本发明专利技术公开了一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板，包括两个外侧承载板、中心承载板和两个可恢复承载板；外侧承载板上设有圆形销孔；中心承载板上设有圆弧形通孔；可恢复承载板为圆弧形板，与中心承载板上的圆弧形通孔相配，两个可恢复承载板的形状对称；两个可恢复承载板相对处分别设置有半圆形销孔；两个可恢复承载板安装在中心承载板的圆弧形通孔中；中心承载板位于中间，两个外侧承载板分别布置在中心承载板的两侧；两个外侧承载板上的圆形销孔中心与中心承载板上的圆弧形通孔的弧形中心线的中点重合对中。该节点板能够有效地释放梁柱在节点板区段的相对转动变形和弯曲变形对节点板的不利影响，受力明确，应力分布均匀。应力分布均匀。应力分布均匀。
【技术实现步骤摘要】
一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板
[0001]本专利技术属于土木建筑结构
，尤其涉及一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板。
技术介绍
[0002]斜支撑作为抗侧力构件、抗侧力和耗能双功能构件或者连接构件被广泛地应用于土木建筑结构中。例如普通钢支撑常作为抗侧力构件来提高结构的抗侧刚度，但由于其受压时易发生整体屈曲而耗能性能较差；屈曲约束支撑的芯板耗能段由于具有外套筒的约束作用，表现出受拉和受压承载力基本一致和优越的耗能特性，常被应用于多高层和高设防烈度地区的建筑结构中以提高结构的抗侧和耗能能力；斜支撑也常作为连接件将剪切型金属阻尼器、弯曲型金属阻尼器、黏滞消能器、黏弹性消能器等耗能型阻尼器固定于钢框架结构中，从而在地震作用下吸收地震能量，降低钢框架梁柱等关键构件的损伤。
[0003]土木工程结构中，斜支撑须通过节点板与钢框架进行连接固定，传统的节点板为单块整板，通过焊接方式与钢框架梁柱翼缘固定。但是，此类节点板以及节点板与梁柱的连接方式存在以下问题：
[0004](1)梁柱在节点板区段的相对转动变形和弯曲变形(统称为梁柱开合效应)对节点板受力的不利影响。研究表明，在地震等水平荷载作用下，刚接钢框架梁柱在节点板区段会发生弯曲变形，铰接和半刚接钢框架梁柱在节点板区段不仅会发生弯曲变形，还会发生相对转动变形；这会导致节点板抑制节点处梁柱的弯曲变形和相对转动变形，从而在节点板与梁柱的连接处产生附加的开合效应作用力。此不利的开合效应作用力常会使得节点板与梁柱的连接焊缝过早的撕裂，不能充分地发挥斜支撑预期的性能目标。且现有的关于节点板设计的规范标准中并没有充分地考虑此不利的开合效应作用力对节点板的影响。
[0005](2)无法实现铰接钢框架支撑结构和半刚接钢框架支撑结构预期的受力变形模式。对于铰接钢框架支撑结构，其设计理念为钢框架承受竖向荷载，斜支撑承受地震等水平向荷载；对于半刚接钢框架支撑结构，其设计理念为钢框架承受竖向荷载和部分地震等水平向荷载，斜支撑承受大部分地震等水平向荷载，并且半刚接梁柱节点可以充分地转动变形以消耗地震能量。然而，节点板的设置会严重地抑制铰接钢框架和半刚接钢框架梁柱的相对转动变形和弯曲变形，与设计理念不符，导致无法准确地预测钢框架支撑结构在不同水平的地震等水平向荷载作用下的响应，结构的抗震性能存在安全隐患。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是设计一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板，可以有效地释放梁柱在节点板区段的相对转动变形和弯曲变形对节点板的不利影响，受力明确，应力分布均匀。
[0007]本专利技术的技术方案是一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板，包括两个外侧承载板、中心承载板和两个可恢复承载板；
[0008]所述外侧承载板上设置有圆形销孔；
[0009]所述中心承载板上设置有圆弧形通孔；
[0010]所述可恢复承载板为圆弧形板，与中心承载板上的圆弧形通孔相配，两个可恢复承载板的形状对称；两个可恢复承载板相对处分别设置有半圆形销孔；两个可恢复承载板安装在中心承载板的圆弧形通孔中；
[0011]所述中心承载板位于中间，两个外侧承载板分别布置在中心承载板的两侧；所述两个外侧承载板上的圆形销孔中心与中心承载板上的圆弧形通孔的弧形中心线的中点重合对中；
[0012]所述两个外侧承载板的一侧端面焊接在相应钢框架的梁翼缘上或柱翼缘上；
[0013]所述中心承载板的一侧端面焊接在相应钢框架的柱翼缘上或梁翼缘上。
[0014]所述对于铰接、半刚接和刚接钢框架支撑结构，所述中心承载板上设置的圆弧形通孔的弧形中心线长度根据钢框架支撑结构在设计侧向位移下的梁柱在节点板区段的相对转动变形和弯曲变形确定，圆弧形通孔的弧形中心线长度L＝d+2Rθ+b+2s，其中d表示圆形销孔的直径，R表示钢框架梁柱轴线交点至圆弧形通孔弧形中心线的距离，θ表示梁柱的相对变形转角，b表示释放梁柱弯曲变形所需的圆弧形长度，s表示可恢复承载板处于最大压缩变形时的弧形长度，可取0.5～4d。
[0015]所述可恢复承载板的厚度以中心承载板的厚度减去满足可恢复承载板在受压时由于泊松效应所需的横向变形空间尺寸确定。
