高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点制造技术

本发明专利技术涉及高强钢柱‑普通钢梁‑低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，包括高强钢柱、普通钢梁、低屈服点钢第一和第二T型钢以及抗剪件；第一和第二T型钢的翼缘均开有第一长条形通孔且两侧均设有无粘结层，高强钢柱翼缘开有第一通孔，第一和第二T型钢均与高强钢柱通过穿过第一长条形通孔和第一通孔的第一螺栓连接；第一和第二T型钢均与普通钢梁通过第二螺栓连接；普通钢梁腹板开有第二长条形通孔和第七通孔且两侧设有无粘结层，抗剪件开有第二通孔，抗剪件与普通钢梁通过穿过第二长条形通孔、第七通孔和第二通孔的第三螺栓连接。本发明专利技术设计和施工简便，第一和第二T型钢震后便于拆卸和更换，能提高节点抗震性能和功能可恢复性。

【技术实现步骤摘要】
高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点
本专利技术涉及结构工程钢结构
，特别是涉及高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点。
技术介绍
随着多高层及超高层建筑的大量兴建，钢结构在国内外已经得到了广泛应用。如今结构设计中通常采用的传统钢结构梁柱节点形式包括翼缘和腹板全焊缝连接、翼缘焊缝连接且腹板螺栓连接、翼缘和腹板全螺栓连接等。采用焊缝连接时，安装速度较慢，且节点的抗震性能受现场焊接质量影响很大；采用螺栓连接时，传统节点的耗能能力较低，且震后修复困难。目前，钢材生产工艺的发展和改善使得新型的低屈服点钢材和高强度钢材的生产成为可能并将得到日益广泛的应用，如何将这些新型钢材应用于钢结构梁柱节点的设计，尤其是在地震作用下通过应用这些新型钢材来显著改善梁柱节点的抗震性能及震后修复，是科学研究及工程实践中亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点。该节点合理地将低屈服点钢、普通钢和高强钢应用于节点中的不同组件，能有效发挥不同钢材的各自优势；当地震发生时，低屈服点钢的第一T型钢和第二T型钢、普通钢梁和高强钢柱依次屈服耗能，能形成高延性的耗能机制，从而提高节点的抗震性能。该节点同时合理地设置第一长条形通孔、第二长条形通孔和无粘结层，能有效实现不同组件的传力分工；当地震发生时，低屈服钢的第一T型钢和第二T型钢仅传递普通钢梁的端部弯矩，抗剪件仅传递普通钢梁的端部剪力，能保证地震后第一T型钢和第二T型钢较容易地被拆卸并更换，从而实现节点的功能可恢复性。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，包括工字形的高强钢柱、工字形的普通钢梁、低屈服点钢的第一T型钢和第二T型钢、第一螺栓和第二螺栓；第一T型钢设于第二T型钢的上方，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘均开有第一长条形通孔，其延伸方向与高强钢柱的轴向平行，高强钢柱翼缘开有与第一长条形通孔对应的第一通孔，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘两侧均设有无粘结层，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘均与高强钢柱翼缘通过穿过第一长条形通孔和第一通孔的第一螺栓连接；普通钢梁设于第一T型钢和第二T型钢之间，第一T型钢腹板和第二T型钢腹板均开有第三通孔，普通钢梁上翼缘和普通钢梁下翼缘均开有第四通孔，第一T型钢腹板和普通钢梁上翼缘、第二T型钢腹板和普通钢梁下翼缘均通过穿过第三通孔和第四通孔的第二螺栓连接。进一步，普通钢梁中部设有抗剪件和第三螺栓，抗剪件一侧抵接于高强钢柱翼缘；普通钢梁腹板在非轴线位置开有第二长条形通孔，其延伸方向与普通钢梁的轴向平行，同时普通钢梁腹板在轴线位置开有第七通孔；抗剪件开有与第二长条形通孔和第七通孔对应的第二通孔，普通钢梁腹板两侧设有无粘结层，抗剪件与普通钢梁腹板通过穿过第二长条形通孔和第二通孔以及穿过第七通孔和第二通孔的第三螺栓连接。进一步，抗剪件为连接板、角钢或第三T型钢。进一步，第一T型钢或第二T型钢与第一螺栓形成的等效T型件的承载力满足，其中，Fts,Rd为第一T型钢或第二T型钢与第一螺栓形成的等效T型件的抗拉承载力，MFOE,Ed和MDBE,Ed分别为常遇小地震和设计中地震荷载组合工况下普通钢梁的梁端弯矩设计值，MEd,G为重力荷载代表值下普通钢梁的梁端弯矩设计值，MFOE,Ed,E和MDBE,Ed,E分别为常遇小地震和设计中地震作用下普通钢梁的梁端弯矩设计值，hb为普通钢梁的截面高度，ttw为第一T型钢或第二T型钢的腹板厚度。