本发明专利技术公开了具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，包括自复位系统和耗能系统。其中，梁柱由薄壁型工字钢和胶合竹粘接在一起形成；提前张拉的预应力筋提供自复位能力；L型钢、内摩擦板、耗能杆和高强螺栓组成的两阶段耗能器提供两阶段耗能，分别对应摩擦板摩擦耗能和耗能杆弯曲耗能，对应第二启动点和第三刚度，可以使结构适应地震作用下能量散发不均匀，不规则的环境，有效的满足结构在大中小震下的安全稳定，减少结构的残余位移，维持结构的正常使用状态。本发明专利技术在薄壁型工字钢腹板的U型槽中插入胶合竹，有效增强结构的承载能力，防止结构发生局部屈曲和失稳，避免梁柱接触点木材端部的局部挤压而发生破坏，且插入胶合竹可以减少结构重量，方便构件的更换和安装。安装。安装。
【技术实现步骤摘要】
具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置
[0001]本专利技术涉及具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，属于建筑结构工程抗震和耗能构件领域。
技术介绍
[0002]一些建筑结构在经历地震作用后，其主体部分和结构构件会产生较大的倾覆和与变形，修复困难，耗费大量的人力物力，甚至有的结构由于破坏较大，不能继续满足正常使用的状态，相当于倒塌毁坏，因此近几年来自复位结构出现，大量运用于框架结构和装配式结构中，可以确保结构在地震或者外部荷载作用下保持安全的状态，提高结构构件的可修复性，使结构在外荷载作用后恢复原状。自复位结构包括耗能系统和自复位系统，传统的自复位结构的耗能系统一般只是通过摩擦耗能或者耗能件耗能，耗能方式比较单一，耗能器只存在单一刚度，无法满足结构在地震作用等外荷载作用下不均匀不规则的能量散发方式，震后结构的恢复力较弱，具有较大的残余变形。
[0003]绿色理念指导我国发展甚至是更为长远发展的科学的发展理念和发展方式，是以节约资源和保护环境为宗旨的设计理念和方法，它强调保护自然生态，充分利用资源，以人为本，善待环境。木材作为一种可再生资源，环保、经济，近年来大量运用于建筑结构中，其具有耐久性好、设计灵活、易加工等特点，可以很好的满足不同功能要求的建筑结构；但是，木材也有一定的缺点，其承载力较低、易潮、不耐火等也成为了木结构建筑的约束；木结构中，梁柱连接部位是木材发生破坏的常见部位，在不利外荷载的作用下，节点处木材容易发生劈裂等不可逆破坏，或者产生较大的残余位移；且在自复位结构中提高木材承载力的方法有限，因此，需要找到一种经济合理的有效防止木材发生局部破坏的方法。
[0004]钢结构建筑作为一种绿色建筑，正是现在建筑行业发展的主流方向，其钢材强度高、质量轻、可塑性好、具有持续性，循环实用性；且钢结构建筑施工简便，结构整体承载力高，可以抵抗较大的外部荷载，但是钢结构的一些构件也有一定的缺陷，比如薄壁型工字钢梁柱由于翼缘和腹板钢材较薄，长细比比较大，容易发生局部和整体的屈曲和面外失稳，虽然可以采用在腹板U型槽中加肋等方法去适当改善这个缺陷，但施工和设计较为复杂，且通过焊接加肋的方法会对钢材造成一定的局部损伤，螺栓加肋的方法又会对薄壁型工字钢翼缘进行开孔，从而导致薄壁型工字钢在拉压状态下孔洞附近会产生应力集中现象，容易发生破坏。
技术实现思路
[0005]为了有效增强竹木组合结构的整体承载力，避免梁柱连接节点在外力作用下发生不可逆破坏，合理解决薄壁型工字钢存在的失稳屈曲问题，确保结构在地震等外荷载作用下保持原有的工作状态和安全状况，本专利技术提供了具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置。
