一种自复位组合结构梁柱节点及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种自复位组合结构梁柱节点及其施工方法，包括工字型钢梁、T型连接件、摩擦构件、方钢管混凝土柱及SMA螺杆，工字型钢梁水平设置在方钢管混凝土柱的侧边，T型连接件上下对称设置在工字型钢梁的梁端外侧；T型连接件的一端通过第三连接螺栓与工字型钢梁的翼缘板固定，另一端通过SMA螺杆与方钢管混凝土柱连接；摩擦构件对称设置在工字型钢梁的腹板两侧，摩擦构件的一端通过第一连接螺栓与方钢管混凝土柱的侧壁固定，另一端通过第二连接螺栓与工字型钢梁的腹板连接；本发明专利技术通过SMA螺杆的超弹性为节点提供自复位能力；利用摩擦构件提供良好的耗能能力，节点装配施工过程无需现场焊接，满足组合结构建筑工业化和装配化的要求。配化的要求。配化的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种自复位组合结构梁柱节点及其施工方法


[0001]本专利技术属于结构工程抗震与减震
，特别涉及一种自复位组合结构梁柱节点及其施工方法。

技术介绍

[0002]目前，结构抗震理论日益完善，但地震仍然严重威胁着人类社会的生存和发展；虽然根据现有抗震规范所设计的建筑结构在强震作用下不会发生整体倒塌，但结构在遭受相当于或高于本地区抗震设防烈度的地震作用时都可能产生不可恢复的残余变形；所述残余变形不仅影响结构承受余震的能力，而且过大塑性变形导致的破坏和难以恢复的残余变形而不得不在震后予以拆除，即使设法修复也造成高昂的代价；能够实现强震作用下的可恢复性目标，将有效提高广大城镇特别是大型城市的灾后恢复能力，具有显著的社会效益和经济效益；自复位结构原理明确，能够最大限度的减小结构震后残余变形，并且能迅速恢复结构使用功能；自复位梁柱节点通常以后张预应力梁柱节点和形状记忆合金梁柱节点形式为主。
[0003]形状记忆合金具有形状记忆特性和超弹性特性；形状记忆合金不仅具有“旗帜型”的应力－应变曲线，可以在地震作用下耗散一定的能量；更关键的是，形状记忆合金可以提供高达6
‑
8％的自复位应变，其特性为自复位节点的研究提供了条件；形状记忆合金梁柱节点通常将大直径SMA杆布置于梁端，并利用其材料优越的大变形可恢复能力和一定的耗能能力，以实现节点较好的自复位性能，且克服了预应力筋或预应力钢绞线弹性变形能力低、后张预应力节点施工繁琐和预应力损失大的不足。
[0004]然后，现有的目前采用SMA的自复位结构中，多数把SMA构件既作为复位元件又作为单独的耗能部件，导致耗能能力弱；为了增加耗能能力从而增加SMA试件的尺寸和数量，导致SMA材料用量过大，不经济；SMA自复位节点多采用端板连接，然而端板连接梁端荷载只能通过梁端端板和柱之间的接触摩擦力来承受，要求构件的下料尺寸、端板平整度及钢构件的制作都有很高的要求，封板和梁之间的焊接也会产生无法避免的翘曲变形，增加了许多受力不确定性；并且目前对于自复位结构研究的热点大都集中在混凝土结构和纯钢结构，对于现行的其他重要结构形式鲜有报道。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种自复位组合结构梁柱节点及其施工方法，以解决现有的SMA自复位节点耗能能力弱，安装难度大，结构形式单一的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术提供了一种自复位组合结构梁柱节点，包括工字型钢梁、T型连接件、摩擦构件、方钢管混凝土柱及SMA螺杆；
