一种基于节点分阶段锁定的延性结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于节点分阶段锁定的延性结构，一种基于节点分阶段锁定的延性结构，包括节点板、连接板和螺栓；钢柱通过所述节点板和钢梁连接，所述节点板一端和钢柱翼缘焊接，所述节点板另一端位于钢柱外部，所述节点板中部通过螺栓和钢梁腹板连接；钢梁两侧的钢梁翼缘和钢柱翼缘的连接方式为焊接或均通过连接板螺栓连接。采用本方案，相较于传统方法让梁端承担了大部分的自重弯矩，本方法相当程度上降低了梁端的自重弯矩，改善了梁端的受力性能，使其可以更好地承担地震下延性耗能的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于节点分阶段锁定的延性结构
本技术涉及建筑工程领域，具体涉及一种基于节点分阶段锁定的延性结构。
技术介绍
现行结构设计基于的模式为，先将结构构件间的节点完成锁定或浇筑，节点成为刚接节点，结构形成完整的体系，然后再施加荷载。如钢框架结构是先将梁柱节点刚接形成结构体系后，再施工楼板加荷载；而混凝土结构是先搭设脚手架支模板，然后浇筑柱梁板，待结构达到设计强度才拆除模板支架，此时柱梁板成为一个完整的结构体系，然后再加荷载；以上这两种模式都是先形成结构体系后再加荷载的模式。上述现行的刚接后再加载的设计模式，带来的问题之一，是节点刚接导致梁端分配的弯矩比跨中大较多，梁截面需要做得较大，梁端需做得较强才能满足需要，进而带来“强柱弱梁”的抗震理念难于实现，结构的延性低，在地震来临时结构的安全度低。对钢结构体系而言，现在的模式梁需要较大截面，而梁柱连接节点需要设计得比延性结构还要强，而由于节点太强也导致对柱的焊接损伤，历次地震灾害中钢柱受损较多的部位就是梁柱的节点部位，相应的是这些案例中钢梁没有良好发挥其延性耗能的作用。对混凝土结构而言，其梁端配筋较多较密，易导致节点域不密实而强度降低，影响节点的延性，梁端配筋多也是导致混凝土框架结构难于出现梁铰机制的主要原因，地震中往往是柱屈服破坏，我们设计期望的梁端屈服耗能的延性框架机制难于实现。上述现行的节点刚接后再加载的设计模式，带来的问题之二，是梁端弯矩对相连柱的影响，而由于梁跨度不等、荷载不等、柱压缩变形不等等等，都会导致柱两侧梁端弯矩不平衡而附加在柱上，增加柱的弯矩，进而导致柱的工作不利，体系的经济性不优。
技术实现思路
本技术为解决上述问题，提供了一种基于节点分阶段锁定的延性结构，采用本结构将使得结构体系表现出更好的延性抗震性能，同时获得更好的建造经济性。通过分阶段锁定节点并分阶段施加荷载，使得梁端弯矩得到相当程度的降低，梁端负担的降低使其可以更好地承担延性耗能的任务，而梁截面的减小导致结构刚度降低进而结构的地震效应也会一定程度降低，梁端配筋减少，连接节点需要的强度降低，柱的工作状态更好，结构体系可以更好地实现“强柱弱梁、强剪弱弯”的抗震理念，在地震下表现出更好的结构延性，同时更多的弯矩分配到梁跨中，可更好地保证梁端屈服后的结构安全，使震后的修复工作更容易；再者结构构件受力更均匀，材料的利用率更高，使得建造费用降低获得更好的经济性；最后是本技术突破了传统的结构成体系后才能加载的模式，在节点未锁定即开始楼盖施工，分项工程间衔接更紧凑，可使施工周期获得一定程度的压缩。本技术采用的技术方案为：一种基于节点分阶段锁定的延性结构设计方法,结构设计基于结构连接节点的分阶段锁定，而连接节点的分阶段锁定是节点连接从铰接、半刚接到刚接的逐步锁定；在连接节点完全锁定形成完整的结构体系之前，楼盖自重或装修荷载将完成加载到框架梁上；所述半刚接为转动刚度小于阈值；本技术方案中，梁柱现场组装起来后，梁柱连接节点先不锁定，只是铰接或半刚接，在保证整体稳定的情况下，将楼盖体系完成，包括次梁和楼板，楼盖荷载完成施加到框架梁上，此时框架梁为简支梁或半刚接梁的模式，楼盖重量导致的弯矩主要为跨中弯矩，然后将节点锁定，节点属性从铰接或半刚接转变为刚接，然后再做后续施工完成其余荷载施加。以上方案可定义为二阶段锁定模式。上述方案的一种变化是将节点先铰接，完成楼盖体系后，将节点半刚接，继续完成后续的装饰装修施工，半刚接形式作为最终的节点状态。此方案也属于二阶段锁定模式。上述方案的另一种变化是将节点先铰接，完成楼盖体系后，将节点半刚接，继续完成其余装饰装修后再完成最终的节点锁定，节点转变为刚接，本变化方案可定义为三阶段锁定模式。本技术之延性结构设计方法由分阶段的内力分析与最终的内力组合分析两部分构成。