可调节连梁节点抗震耗能装置及抗震连梁节点

摘要

本发明提供了一种可调节连梁节点抗震耗能装置及抗震连梁节点，其中，耗能装置包括牛腿支架以及耗能件，牛腿支架用于适配安装在连梁节点处的钢柱上，牛腿支架包括平行于钢柱且相互间隔设置的若干插槽，耗能件包括并排间隔设置的若干耗能板以及设于耗能板顶端的顶板，耗能板分别对应卡设于插槽，每块耗能板的下部插入插槽内，每块耗能板具有显露于插槽外的扩大耗能部，顶板用于适配安装于连梁节点处的钢梁下，通过调节所述插槽的槽宽进而控制扩大耗能部进入塑性耗能状态的时间点。本发明解决了现有抗震耗能装置所存在的耗能性能一般且震后修复困难等问题，并进一步改善耗能装置的性能及拆装工作。

说明书

技术领域

本发明属于结构抗震技术领域，涉及一种可调节连梁节点抗震耗能装置及抗震连梁节点。

背景技术

可恢复功能结构是指地震后不需修复或稍加修复即可恢复其使用功能的抗震结构，这种结构不仅能在地震时保护人们的生命财产安全，也能帮助人们在地震后在地震后尽快恢复正常生活，是当前结构抗震设计的热点方向。

目前，常用的安装于钢结构连梁节点的抗震耗能装置以普通焊接T型节点板、角钢、摩擦型阻尼器为主，然而，这类抗震耗能装置耗能性能一般且震后修复困难。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种可调节连梁节点抗震耗能装置及抗震连梁节点，以解决现有抗震耗能装置所存在的耗能性能一般且震后修复困难等问题，并进一步改善耗能装置的性能及拆装工作。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

首先提供一种可调节连梁节点抗震耗能装置，该装置包括牛腿支架以及耗能件，所述牛腿支架用于适配安装在连梁节点处的钢柱上，所述牛腿支架包括平行于所述钢柱且相互间隔设置的若干插槽，所述耗能件包括并排间隔设置的若干耗能板以及设于所述耗能板顶端的顶板，所述耗能板分别对应卡设于所述插槽，每块所述耗能板的下部插入所述插槽内，每块所述耗能板具有显露于所述插槽外的扩大耗能部，所述顶板用于适配安装于连梁节点处的钢梁下，通过调节所述插槽的槽宽进而控制所述扩大耗能部进入塑性耗能状态的时间点。

优选地，所述牛腿支架包括供与所述钢柱螺栓连接的固定端板，所述固定端板上设有至少两块间隔设置的夹板，两块所述夹板之间设有若干间隔设置的挡板，所述耗能板夹持于相邻两块所述挡板之间的间隔空间所形成的所述插槽内。

优选地，所述顶板通过螺栓固定连接于所述钢梁下，所述耗能板的外形呈等腰梯形结构进而包括长端面、短端面以及两侧腰，所述长端面固接于所述顶板下，所述短端面插入所述插槽内，所述两侧腰卡在两块所述夹板之间，所述耗能板由所述两侧腰卡设位置直至所述长端面的部分形成所述扩大耗能部。

优选地，所述长端面与所述两侧腰的衔接处分别设有沿所述顶板平伸的凸块，所述长端面的长度大于两块所述夹板之间的间距。

优选地，所述夹板的外形呈直角梯形结构，所述插槽的槽口形成于夹板的直角侧腰处。

同时，本发明还提供一种抗震连梁节点结构，所述连梁节点处安装有上述的所述耗能装置，所述耗能装置的牛腿支架安装于所述连梁节点处的钢柱上，所述耗能装置的耗能件顶端安装于所述连梁节点处的钢梁下。

本发明可调节连梁节点抗震耗能装置的有益效果包括：

1)初始状态下梯形耗能板插在牛腿式支架的矩形挡板形成的深槽中，梯形耗能板与矩形挡板之间不接触，在地震中，钢结构连梁节点会发生转动，梯形耗能板会与矩形挡板碰撞，发生弯曲变形，消散地震输入结构整体的能量，使得主体结构(如钢柱和连梁)基本维持在弹性状态，从而有效地保护了主体结构，由于连梁节点处相对层间位移起到放大转角的作用，耗能装置的耗能能力将得到提高；