进一步，普通钢梁的承载力满足，Vb,Rd≥Vh；其中，Mb,Rd和Vb,Rd分别为普通钢梁的抗弯承载力和抗剪承载力；Vh为普通钢梁中预期出现塑性铰位置的剪力；VEd,G为重力荷载代表值下普通钢梁的梁端剪力设计值；γts,ov为第一T型钢、第二T型钢所采用的低屈服点钢材考虑强化作用和预期屈服强度大于实际屈服强度的材料超强系数；γb,ov为普通钢梁所采用的普通钢材考虑强化作用和预期屈服强度大于实际屈服强度的材料超强系数；Ln为高强钢柱之间的净距；sh为普通钢梁中预期出现塑性铰的位置，可假定为离高强钢柱翼缘最远的第二螺栓与高强钢柱翼缘之间的距离。进一步，第一T型钢或第二T型钢与第二螺栓的连接承载力满足，Mf＝γb,ovMb,Rd+Vhsh；其中，Fsc,Rd为第一T型钢或第二T型钢与第二螺栓的连接抗剪承载力，应为第二螺栓的抗剪承载力、第一T型钢或第二T型钢的腹板全截面屈服、净截面拉断和受压屈曲承载力、第一T型钢或第二T型钢的腹板和普通钢梁翼缘的承压和冲剪承载力之中的最小值；Mf为普通钢梁中预期出现塑性铰后高强钢柱翼缘表面的弯矩。进一步，抗剪件与第三螺栓的连接承载力以及抗剪件与高强钢柱翼缘的连接承载力满足，Vsc,Rd≥Vh；其中，Vsc,Rd为抗剪件与第三螺栓的连接抗剪承载力或者抗剪件与高强钢柱翼缘的连接抗剪承载力。进一步，高强钢柱的承载力满足，∑Mc,Rd(Nc,Ed)≥∑Mf；其中，Mc,Rd(Nc,Ed)为高强钢柱考虑地震下最大可能轴力作用折减后的抗弯承载力；∑为分别对在节点相连的所有高强钢柱和所有普通钢梁求和。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)利用三种强度的钢材，发挥低屈服点钢屈服后耗能能力强以及高强钢屈服强度高的各自优势，使得低屈服点钢的第一T型钢和第二T型钢能够率先屈服耗能，成为抗震设防的第一道防线，普通钢梁的屈服耗能在第一T型钢和第二T型钢之后，成为抗震设防的第二道防线，高强钢柱的屈服耗能在普通钢梁之后，成为抗震设防的第三道防线，从而形成有层次的高延性耗能机制，提高节点的抗震性能。2)利用第一长条形通孔、第二长条形通孔以及无粘结层，第一T型钢翼缘、第二T型钢翼缘和高强钢柱翼缘之间的竖向滑移得到释放，其连接基本不承受普通钢梁的端部剪力，同时抗剪件与普通钢梁腹板之间的转动也得到释放，其连接基本不承受普通钢梁的端部弯矩，因此地震下节点耗能优先集中在第一T型钢和第二T型钢的塑性变形中，且震后第一T型钢和第二T型钢能够较容易地快速被拆卸并更换，而抗剪件在地震下优先保持弹性且震后基本无损伤，从而实现节点的功能可恢复性。3)节点中各组件的承载能力满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的基本抗震设计原则，并容易实现抗震性能化设计和可恢复功能设计。附图说明图1是本专利技术实施例1的节点主视图。图2是本专利技术实施例1的节点侧视图。图3是本专利技术实施例1的节点俯视图。图4是本专利技术实施例1的第一T型钢或第二T型钢侧视图。图5是本专利技术实施例1的第一T型钢或第二T型钢俯视图。图6是本专利技术实施例1的连接板主视图。图7是本专利技术实施例1的普通钢梁主视图。图8是本专利技术实施例1的普通钢梁俯视图。图9是本专利技术实施例1的高强钢柱侧视图。图10是本专利技术实施例2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，其特征在于：包括工字形的高强钢柱、工字形的普通钢梁、低屈服点钢的第一T型钢和第二T型钢、第一螺栓和第二螺栓；第一T型钢设于第二T型钢的上方，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘均开有第一长条形通孔，其延伸方向与高强钢柱的轴向平行，高强钢柱翼缘开有与第一长条形通孔对应的第一通孔，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘两侧均设有无粘结层，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘均与高强钢柱翼缘通过穿过第一长条形通孔和第一通孔的第一螺栓连接；普通钢梁设于第一T型钢和第二T型钢之间，第一T型钢腹板和第二T型钢腹板均开有第三通孔，普通钢梁上翼缘和普通钢梁下翼缘均开有第四通孔，第一T型钢腹板和普通钢梁上翼缘、第二T型钢腹板和普通钢梁下翼缘均通过穿过第三通孔和第四通孔的第二螺栓连接。/n