[0008]工字型钢梁水平设置在方钢管混凝土柱的侧边，T型连接件上下对称设置在工字
型钢梁的梁端外侧；T型连接件的一端通过第三连接螺栓与工字型钢梁的翼缘板固定，另一端通过SMA螺杆与方钢管混凝土柱连接；
[0009]摩擦构件对称设置在工字型钢梁的腹板两侧，摩擦构件的一端通过第一连接螺栓与方钢管混凝土柱的侧壁固定，另一端通过第二连接螺栓与工字型钢梁的腹板连接。
[0010]进一步的，T型连接件包括T型件翼缘板及T型件腹板；T型件翼缘板竖向设置在工字型钢梁的上翼缘或下翼缘端部，T型件翼缘板的一侧与方钢管混凝土柱的侧壁紧密接触；T型件腹板水平设置在工字型钢梁的上翼缘上侧或下翼缘下侧，T型件腹板的端部与T型件翼缘板垂直固定；
[0011]SMA螺杆水平穿设在方钢管混凝土柱中，SMA螺杆的两端延伸至方钢管混凝土柱的侧壁外侧；SMA螺杆的端部贯穿T型件翼缘板设置，并通过高强螺帽拧紧固定；T型件腹板与工字型钢梁的上翼缘或下翼缘之间采用第三连接螺栓固定。
[0012]进一步的，T型连接件还包括加劲肋；加劲肋垂直固定在T型件腹板上，并远离工字型钢梁一侧设置，加劲肋的端部与T型件翼缘板垂直固定；加劲肋与工字型钢梁的腹板位于同一竖直平面内。
[0013]进一步的，方钢管混凝土柱上设置有第一柱螺孔；所述第一柱螺孔与SMA螺杆一一对应设置，SMA螺杆水平穿设在第一柱螺孔中；其中，第一柱螺孔的孔径大于SMA螺杆的直径。
[0014]进一步的，摩擦构件包括耗能板、槽钢及端板；槽钢的腹板竖向设置，并紧贴工字型钢梁的腹板设置；耗能板设置在槽钢的腹板与工字型钢梁的腹板之间，槽钢的腹板、耗能板及工字型钢梁的腹板之间通过第二连接螺栓固定连接在一起；端板竖向设置在槽钢的端部，并与工字型钢梁的梁端平齐；所述端板与方钢管混凝土柱之间通过第一连接螺栓固定连接在一起；
[0015]工字型钢梁的腹板上均匀设置有若干梁腹板长圆孔，槽钢的腹板上均匀设置有若干槽钢摩擦孔，耗能板上均匀设置有若干耗能板孔；梁腹板长圆孔、槽钢摩擦孔及耗能板孔对应设置，所述第二连接螺栓依次贯穿槽钢摩擦孔、耗能板孔及梁腹板长圆孔设置；其中，梁腹板长圆孔的长轴方向与工字型钢梁的轴线方向平行。
[0016]进一步的，耗能板采用黄铜摩擦板。
[0017]进一步的，SMA螺杆为狗骨状SMA棒材制作而成；所述狗骨状SMA棒材包括削弱段、过渡段及两个锚固段，两个锚固段对称设置在削弱段的两端，过渡段设置在锚固段与削弱段之间；其中，锚固段的直径大于削弱段的直径。
[0018]进一步的，SMA螺杆采用SMA材料制作而成；所述SMA材料的奥氏体相变结束温度低于环境温度。
[0019]本专利技术还提供了一种自复位组合结构梁柱节点的施工方法，包括以下步骤：
[0020]利用第三连接螺栓将T型连接件安装在工字型钢梁的梁端；
[0021]吊装工字型钢梁至预设安装位置，利用SMA螺杆将T型连接件与方钢管混凝土柱固定连接，以使工字型钢梁与方钢管混凝土柱固定连接在一起；
[0022]将摩擦构件对称安装在工字型钢梁的腹板两侧，利用第一连接螺栓将摩擦构件的一端与方钢管混凝土柱的侧壁固定，利用第二连接螺栓将摩擦构件的另一端与工字型钢梁的腹板固定。
[0023]进一步的，所述SMA螺杆使用前需要进行热处理；所述热处理过程，具体如下：
[0024]将SMA螺杆置于马弗炉中，进行温度为350
‑
400℃，保温时长为15
‑
