【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程框架-支撑结构，特别涉及一种可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板。
技术介绍
1、斜支撑，如普通斜支撑和防屈曲斜支撑，作为一种抗侧力构件广泛应用于土木工程框架结构之中。普通斜支撑可以有效增大结构的抗侧刚度，甚至可以消耗一些地震等水平向的外荷载；防屈曲斜支撑在正常使用状态及小震等水平向荷载作用下，起到普通斜支撑的支撑作用，为结构提供抗侧刚度；在大震等水平向荷载作用下，防屈曲斜支撑可通过其芯板屈服变形耗散地震等输入的能量。
2、斜支撑与框架之间需采用节点板进行连接，而框架梁柱的相对转动变形和弯曲变形引起的开合效应对节点板产生不利影响。传统节点板为单块板件，分别与柱端和梁端通过焊接方式或者螺栓连接方式与梁柱固定，无论框架梁柱采用刚接、半刚接或铰接方式连接，当结构受到水平向荷载作用时，钢框架梁柱会发生相对转动和弯曲变形，而由于梁柱节点处固定有节点板，会抑制梁柱的相对转动与弯曲变形，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。导致节点板受到附件的作用力，且受力不均匀，易引发局部应力集中和破坏。使得节点板早早退出受力，从而使得与其相连接的斜支撑过早退出工作，无法起到抗灾作用，大大减小结构的抗灾害能力。此外，传统节点板也会形成对梁柱不利影响的短柱效应，对于传统节点板，为延缓节点板的破坏以及节点板与梁柱的连接破坏，将会增大节点板刚度以及焊缝强度，这将导致梁柱的塑性铰外移，减小梁柱的计算长度，从而造成短柱效应，导致梁柱实际受力超过设计值，从而发生破坏。
技术实现思路>
1、为解决上述问题，本专利技术旨在提出一种可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，设置有柱端节点板、梁端节点板以及中心板，柱端节点板、梁端节点板分别与柱端以及梁端相固定，柱端节点板和梁端节点板之间驱动夹持有中心板，中心板的后端连接斜支撑，当柱端与梁端之间发生相对转动变形时，带动柱端节点板、梁端节点板转动并驱动中心板前后移动带动斜支撑进行拉伸或者压缩，上述转动变形力最终传递到斜支撑上，由斜支撑的弹塑性拉伸或者压缩抵消其能量消耗水平荷载，提高了框架结构的抗震性能。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，包括柱端节点板、梁端节点板以及中心板，所述柱端节点板、梁端节点板分别与柱端以及梁端相固定，所述柱端节点板和梁端节点板之间驱动夹持有中心板，所述中心板的后端连接斜支撑，当柱端与梁端之间发生相对转动变形时，带动柱端节点板、梁端节点板相对转动并驱动中心板前后移动带动斜支撑进行拉伸或者压缩从而释放开合效应。
4、进一步的，所述柱端节点板上两侧间隔设有第一大圆弧形长槽孔，所述梁端节点板上两侧间隔设有与第一大圆弧形长槽孔相对应匹配的第二大圆弧长槽孔，所述中心板上设有与第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔对应的第一中心板弧形孔，所述中心板通过第一中心板弧形孔配合第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔通过安装弧形销轴使得中心板驱动安装于柱端节点板和梁端节点板中间。
5、进一步的，所述柱端节点板下端两侧还间隔设有第一小圆弧形长槽孔，所述梁端节点板下端两侧间隔设有与第一小圆弧形长槽孔相对应匹配的第二小圆弧长槽孔，所述中心板上设有与第一小圆弧形长槽孔、第二小圆弧长槽孔对应的第二中心板弧形孔，所述中心板通过第二中心板弧形孔配合第一小圆弧形长槽孔、第二小圆弧长槽孔通过安装弧形销轴使得中心板驱动安装于柱端节点板和梁端节点板中间。
6、进一步的，所述第一小圆弧形长槽孔与第一大圆弧形长槽孔的圆弧相互错开，所述第二小圆弧长槽孔与第二大圆弧形长槽孔的圆弧相互错开。
7、进一步的，所述弧形销轴的设计原则为：弧形销轴为利于柱端节点板与梁端节点板的相对转动，弧形销轴与第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔、第一小圆弧形长槽孔、第二小圆弧长槽孔相接触的圆弧面不宜设置过大，且需满足抗剪要求，具体尺寸可由下式确定：弧形销轴7宽度fc＝1.2nu，其中是单个弧形销轴抗剪承载力设计值，是单个弧形销轴抗剪强度设计值，n是弧形销轴个数，fc是承受屈曲约束支撑轴力的连接作用力设计值，nu是屈曲约束支撑的极限承载力，弧形销轴最大圆弧圆心角为其中，r1为单个圆弧长槽孔中相对较大的圆弧所对应圆的半径；以该圆弧长槽孔圆弧中线绕旋转中心向两边旋转0.5θ1的直线与圆弧长槽孔的两条圆弧线所围成区域即为弧形销轴的横截面。
8、进一步的，所述柱端节点板与梁端节点板的设计原则相同，具体为：柱端节点板或梁端节点板与柱端或梁端焊接面为平面，与焊接面相交且靠近梁端或柱端进行切削；切削范围略大于柱端节点板或梁端节点板绕实际旋转中心旋转最大圆弧圆心角θ2，为避免梁端或柱端的伸缩变形，柱端节点板或梁端节点板靠近梁端或柱端表面的两个面需倒圆角，具体圆角半径以不阻碍柱端节点板或梁端节点板自由转动以及尽可能不减小柱端节点板或梁端节点板与柱端或梁端焊缝长度为标准；柱端节点板或梁端节点板上的第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔与第一小圆弧形长槽孔、第二小圆弧长槽孔的圆弧圆心角为两倍的最大圆弧圆心角θ2；第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔与第一小圆弧形长槽孔、第二小圆弧长槽孔位于钢框架对角线两侧对称分布；第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔与第一小圆弧形长槽孔、第二小圆弧长槽孔的圆弧长度与宽度计算公式，圆弧长槽孔的圆弧宽度d即为弧形销轴宽度b，最大圆弧圆心角则较大圆弧长s1＝r1×θ2，较小圆弧长s2＝r2×θ2，其中α为2倍最大层间位移角。