[0006]为了实现本专利技术的目的，可通过以下技术方案来实现，具有两阶段耗能特征的自
复位钢竹组合梁柱节点装置，包括组成梁柱的薄壁型工字钢梁柱和梁柱胶合竹；提供耗能能力的两阶段耗能器和提供自复位能力的预应力筋，且两者将梁柱连接成一个整体，提高结构整体性。
[0007]进一步的，所述薄壁型工字钢梁柱和梁柱胶合竹通过高强粘结性材料粘接在一起组成梁柱。
[0008]进一步的，所述薄壁型工字钢梁柱和梁柱胶合竹内分别留设有穿过预应力筋、对拉螺栓、高强螺栓和耗能杆的孔洞。
[0009]进一步的，梁柱胶合竹上穿过预应力筋的孔洞为半圆形孔洞。
[0010]进一步的，预应力筋关于薄壁型工字钢梁柱腹板中间左右对称布置。
[0011]进一步的，在梁柱连接处薄壁型工字钢梁腹板上下两侧位置，放置了两个两阶段耗能器。
[0012]进一步的，两阶段耗能器由L型钢、内摩擦板、高强螺栓和耗能杆组成；L型钢分为端板和外摩擦板两部分，端板通过对拉螺栓连接在柱上，外摩擦板通过高强螺栓与薄壁型工字钢梁腹板压紧。在L型钢外摩擦板和薄壁型工字钢梁腹板两者之间设置了内摩擦板，耗能杆穿L型钢的外摩擦板部分，内摩擦板和薄壁型工字钢梁腹板的预留孔洞对拉连接。
[0013]进一步的，在L型钢和薄壁型工字钢梁腹板间设有内摩擦板，内摩擦板与薄壁型工字钢梁腹板焊接在一起。
[0015]进一步的，L型钢，内摩擦板，薄壁型工字钢梁腹板留设有穿过高强螺栓和耗能杆的孔洞。
[0016]进一步的，L型钢外摩擦板上通过耗能杆的孔洞为弧形孔洞，穿过高强螺栓的孔洞为圆形孔洞；内摩擦板和薄壁型工字钢梁腹板上，穿过耗能杆的为圆形孔洞，穿过高强螺栓的为弧形孔洞；且内摩擦板和薄壁型工字钢梁腹板上通过高强螺栓的弧形孔洞的弧长大于L型钢外摩擦板上通过耗能杆的弧形孔洞的弧长，以确保摩擦板接触面发生相对滑动时，耗能杆可以触碰到L型钢孔洞的孔壁发生屈曲。薄壁型工字钢梁和内摩擦板上的弧形孔洞其宽度与L型钢外摩擦板上通过高强螺栓的孔洞直径相同且略大于高强螺栓的直径，L型钢外摩擦板上的弧形孔洞宽度与薄壁型工字钢梁和内摩擦板上穿过耗能杆的孔洞直径相同且也略大于耗能杆的直径，是因为当柱和梁的连接点绕着薄壁型工字钢梁的上翼缘或者下翼缘中心发生转动时，靠近转动点一侧的两阶段耗能器由于不完全处在转动中心上，L型钢的外摩擦板和内摩擦板也会发生相对轻微的相对移动。
[0017]进一步的，在薄壁型工字钢梁端部焊接了一块端板。
[0018]本专利技术的工作机理本装置具有良好的自复位能力和耗能能力，可以有效确保结构构件在地震等外荷载作用下保持安全状态；提前张拉的预应力筋为结构提供了初始预应力，当结构构件承受外荷载时，外荷载首先慢慢克服预拉应力，结构处于第一阶段；在外荷载克服预拉应力后，作用在两阶段耗能器上，两阶段耗能器开始参与工作，两阶段耗能器提供摩擦和弯曲两阶段耗能，L型钢外摩擦板和内摩擦板间的摩擦力开始抵抗和消耗外荷载，结构进入第二阶段；随着外力继续增大，克服两阶段耗能器的摩擦力后，摩擦板之间发生相对滑动，梁柱接触面张开，梁绕着薄壁型工字钢梁的上翼缘或者下翼缘中心点发生相对转动，耗能杆沿预留的弧形孔洞发生移动，直到触碰L型钢外摩擦板的弧形孔洞的孔壁发生弯曲，耗能杆开始
弯曲耗能抵抗消耗外力，装置进入到第三阶段弯曲耗能，此阶段耗能能力增加，为摩擦耗能和耗能杆弯曲耗能的总和。当外荷载被消耗完毕后，预应力筋提供的预拉应力将梁柱接触面再次压紧，结构恢复到初始状态。结构在受荷过程中，摩擦
