一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点

摘要

本发明公开了一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点，该节点与普通角钢、T板连接节点相比，具有构造简单、受力清晰、便于设计等优点。本发明包括柱、梁、狗骨型角钢、剪力板、防屈曲角钢、垫块、连接板、加劲肋和螺栓，采用全螺栓连接，便于安装和拆卸，四狗骨型角钢贴在梁腹板周围布置，对楼板的影响较小，剪力板采用圆孔和槽孔与梁腹板连接，允许平面内转动，此时剪力板承担剪力，狗骨型角钢承担弯矩，地震发生时，节点的塑性变形集中于狗骨型角钢的削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的角钢。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点，本发明属于土木工程的结构消能减震技术领域。

背景技术

建筑抗震性能研究是土木工程一直聚焦的问题，其中梁柱节点的布置直接影响结构抗震性能。多年来，梁柱节点大致可以分为铰接节点、半刚性节点和刚性节点，半刚性节点有着介于铰接节点和刚性节点中间的弯矩承担能力和转动能力，兼具一定耗能能力和变形能力，满足梁柱主体弹性的设计理念，在地震后仅需更换受损的连接构件，与目前装配式钢结构发展趋势相贴合。典型的半刚性节点连接方式包括顶底角钢和端板连接等，然而这些半刚性节点的力学原理比较复杂，设计人员较难准确估算其承载能力和耗能能力，给抗震设计带来不便。

本发明提出了一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点，防屈曲角钢和梁翼缘提供狗骨型角钢削弱段侧向约束，有效防止狗骨型角钢发生屈曲，两块剪力板与梁腹板螺栓连接，提供横向以及竖向抗剪刚度。该节点狗骨型角钢承担弯矩，剪力板承担剪力，受力清晰，可根据不同设计理念设计相应狗骨型角钢削弱段的截面积和长度，同时，作用于梁柱的轴力剪力弯矩也可计算得到，该节点刚度和强度力学性能简单、明晰。狗骨型角钢、防屈曲角钢和垫块均安装在梁翼缘内侧，减少了对建筑空间和楼板的影响。该节点全螺栓装配而成，便于安装和拆卸，梁柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的狗骨型角钢。

发明内容

(1)要解决的技术问题

为避免传统半刚性节点力学原理复杂的问题，本发明提出了一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点，能保障结构的延性和效能能力，减轻地震对主体结构的损害。该节点的关键受力构件是具有削弱段的狗骨型角钢，防屈曲角钢和梁翼缘提供侧向约束，有效防止狗骨型角钢受压时发生屈曲。地震发生时，狗骨型角钢承担弯矩，剪力板承担剪力，塑性变形集中在狗骨型角钢的削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的狗骨型角钢。该节点构造简单、受力清晰、便于设计，其强度和刚度和变形能力可由狗骨型角钢削弱段的截面积和长度确定。

(2)技术方案

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点，包括：柱、梁、狗骨型角钢、剪力板、防屈曲角钢、垫块、连接板、加劲肋和螺栓，该节点梁2和柱1之间无焊接。剪力板4焊接在柱1翼缘处，连接板7与两狗骨型角钢3焊接，其形心处于同一点，保证受力均匀。连接板7通过螺栓孔22与柱1螺栓孔10螺栓连接，狗骨型角钢3端部加工螺栓孔16与梁2翼缘处的第一螺栓孔14螺栓连接。防屈曲角钢5通过第二螺栓孔24和垫块6的第一螺栓孔18与梁2翼缘第二螺栓孔13螺栓连接，防屈曲角钢5通过第一螺栓孔17和垫块6的第二螺栓孔26与梁2腹板螺栓孔25螺栓连接，垫圈23处于防屈曲角钢5和垫块6之间。剪力板4通过螺栓与梁2腹板的第三螺栓孔12连接，剪力板4上加工有圆孔19和槽孔20、21。槽孔20承担竖向剪力，槽孔21分担横向剪力，在抗剪的同时允许节点以剪力板4圆孔19为旋转中心转动。为了保障节点域的力学性能，在柱1与连接板7连接处焊接加劲肋8。梁2端部加工成梯形11，防止梁2柱1节点转动时发生碰撞。狗骨型角钢3加工削弱段15。