9、进一步的，所述中心板的设计原则为：中心板位于柱端节点板和梁端节点板中间，当柱端节点板和梁端节点板随梁端、柱端一起相对转动时，中心板不能限制其转动，故中心板在靠近梁端、柱端的范围内进行切削，切削范围为柱端节点板和梁端节点板切削范围的叠加，在中心板与斜支撑焊接处也需进行切削，切削要求为切削面垂直与斜支撑轴线，切削范围不超过第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔所预留的安全板厚，中心板上的第一中心板弧形孔与第二中心板弧形孔尺寸与弧形销轴相同，位于柱端节点板或梁端节点板与中心板重叠后，柱端节点板或梁端节点板的第一大圆弧形长槽孔、第二大圆弧长槽孔与第一小圆弧形长槽孔、第二小圆弧长槽孔中线两侧小范围对中心板的投影，具体投参见弧形销轴尺寸的确定。
10、进一步的，所述柱端节点板、梁端节点板与中心板的接触面保持光滑。
11、进一步的，所述柱端节点板、梁端节点板均分别与梁端、柱端不接触并间隔设定距离。
12、进一步的，所述柱端节点板、梁端节点板与梁端、柱端靠近的一端均为弧形设计。
13、有益效果：本专利技术当柱端与梁端之间发生相对转动变形时，带动柱端节点板、梁端节点板相对转动并驱动中心板前后移动带动斜支撑进行拉伸或者压缩，上述转动变形力最终传递到斜支撑上，由斜支撑的弹塑性拉伸或者压缩消耗水平荷载，提高了框架结构的抗震性。
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1.一种可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，包括柱端节点板(1)、梁端节点板(2)以及中心板(3)，所述柱端节点板(1)、梁端节点板(2)分别与柱端(4)以及梁端(5)相固定，所述柱端节点板(1)和梁端节点板(2)之间驱动夹持有中心板(3)，所述中心板(3)的后端连接斜支撑(6)，当柱端(4)与梁端(5)之间发生相对转动变形时，带动柱端节点板(1)、梁端节点板(2)相对转动并驱动中心板(3)前后移动带动斜支撑(6)进行拉伸或者压缩从而释放开合效应。
2.根据权利要求1所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述柱端节点板(1)上两侧间隔设有第一大圆弧形长槽孔(101)，所述梁端节点板(2)上两侧间隔设有与第一大圆弧形长槽孔(101)相对应匹配的第二大圆弧长槽孔(201)，所述中心板(3)上设有与第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)对应的第一中心板弧形孔(301)，所述中心板(3)通过第一中心板弧形孔(301)配合第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)通过安装弧形销轴(7)使得中心板(3)安
3.根据权利要求2所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述柱端节点板(1)下端两侧还间隔设有第一小圆弧形长槽孔(102)，所述梁端节点板(2)下端两侧间隔设有与第一小圆弧形长槽孔(102)相对应匹配的第二小圆弧长槽孔(202)，所述中心板(3)上设有与第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)对应的第二中心板弧形孔(302)，所述中心板(3)通过第二中心板弧形孔(302)配合第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)通过安装弧形销轴(7)使得中心板(3)安装于柱端节点板(1)和梁端节点板(2)中间。
4.根据权利要求3所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述第一小圆弧形长槽孔(102)与第一大圆弧形长槽孔(101)的圆弧相互错开，所述第二小圆弧长槽孔(202)与第二大圆弧形长槽孔(201)的圆弧相互错开。
5.根据权利要求3所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述弧形销轴(7)的设计原则为：弧形销轴(7)为便于柱端节点板(1)与梁端节点板(2)的相对转动，弧形销轴(7)与第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)、第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)相接触的圆弧面不宜设置过大，且需满足抗剪要求，具体尺寸可由下式确定：弧形销轴(7)宽度其中，Fc＝1.2Nu，是单个弧形销轴抗剪承载力设计值，是单个弧形销轴抗剪强度设计值，n是弧形销轴个数，Fc是弧形销轴受到的连接作用力设计值，Nu是斜支撑的极限承载力；弧形销轴(7)最大圆弧圆心角为其中，r1为单个圆弧长槽孔中相对较大的外侧圆弧所对应圆的半径；以该圆弧长槽孔圆弧中线绕旋转中心向两边旋转0.5θ1的直线与圆弧长槽孔的两条圆弧线所围成区域即为弧形销轴(7)的横截面。