【技术特征摘要】
1.高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，其特征在于：包括工字形的高强钢柱、工字形的普通钢梁、低屈服点钢的第一T型钢和第二T型钢、第一螺栓和第二螺栓；第一T型钢设于第二T型钢的上方，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘均开有第一长条形通孔，其延伸方向与高强钢柱的轴向平行，高强钢柱翼缘开有与第一长条形通孔对应的第一通孔，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘两侧均设有无粘结层，第一T型钢翼缘和第二T型钢翼缘均与高强钢柱翼缘通过穿过第一长条形通孔和第一通孔的第一螺栓连接；普通钢梁设于第一T型钢和第二T型钢之间，第一T型钢腹板和第二T型钢腹板均开有第三通孔，普通钢梁上翼缘和普通钢梁下翼缘均开有第四通孔，第一T型钢腹板和普通钢梁上翼缘、第二T型钢腹板和普通钢梁下翼缘均通过穿过第三通孔和第四通孔的第二螺栓连接。


2.按照权利要求1所述的高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，其特征在于：普通钢梁中部设有抗剪件和第三螺栓，抗剪件一侧抵接于高强钢柱翼缘；普通钢梁腹板在非轴线位置开有第二长条形通孔，其延伸方向与普通钢梁的轴向平行，同时普通钢梁腹板在轴线位置开有第七通孔；抗剪件开有与第二长条形通孔和第七通孔对应的第二通孔，普通钢梁腹板两侧设有无粘结层，抗剪件与普通钢梁腹板通过穿过第二长条形通孔和第二通孔以及穿过第七通孔和第二通孔的第三螺栓连接。


3.按照权利要求2所述的高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，其特征在于：抗剪件为连接板、角钢或第三T型钢。


4.按照权利要求2所述的高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，其特征在于：当地震发生时，第一T型钢和第二T型钢能够率先屈服耗能，成为抗震设防的第一道防线，且震后可快速更换；普通钢梁的屈服耗能在第一T型钢和第二T型钢之后，成为抗震设防的第二道防线；高强钢柱的屈服耗能在普通钢梁之后，成为抗震设防的第三道防线。


5.按照权利要求2所述的高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢T型钢可恢复功能节点，其特征在于：第一T型钢或第二T型钢与第一螺栓形成的等效T型件的承载力满足，



其中，Fts,Rd为第一T型钢或第二T型钢与第一螺栓形成的等效T型件的抗拉承载力，MFOE,Ed和MDBE,Ed分别为常遇小地震和设计中地震荷载组合工况下普通钢梁的梁端弯矩设计值，MEd,G为重力荷载代表值...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡方鑫，潘建荣，王湛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44