45min的热处理操作。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术提供了一种自复位组合结构梁柱节点及其施工方法，通过在方钢管混凝土柱与工字型钢梁之间设置T型连接件；所述T型连接件作为梁柱连接元件，在地震作用下，梁柱节点能够以T型连接件为转动中心实现往复运动，以耗散地震能量；利用SMA螺杆将T型连接件与方钢管混凝土柱连接，SMA螺杆作为复位元件，确保了梁柱节点的自复位性能；通过在工字型钢梁的腹板两侧设置摩擦构件，利用摩擦构件与工字型钢梁之间的摩擦，实现能量耗散；节点形式简单，受力合理，通过SMA螺杆的超弹性为节点提供自复位能力；同时，利用摩擦构件提供良好的耗能能力，节点装配施工过程无需现场焊接，满足组合结构建筑工业化和装配化的要求。
[0027]进一步的，通过在T型连接件中设置加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自复位组合结构梁柱节点，其特征在于，包括工字型钢梁(3)、T型连接件(4)、摩擦构件(5)、方钢管混凝土柱(6)及SMA螺杆(7)；工字型钢梁(3)水平设置在方钢管混凝土柱(6)的侧边，T型连接件(4)上下对称设置在工字型钢梁(3)的梁端外侧；T型连接件(4)的一端通过第三连接螺栓(10)与工字型钢梁(3)的翼缘板固定，另一端通过SMA螺杆(7)与方钢管混凝土柱(6)连接；摩擦构件(5)对称设置在工字型钢梁(3)的腹板两侧，摩擦构件(5)的一端通过第一连接螺栓(8)与方钢管混凝土柱(6)的侧壁固定，另一端通过第二连接螺栓(9)与工字型钢梁(3)的腹板连接。2.根据权利要求1所述的一种自复位组合结构梁柱节点，其特征在于，T型连接件(4)包括T型件翼缘板(24)及T型件腹板(25)；T型件翼缘板(24)竖向设置在工字型钢梁(3)的上翼缘或下翼缘端部，T型件翼缘板(24)的一侧与方钢管混凝土柱(6)的侧壁紧密接触；T型件腹板(25)水平设置在工字型钢梁(3)的上翼缘上侧或下翼缘下侧，T型件腹板(25)的端部与T型件翼缘板(24)垂直固定；SMA螺杆(7)水平穿设在方钢管混凝土柱(6)中，SMA螺杆(7)的两端延伸至方钢管混凝土柱(6)的侧壁外侧；SMA螺杆(7)的端部贯穿T型件翼缘板(24)设置，并通过高强螺帽(28)拧紧固定；T型件腹板(25)与工字型钢梁(3)的上翼缘或下翼缘之间采用第三连接螺栓(10)固定。3.根据权利要求2所述的一种自复位组合结构梁柱节点，其特征在于，T型连接件(4)还包括加劲肋(29)；加劲肋(29)垂直固定在T型件腹板(25)上，并远离工字型钢梁(3)一侧设置，加劲肋(29)的端部与T型件翼缘板(24)垂直固定；加劲肋(29)与工字型钢梁(3)的腹板位于同一竖直平面内。4.根据权利要求2所述的一种自复位组合结构梁柱节点，其特征在于，方钢管混凝土柱(6)上设置有第一柱螺孔(19)；所述第一柱螺孔(19)与SMA螺杆(7)一一对应设置，SMA螺杆(7)水平穿设在第一柱螺孔(19)中；其中，第一柱螺孔(19)的孔径大于SMA螺杆(7)的直径。5.根据权利要求1所述的一种自复位组合结构梁柱节点，其特征在于，摩擦构件(5)包括耗能板(11)、槽钢(26)及端板(27)；槽钢(26)的腹板竖向设置，并紧贴工字型钢梁(3)的腹板设置；耗能板(11)设置在槽钢(26)的腹板与工字型钢梁(3)的腹板之间，槽钢(26)的腹板、耗能板(11)及工...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽华，宁秋君，韩伟，刘通，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：