2)能装置的耗能件和牛腿式支架通过螺栓分别与钢柱和连梁连接，安装和拆卸工作十分便捷，当原耗能装置受损后，仅需将受损的耗能装置拆卸并更换新的耗能装置即可恢复结构的抗震性能，大大降低了震后修复时间及维修成本。

附图说明

图1为本发明可调节连梁节点抗震耗能装置的整体结构示意图；

图2为对应于图1中耗能件的立体结构示意图；

图3为对应于图1中牛腿支架的立体结构示意图；

图4为对应于图1结构的实施应用状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明进一步加以说明。

如图1所示，本发明首先提供了一种可调节连梁节点抗震耗能装置，包括与连梁固定连接的耗能件2和与钢柱固定连接的配套牛腿式支架3。其中，耗能件2包括一块开螺栓孔的端部板4以及与端部板相连的四块平行放置的梯形耗能板5，四块梯形耗能板5通过焊接与端部板4连接，端部板4材料采用Q345B钢，梯形耗能板5材料采用Q225低屈服强度钢。

牛腿式支架3包括一块开螺栓孔的端部板6、与开螺栓孔的端部板6相连的两块平行放置的梯形结合板7以及六块分别与两块梯形结合板7相连的矩形挡板8，六块矩形挡板8通过焊接与梯形结合板7连接。

牛腿式支架中的六块矩形挡板8与两侧梯形结合板7之间形成了四个深槽，初始状态下四块梯形耗能板5插在对应深槽中，梯形耗能板5插在深槽中的深度为20mm，梯形耗能板5与矩形挡板8之间不接触。

如图2所示，耗能件2的端部板4端部板沿自身长度方向开设有多个第一类螺栓孔8a，梯形耗能板5端部宽度和底部宽度之比为2:1～3:1，其厚度为18mm，两块相邻梯形耗能板5之间的水平间距为25mm。

如图3所示，牛腿式支架3的端部板6通过沿自身长度方向开设有多个第二类螺栓孔9，两块相邻矩形挡板8之间的水平间距均为25mm，其厚度为25mm。第一类螺栓孔8a和第二类螺栓孔9通过机械加工制作。

在具有上述结构特征后，本发明可按以下过程实施：

如图4所示，将上述新型抗震耗能装置安装于钢结构连梁节点10处，包括钢柱11、连梁12、上面提到的新型抗震耗能装置1、施加预应力的钢绞线13、用于锚固预应力钢绞线的锚板14，新型抗震耗能装置1的耗能件2通过多个贯穿第一类螺栓孔8a的第一类螺栓18与连梁的下翼缘17相连，新型抗震耗能装置1的牛腿式支架3通过多个贯穿第二类螺栓孔9的第二类螺栓19与钢柱的柱翼缘15相连。第一类螺栓18和第二类螺栓19均为高强螺栓。

在上述的钢结构连梁节点10中，当发生地震时，钢结构连梁节点会张开，连梁12的靠近柱翼缘15的端部将以连梁12的下翼缘17或上翼缘12与柱翼缘15交点为转动中心，梯形耗能板5会与矩形挡板8碰撞，梯形耗能板5会发生塑性变形，消散地震输入结构整体的能量，使得钢柱11和连梁12维持在弹性状态，从而有效地保护了主体结构，实现良好的抗震效果。当地震结束后，只需要将受损的抗震耗能装置1拆卸并更换新的抗震耗能装置即可恢复结构的抗震性能，大大降低了震后修复时间及维修成本。

完成上述实施过程后，应能体现出本发明的以下特点：

1)TADAS装置是一种采用梯形耗能板进行耗能的抗震耗能装置，本申请装置对原TADAS装置进行改进，设计配套牛腿式支撑配合梯形耗能板实现预期性能，通过螺栓分别与钢柱和连梁连接，安装和拆卸工作十分便捷；

2)通过改变耗能件中梯形耗能板之间的设计间距，同时改变配套牛腿式支撑中矩形挡板的设计间距，可以调节各梯形耗能板进入塑性耗能状态的时间点，实现耗能装置可调节的效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。