6.根据权利要求5所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述柱端节点板(1)与梁端节点板(2)的设计原则相同，具体为：柱端节点板(1)或梁端节点板(2)与柱端(4)或梁端(5)焊接面为平面，与焊接面相交且靠近梁端(5)或柱端(4)的一端进行切削；切削范围略大于柱端节点板(1)或梁端节点板(2)绕实际旋转中心旋转最大圆弧圆心角θ2；柱端节点板(1)或梁端节点板(2)靠近梁端(5)或柱端(4)表面的两个面需倒圆角，具体圆角半径以不阻碍柱端节点板(1)或梁端节点板(2)自由转动以及尽可能不减小柱端节点板(1)或梁端节点板(2)与柱端(4)或梁端(5)焊缝长度为标准；柱端节点板(1)或梁端节点板(2)上的第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)与第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)的圆弧圆心角为两倍的最大圆弧圆心角θ2；第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)与第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)位于钢框架对角线两侧对称分布；第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)与第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)的圆弧长度与宽度计算公式，圆弧长槽孔的圆弧宽度d即为弧形销轴(7)宽度b，最大圆弧圆心角则较大圆弧长s1＝r1×θ2，较小圆弧长s2＝r2×θ2，其中α为2倍最大层间位移角。
7.根据权利要求6所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述中心板(3)的设计原则...
【技术特征摘要】
1.一种可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，包括柱端节点板(1)、梁端节点板(2)以及中心板(3)，所述柱端节点板(1)、梁端节点板(2)分别与柱端(4)以及梁端(5)相固定，所述柱端节点板(1)和梁端节点板(2)之间驱动夹持有中心板(3)，所述中心板(3)的后端连接斜支撑(6)，当柱端(4)与梁端(5)之间发生相对转动变形时，带动柱端节点板(1)、梁端节点板(2)相对转动并驱动中心板(3)前后移动带动斜支撑(6)进行拉伸或者压缩从而释放开合效应。
2.根据权利要求1所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述柱端节点板(1)上两侧间隔设有第一大圆弧形长槽孔(101)，所述梁端节点板(2)上两侧间隔设有与第一大圆弧形长槽孔(101)相对应匹配的第二大圆弧长槽孔(201)，所述中心板(3)上设有与第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)对应的第一中心板弧形孔(301)，所述中心板(3)通过第一中心板弧形孔(301)配合第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)通过安装弧形销轴(7)使得中心板(3)安装于柱端节点板(1)和梁端节点板(2)中间。
3.根据权利要求2所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述柱端节点板(1)下端两侧还间隔设有第一小圆弧形长槽孔(102)，所述梁端节点板(2)下端两侧间隔设有与第一小圆弧形长槽孔(102)相对应匹配的第二小圆弧长槽孔(202)，所述中心板(3)上设有与第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)对应的第二中心板弧形孔(302)，所述中心板(3)通过第二中心板弧形孔(302)配合第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)通过安装弧形销轴(7)使得中心板(3)安装于柱端节点板(1)和梁端节点板(2)中间。
4.根据权利要求3所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述第一小圆弧形长槽孔(102)与第一大圆弧形长槽孔(101)的圆弧相互错开，所述第二小圆弧长槽孔(202)与第二大圆弧形长槽孔(201)的圆弧相互错开。
5.根据权利要求3所述的可跟随梁柱相对转动变形而转动的支撑型节点板，其特征在于，所述弧形销轴(7)的设计原则为：弧形销轴(7)为便于柱端节点板(1)与梁端节点板(2)的相对转动，弧形销轴(7)与第一大圆弧形长槽孔(101)、第二大圆弧长槽孔(201)、第一小圆弧形长槽孔(102)、第二小圆弧长槽孔(202)相接触的圆弧面不宜设置过大，且需满足抗剪要求，具体尺寸可由下式确定：弧形销轴(7)宽度其中，fc＝1.2nu，是单个弧形销轴抗剪承载力设计值，是单个弧形销轴抗剪强度设计值，n是弧形销轴个数，fc是弧形销轴受到的连接作用力设计值，nu是斜支撑的极限承载力；弧形销轴(7)最大圆弧圆心角为其中，r1为单个圆弧长槽孔中相对较大的外侧圆弧所对应圆的半径；以该圆弧长槽孔圆弧中线绕旋转中心向两边旋转0.5θ1的直线与圆弧长槽孔的两条圆弧线所围成区域即为弧形销轴(7)的横截面。
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彤阳，李贝贝，王珺，王生志，鲁阳，王静峰，方开敏，
申请(专利权)人：合肥工业大学设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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