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弯曲耗能器分两次启动，以变刚度原则为结构提高更高的耗能能力。实现两阶段耗能器两次启动的关键在于且L型钢外摩擦板上的弧形孔洞弧长小于内摩擦板和薄壁型工字钢梁腹板上弧形孔洞的弧长，且注意，两个弧形孔洞的弧度和对应的圆心是以薄壁型工字钢梁上下翼缘中间转动中心所确定的。在设计双启动点框架时，可通过改变弧形孔洞弧长以及耗能杆参数(直径和强度)调节第二启动点的位移和第三刚度以满足大震下结构的刚度和耗能需求，从而控制结构的动力响应及其沿楼层的分布，最终控制结构综合损伤处于可修水平。
[0019]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0020]该装置与以往的自复位耗能装置不同点在于，该两阶段耗能器对应第二启动点和第三刚度。以往本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，其特征在于，由柱(1)、梁(2)、预应力筋(12)和两阶段耗能器(7)组成；两阶段耗能器(7)由L型钢(8)、内摩擦板(9)、耗能杆(10)和高强螺栓(11)组成；提前张拉的预应力筋(12)提供自复位能力。2.根据权利要求1所述的具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，其特征在于，薄壁型工字钢柱(3)和柱胶合竹(5)通过高强粘结材料粘结在一起组成柱(1)；薄壁型工字钢梁(4)和梁胶合竹(6)通过高强粘结性材料粘结在一起组成梁(2)；在薄壁型工字钢梁(4)的端部焊接了钢板(13)。3.根据权利要求1所述的具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，其特征在于，薄壁型工字钢柱(3)留设有供对拉螺栓穿过的第一孔洞(14)和供预应力筋(12)穿过的第二孔洞(15)；柱胶合竹(5)上也设有供对拉螺栓穿过的第四孔洞(17)和供预应力筋(12)穿过的第三孔洞(16)；薄壁型工字钢梁(4)的腹板上有供耗能杆(10)穿过的第六孔洞(19)和高强螺栓(11)穿过的第五孔洞(18)；梁胶合竹(6)上有供预应力筋(12)穿过的第七孔洞(20)。4.根据权利要求1所述的具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，其特征在于，预应力筋(12)穿过梁胶合竹(6)上的第七孔洞(20)和薄壁型工字钢柱(3)上的第二孔洞(15)以及柱胶合竹(5)上的第三孔洞(16)进行张拉提供初始预应力，使梁柱节点接触面紧密贴合；且预应力筋(12)布置在薄壁型工字钢柱(3)和薄壁型工字钢梁(4)的腹板中间。5.根据权利要求1所述的具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，其特征在于，L型钢(8)、内摩擦板(9)、耗能杆(10)和高强螺栓(11)组成两阶段耗能器(7)且两阶段耗能器(7)关于薄壁型工字钢梁(4)的腹板上下两侧对称布置。6.根据权利要求1所述的具有两阶段耗能特征的自复位钢竹组合梁柱节点装置，其特征在于，L型钢(8)分为端板和外摩擦板两部分，端板上有供对拉螺栓穿过的第十孔洞...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡杰，黄林杰，温宏伟，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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