一种基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点制造技术

本发明专利技术涉及属于结构工程技术领域，尤其涉及一种基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点，包括RC预制柱、RC预制梁以及设置在RC预制柱和RC预制梁之间的复位耗能阻尼器、摩擦耗能阻尼器；复位耗能阻尼器包括装配在一起的SMA内核、上约束盖板、下约束盖板、柱端连接加强板和梁端连接加强板，SMA内核与上约束盖板之间留有设定的耗能间隙；摩擦耗能阻尼器包括柱中预埋连接板和梁端预埋连接板，柱中预埋连接板和梁端预埋连接板上设有一一对应的主连接孔和次连接孔，梁端预埋连接板上的各个次连接孔均为弧形长孔。本发明专利技术能够同时兼顾耗能、自复位能力和安全性，能够应用于不同地震强度的情况，实现小震不坏、中震易修、大震可修、巨震不倒。震不倒。震不倒。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点


[0001]本专利技术属于结构工程
，尤其涉及一种基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点。

技术介绍

[0002]装配式建筑近年来在世界范围内得到了蓬勃的发展，成为了传统现浇建筑的替代选择。与传统现浇混凝土结构相比，装配式建筑具有高效、节能和环保的优势，且能够与智能建造协同发展，具有工业化属性。装配式建筑所具有的工厂预制建造模式决定了装配式混凝土框架结构与传统现浇混凝土框架结构的地震行为存在差异。因此，发展具有良好抗震性能的装配式混凝土结构体系成为了重要研究方向。
[0003]当地震发生时，建筑物的局部破坏或整体倒塌是造成人员伤亡和财产损失最重要的原因之一。在过去的一个多世纪的时间里，结构抗震研究得到了长足的发展。从最初的静力法理论研究到后来的反应谱法研究，人们都是以避免结构倒塌和降低人员伤亡为主要目标。此阶段下的结构抗震设计是以控制结构在地震作用下的瞬时性能为主要目的，即通常的“大震不倒”性能要求，通过严格的抗震设计保证结构在地震作用下不发生倒塌，从而减少人员伤亡与经济损失。然而，上世纪末发生的一些强震灾害却给人们的抗震研究带来了新的警示。在1994年的美国Northridge地震和1995年的日本的Kobe地震中，建筑倒塌和人员伤亡均相对较少，但地震造成的经济损失却十分巨大，其中Northridge地震造成的经济损失超过了500亿美元，Kobe地震造成的经济损失超过了1700亿美元，社会影响极为严重。由此人们逐渐认识到传统的仅以结构震后是否倒塌作为建筑抗震设计目标已不能满足当今社会的要求。在此背景下基于性能的地震工程（Performance
‑
Based Earthquake Engineering，PBEE）逐渐发展了起来，基于性能的结构抗震设计（Performance
‑
Based Seismic Design，PBSD）也慢慢成为了国际地震工程研究的主流。
[0004]PBSD的基本理念是保证结构在地震作用下的反应能控制在预期目标范围之内。第一代PBSD以确定性的结构反应作为性能目标，结构的性能估计是确定性的，它没有合理地考虑地震动作用以及结构非线性行为的随机性和不确定性。第二代PBSD以结构整体可靠度为性能目标，它考虑了结构的地震需求以及结构能力的随机性和不确定性，以整体可靠度的形式给出结构的性能水平。第三代PBSD的核心是以地震风险控制作为最终性能目标，它不仅包括结构本身的倒塌风险评估，也包括震后经济损失风险的分析。它以概率学理论为基础，将地震危险性分析、地震易损性分析和地震损失分析纳入核心分析框架，理论体系较为完备。然而，在城市化高度发展的今天，人类社会仍然面临着城市震后重建难度大、时间长和社会代价巨大的挑战。人们逐渐希望结构具有较好的抗震恢复性，在经历大的地震之后能够维持或快速恢复正常使用功能，从而将地震对经济损失和社会的影响降到最低。因此，研究结构从灾害中的恢复能力成为了近年来人们关注的重点。在此背景下结构及城市的“抗震恢复性（Seismic Resilience）”研究逐渐受到学者们的研究重视。抗震恢复性表征了结构或者城市抵御地震灾害扰动和从地震灾害中迅速恢复的能力。
[0005]目前，抗震恢复性研究主要是自复位结构（Self
‑
Centering Structure）体系研究，在强震作用下，自复位结构借助自重、预应力构件或高性能材料等获得变形恢复能力，以减轻甚至完全消除结构的震后残余变形，同时利用阻尼元件消耗地震能量，结构整体展现出“旗帜形”的滞回行为。和传统结构相比，自复位结构的最显著特征在于其震后的残余变形较小甚至为零。理论上而言，由于在震后回复到初始形态，自复位结构的结构主体在震后无需修缮就能够继续发挥功能，这一特征极大的提高了单体结构在震后继续使用的可能性，能够减轻强震造成的高昂经济代价和重大社会影响，促进震后生活和生产的快速恢复，与发展抗震韧性城市的目标相一致。