如上述的二阶段锁定模式，设计先按铰接模式计算楼盖自重下的结构内力，然后按刚接模式或半刚接模式计算隔墙、装修和活载下的延性结构内力，还有总质量下的地震、风荷载工况的内力。最后将各工况内力组合进行构件设计及体系分析，满足现行结构设计规范要求的“承载能力极限状态”和“正常使用极限状态”的要求。三阶段锁定模式的设计流程与上面所述类似，只是增加中间的半刚接环节及对应的荷载工况。必要时，可补充进行结构的弹塑性分析。本方案中的连接节点在铰接时，只承担剪力、不承担弯矩，可以自由转动；连接节点刚接时，既承担剪力又承担弯矩，具有较大的刚度，且能保持相连杆件间夹角基本不变，无法发生转动；连接节点半刚接时，其转动刚度小于阈值，阈值为连接节点转动的最大值，也就是介于铰接与刚接之间的连接形式，具备一定刚度，能承担一定的弯矩，同时杆件间会产生一定的相对转动变形。进一步的，一种基于节点分阶段锁定的延性结构设计方法,所述延性结构设计方法的实现为以下四种实施方案之一：延性结构的连接节点初步连接时，将所述连接节点铰接，然后在延性结构上进行楼盖施工，楼盖施工完成后，且延性结构变形稳定时，将所述连接节点半刚接，并进行后续施工，在后续施工完成后，所述连接节点刚接；延性结构的连接节点初步连接时，将所述连接节点铰接，然后在延性结构上进行楼盖施工，楼盖施工完成后，且延性结构变形稳定时，将所述连接节点刚接,再进行后续施工；延性结构的连接节点初步连接时，将所述连接节点铰接，然后在延性结构上进行楼盖施工，楼盖施工完成后，且延性结构变形稳定时，将所述连接节点半刚接，半刚接为最终状态，再进行后续施工；延性结构的连接节点初步连接时，将所述连接节点半刚接，然后在延性结构上进行楼盖施工，楼盖施工完成后，且延性结构变形稳定时，将所述连接节点刚接，再进行后续施工；本方案具体运作时，可分为四种形式：铰接-半刚接-刚接、铰接-刚接、铰接-半刚接和半刚接-刚接，在连接节点处于铰接时，在保证稳定的情况下，完成楼盖施工，楼盖施工过程中产生的荷载施加到延性结构上，产生跨中弯矩，而延性结构两端的连接节点处因铰接而不会承担弯矩，如果是半刚接，也只会承担部分弯矩，在完成楼盖施工后，且延性结构变形稳定时，使连接节点刚接，此时延性结构两端的连接节点处只承受后续施工所产生的装修荷载、活荷载和水平荷载下的弯矩，使连接节点处的弯矩比现行设计模式有一定程度降低。其中铰接-半刚接-刚接可称为三阶段锁定模式，铰接-刚接、铰接-半刚接和半刚接-刚接都可称为二阶段锁定模式。进一步的，所述延性结构设计方法可应用在钢结构、混凝土结构、铝合金结构、钢-砼组合结构、纯框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构、框架-延性墙板体系或框架-筒体结构中。进一步的，所述结构的连接节点采用钢材、混凝土材料或钢材-混凝土混合材料来实现。本设计方法可适用于各种结构体系，均可以使之具备更好的延性，在不同的结构体系中的实施方案有所不同。如在混凝土结构体系中，框架梁采用砼叠合梁的形式，先预制楼板以下的梁身，柱可预制也可现浇，柱和梁身现场组装后，梁柱节点先不浇筑或连接以允许梁身受力转动变形，采取措施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于节点分阶段锁定的延性结构，其特征在于，包括节点板(3)、连接板(9)和螺栓(4)；/n钢柱(2)通过所述节点板(3)和钢梁(1)连接，所述节点板(3)一端和钢柱翼缘(5)焊接，所述节点板(3)另一端位于钢柱(2)外部，所述节点板(3)中部通过螺栓(4)和钢梁腹板(6)连接；/n钢梁(1)上下侧的钢梁翼缘(7)和钢柱翼缘(5)的连接方式为焊接或均通过连接板(9)螺栓连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于节点分阶段锁定的延性结构，其特征在于，包括节点板(3)、连接板(9)和螺栓(4)；
钢柱(2)通过所述节点板(3)和钢梁(1)连接，所述节点板(3)一端和钢柱翼缘(5)焊接，所述节点板(3)另一端位于钢柱(2)外部，所述节点板(3)中部通过螺栓(4)和钢梁腹板(6)连接；
钢梁(1)上下侧的钢梁翼缘(7)和钢柱翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚小兵，唐丽娜，
申请(专利权)人：四川省建筑设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51