4)节点的强度设计：与传统节点设计要求“强节点弱构件”所不同的是，本节点设计要求在弧板发生滑移之前上下钢柱和端板不能屈服，也即“弱节点强构件”。按照传统的设计方法，框架结构中拼接节点的抗震设计应该采用等强设计方法，采用此种方法设计的拼接节点刚度较大，在地震作用下不允许产生滑移。如果将柱脚高强螺栓滑移摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点，其特征在于：所述节点用于柱脚连接；包括：上钢柱(1)、下钢柱(5)、上弧端板(3)、下弧端板(4)和多个高强螺栓(2)；/n所述上弧端板(4)和下弧端板(5)相应位置上均设有多个对应的螺栓孔；所述上钢柱(1)与下钢柱(6)之间通过上弧端板(4)和下弧端板(5)上的螺栓孔用高强螺栓(2)连接；所述上钢柱(1)、下钢柱(5)与上弧端板(3)、下弧端板(4)均采用焊缝焊接；所述上弧端板(4)、下弧端板(5)在上钢柱(1)与下钢柱(6)的螺栓连接处从上到下依次装置，且所述上弧端板(4)和下弧端板(5)之间的螺栓孔径及螺栓孔间距一一对应。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点，其特征在于：所述节点用于柱脚连接；包括：上钢柱(1)、下钢柱(5)、上弧端板(3)、下弧端板(4)和多个高强螺栓(2)；
所述上弧端板(4)和下弧端板(5)相应位置上均设有多个对应的螺栓孔；所述上钢柱(1)与下钢柱(6)之间通过上弧端板(4)和下弧端板(5)上的螺栓孔用高强螺栓(2)连接；所述上钢柱(1)、下钢柱(5)与上弧端板(3)、下弧端板(4)均采用焊缝焊接；所述上弧端板(4)、下弧端板(5)在上钢柱(1)与下钢柱(6)的螺栓连接处从上到下依次装置，且所述上弧端板(4)和下弧端板(5)之间的螺栓孔径及螺栓孔间距一一对应。


2.根据权利要求1所述的高强度螺栓连接弧形端板滑移摩擦耗能柱脚节点，其特征在于：还包括多个碟形弹簧(3)；所述多个碟形弹簧(3)分别置于多个高强螺栓(2)的螺母与上弧端板(4)之间；所述碟形弹簧(3)、上弧端板(4)、下弧端板(5)在上钢柱(1)与下钢柱(6)的螺栓连接处从上到下依次装置，且所述碟形弹簧(3)、上弧端板(4)和下弧端板(5)之间的螺栓孔径及螺栓孔间距也一一对应。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘琪，李成玉，向傲磊，袁双双，胡天炜，陈修远，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42