[0016]所述两个可恢复承载板可以连接为一个整体可恢复承载板，在整体可恢复承载板的中心设置有圆形销孔。
[0017]所述整体可恢复承载板的弧形中心线长度等于中心承载板上设置的圆弧形通孔的弧形中心线长度L。
[0018]所述可恢复承载板的材料为形状记忆合金。
[0019]所述可恢复承载板上设置有横向通孔。
[0020]所述外侧承载板和中心承载板的端部分别与钢框架的柱翼缘外表面和梁翼缘外表面之间有间隙。
[0021]所述还包括第二个中心承载板；第二个中心承载板与中心承载板结构相同，第二个中心承载板上的圆弧形通孔中也安装有两个可恢复承载板，组成双中心承载板的节点板；第二个中心承载板和中心承载板对称安装在相应钢框架的梁柱中心线两侧，两个外侧承载板分别安装在第二个中心承载板与中心承载板的外侧；所述两个外侧承载板上的圆形销孔中心与第二个中心承载板和中心承载板上的圆弧形通孔的弧形中心线的中点重合对中；所述两个外侧承载板的一侧端面焊接在相应钢框架的梁翼缘上或柱翼缘上；第二个中心承载板和中心承载板的一侧端面焊接在相应钢框架的柱翼缘上或梁翼缘上。
[0022]所述还包括两个连接端板；连接端板上设置有螺栓通孔，所述两个外侧承载板的一侧端面焊接在一个连接端板上，所述一个或两个中心承载板的一侧端面焊接在另一个连接端板上；连接端板通过高强螺栓连接在钢框架的梁翼缘上或柱翼缘上。
[0023]本专利技术所提供的一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板具有以下优点：
[0024]1.本案专利技术的一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板(以下简
称为节点板)在工作时，用销轴穿过外侧承载板上的圆形销孔、中心承载板上的圆弧形通孔中的两个可恢复承载板相对处两个半圆形销孔组成的圆形销孔和斜支撑端部上的销轴孔，使斜支撑固定在节点板上，可以防止斜支撑在重力作用下发生滑移。
[0025]2.钢框架受力变形时，在钢框架的开合效应作用下，安装在中心承载板的圆弧形通孔中的可恢复承载板率先发生变形，使固定于钢梁上的外侧承载板与固定于钢柱上的中心承载板之间产生相对转动，使钢框架的梁柱在节点板区段的相对转动变形和弯曲变形得到有效释放，减少节点板的抑制作用，并且钢框架的梁柱变形对节点板仅产生较小的额外的附加作用力。
[0026]3.在中心承载板的圆弧形通孔中的可恢复承载板可以将斜支撑的轴力同时传递至外侧承载板和中心承载板，使得节点板的受力更加均匀，避免了仅有钢框架的梁或柱受力的不利影响。
[0027]4.节点板和斜支撑之间通过销轴连接，可以释放钢框架在侧向变形过程中对斜支撑端部产生的附加弯矩作用，从而解决了斜支撑连接部位过早出现破坏的问题。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板，其特征是：包括两个外侧承载板、中心承载板和两个可恢复承载板；所述外侧承载板上设置有圆形销孔；所述中心承载板上设置有圆弧形通孔；所述可恢复承载板为圆弧形板，与中心承载板上的圆弧形通孔相配，两个可恢复承载板的形状对称；两个可恢复承载板相对处分别设置有半圆形销孔；两个可恢复承载板安装在中心承载板的圆弧形通孔中；所述中心承载板位于中间，两个外侧承载板分别布置在中心承载板的两侧；所述两个外侧承载板上的圆形销孔中心与中心承载板上的圆弧形通孔的弧形中心线的中点重合对中；所述两个外侧承载板的一侧端面焊接在相应钢框架的梁翼缘上或柱翼缘上；所述中心承载板的一侧端面焊接在相应钢框架的柱翼缘上或梁翼缘上。2.根据权利要求1所述的一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板，其特征是：所述对于铰接、半刚接和刚接钢框架支撑结构，所述中心承载板上设置的圆弧形通孔的弧形中心线长度根据钢框架支撑结构在设计侧向位移下的梁柱在节点板区段的相对转动变形和弯曲变形确定，圆弧形通孔的弧形中心线长度L＝d+2Rθ+b+2s，其中d表示圆形销孔的直径，R表示钢框架梁柱轴线交点至圆弧形通孔弧形中心线的距离，θ表示梁柱的相对变形转角，b表示释放梁柱弯曲变形所需的圆弧形长度，s表示可恢复承载板处于最大压缩变形时的弧形长度，可取0.5～4d。3.根据权利要求1所述的一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板，其特征是：所述可恢复承载板的厚度以中心承载板的厚度减去满足可恢复承载板在受压时由于泊松效应所需的横向变形空间尺寸确定。4.根据权利要求1所述的一种用于斜支撑的释放梁柱相对转动和弯曲变形的节点板，其特征是：所述两个可恢复承载板可以连接为一个整体可恢复承载板，在整体可恢复承载板的中心设置有圆形销孔。5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李贝贝，王元清，张颖，支新航，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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