[0006]而目前装配式自复位RC框架结构的研究热点主要集中于预制预应力自复位（Precast/Prestressed Self
‑
Centering，PPSC）结构体系。在PPSC结构体系中，预制构件（框架梁、框架柱、墙肢等）通过无粘结后张拉（Post
‑
Tensioning，PT）预应力筋连接。在地震作用下，预制构件之间可以相对转动而形成开口，被拉伸的PT预应力筋为结构提供自复位能力，减轻地震后结构的残余变形，使结构恢复至初始位置；在此过程中，主要通过节点位置处的耗能（Energy Dissipation，ED）元件（如内置耗能筋或外置阻尼装置等）耗散结构所吸收的地震能量，结构因此产生典型的“旗帜形”滞回行为。尽管这一新型结构体系的抗震性能有着非常“诱人”的优势（地震后损伤轻、可在短时间内恢复结构使用功能），但在历经了二十多年的研究后却仍未能走向大规模工程应用，究其原因主要在于这种结构体系的安全冗余度小于传统现浇RC框架，在体系构成上主要依靠无粘结预应力筋将预制构件串联，预应力筋的失效将导致毁灭性的后果。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点，规避了现有预制预应力自复位结构体系中采用预应力筋提供回复力时串联预制构件的连接方式以及其安全冗余度较小的潜在难题，在保证RC框架节点的耗能和自复位能力的基础上，提高RC框架节点的安全性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点，包括：RC预制柱；RC预制梁；复位耗能阻尼器，设置在RC预制柱与RC预制梁之间且上下间隔设有两组，复位耗能阻尼器包括SMA内核、上约束盖板、下约束盖板、柱端连接加强板和梁端连接加强板，SMA内核连接在上约束盖板与下约束盖板之间，SMA内核与上约束盖板之间留有设定的耗能间隙；柱端连接加强板同时与SMA内核和RC预制柱通过柱端高强螺栓连接，梁端连接加强板同时与SMA内核和RC预制梁通过梁端高强螺栓连接；摩擦耗能阻尼器，包括部分预埋在RC预制柱内的柱中预埋连接板和部分预埋在RC预制梁内的梁端预埋连接板，柱中预埋连接板和梁端预埋连接板上设有一一对应的主连接孔和次连接孔，次连接孔沿主连接孔的圆周方向分布有多个，梁端预埋连接板上的各个次连接孔均为弧形长孔，柱中预埋连接板和梁端预埋连接板上对应的主连接孔中和对应的次连接孔中均穿设有抗剪螺栓。
[0009]优选的，所述SMA内核为变截面结构，包括中间的耗能段和位于两端的连接段，耗能段的宽度小于连接段的宽度，耗能段与所述上约束盖板和下约束盖板连接，连接段与对应的柱端连接加强板或梁端连接加强板连接。
[0010]进一步的，所述耗能段上设有沿其长度方向延伸的长孔，所述下约束盖板上对应长孔和耗能段宽度方向边缘的位置均设置有垫块，垫块的厚度大于耗能段的厚度，所述上约束盖板上对应垫块的位置设有穿孔。
[0011]优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点，其特征在于，包括：RC预制柱；RC预制梁；复位耗能阻尼器，设置在RC预制柱与RC预制梁之间且上下间隔设有两组，复位耗能阻尼器包括SMA内核、上约束盖板、下约束盖板、柱端连接加强板和梁端连接加强板，SMA内核连接在上约束盖板与下约束盖板之间，SMA内核与上约束盖板之间留有设定的耗能间隙；柱端连接加强板同时与SMA内核和RC预制柱通过柱端高强螺栓连接，梁端连接加强板同时与SMA内核和RC预制梁通过梁端高强螺栓连接；摩擦耗能阻尼器，包括部分预埋在RC预制柱内的柱中预埋连接板和部分预埋在RC预制梁内的梁端预埋连接板，柱中预埋连接板和梁端预埋连接板上设有一一对应的主连接孔和次连接孔，次连接孔沿主连接孔的圆周方向分布有多个，梁端预埋连接板上的各个次连接孔均为弧形长孔，柱中预埋连接板和梁端预埋连接板上对应的主连接孔中和对应的次连接孔中均穿设有抗剪螺栓。2.根据权利要求1所述的基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点，其特征在于，所述SMA内核为变截面结构，包括中间的耗能段和位于两端的连接段，耗能段的宽度小于连接段的宽度，耗能段与所述上约束盖板和下约束盖板连接，连接段与对应的柱端连接加强板或梁端连接加强板连接。3.根据权利要求2所述的基于SMA材料的装配式自复位RC框架梁柱节点，其特征在于，所述耗能段上设有沿其...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱辉，师亦飞，李宗翱，王翔宇，邓恩峰，高焌栋，张勋，刘应扬，杨晓燕，方园，冯大阔，苏群山，张中善，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：