本发明提出了一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点，其特征是所述节点与普通角钢、T板连接节点相比，具有构造简单、受力清晰、便于设计等优点。本发明包括柱、梁、狗骨型角钢、剪力板、防屈曲角钢、垫块、连接板、加劲肋和螺栓，采用全螺栓连接，便于安装和拆卸，四狗骨型角钢贴在梁腹板周围布置，对楼板的影响较小，剪力板采用圆孔和槽孔与梁腹板连接，允许平面内转动，此时剪力板承担剪力，狗骨型角钢承担弯矩，地震发生时，节点的塑性变形集中于狗骨型角钢的削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的角钢。

本发明的有益效果：1.本发明力学原理简单、明晰，方便设计，节点的刚度和强度由狗骨型角钢削弱段的长度和截面积确定。2.防屈曲角钢和梁翼缘的共同约束可防止狗骨型角钢在受压时屈曲，使其具有稳定的受压性能和饱满的滞回行为。3.狗骨型角钢和防屈曲角钢均安装于梁翼缘内侧，减小了对建筑空间和楼板的影响。4.狗骨型角钢和防屈曲角钢之间放置垫块和垫圈，起到拧紧螺栓的作用，并可通过调整垫圈高度控制狗骨型角钢削弱段与防屈曲角钢之间的间隙大小。5.剪力板上加工有圆孔和槽孔，使得剪力板螺栓抗剪的同时允许节点转动，避免剪力板与梁腹板连接处的塑性破坏。6.梁端部加工为梯形状，避免梁和柱在节点转动时碰撞。7.在地震发生时塑性变形集中于狗骨型角钢削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的狗骨型角钢。8.全螺栓装配而成，便于安装和拆卸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是节点装配示意图。

图2是柱示意图。

图3是梁示意图。

图4是狗骨型角钢示意图。

图5是防屈曲角钢、垫块和垫圈示意图。

图6是剪力板示意图。

图7是连接板示意图。

图中：1、柱；2、梁；3、狗骨型角钢；4、剪力板；5、防屈曲角钢；6、垫块；7、连接板；8、加劲肋；9、螺栓；10、柱翼缘螺栓孔；11、梁梯形端口；12、梁腹板第三螺栓孔；13、梁翼缘第二螺栓孔；14、梁翼缘第一螺栓孔；15、狗骨型角钢削弱段；16、狗骨型角钢端部螺栓孔；17、防屈曲角钢第一螺栓孔；18、垫块第一螺栓孔；19、剪力板圆孔；20、剪力板竖向槽孔；21、剪力板横向槽孔；22、连接板螺栓孔；23、垫圈；24、防屈曲角钢第二螺栓孔；25、梁腹板螺栓孔；26、垫块第二螺栓孔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

如图1-7所示，本发明采用的技术方案为一种基于防屈曲角钢的半刚性钢框架梁柱节点，包括：柱1、梁2、狗骨型角钢3、剪力板4、防屈曲角钢5、垫块6、连接板7、加劲肋和8螺栓9，该节点梁2和柱1之间无焊接。剪力板4焊接在柱1翼缘处，连接板7与两狗骨型角钢3焊接，其形心处于同一点，保证受力均匀。

连接板7通过螺栓孔22与柱1的螺栓孔10螺栓连接，狗骨型角钢3端部加工螺栓孔16与梁2翼缘处的第一螺栓孔14螺栓连接。防屈曲角钢5通过第二螺栓孔24和垫块6的第一螺栓孔18与梁2翼缘第二螺栓孔13螺栓连接，防屈曲角钢5通过第一螺栓孔17和垫块6的第二螺栓孔26与梁2腹板螺栓孔25螺栓连接，垫圈23处于防屈曲角钢5和垫块6之间。

剪力板4通过螺栓与梁2腹板的第三螺栓孔12连接，剪力板4上加工有圆孔19和槽孔20、21。槽孔20承担竖向剪力，槽孔21分担横向剪力，在抗剪的同时允许节点以剪力板4圆孔19为旋转中心转动。为了保障节点域的力学性能，在柱1与连接板7连接处焊接加劲肋8。梁2端部加工成梯形11，防止梁2柱1节点转动时发生碰撞。狗骨型角钢3加工削弱段15。

所述节点与普通角钢、T板连接节点相比，具有构造简单、受力清晰、便于设计等优点。本发明包括柱、梁、狗骨型角钢、剪力板、防屈曲角钢、垫块、连接板、加劲肋和螺栓，采用全螺栓连接，便于安装和拆卸，四狗骨型角钢贴在梁腹板周围布置，对楼板的影响较小，剪力板采用圆孔和槽孔与梁腹板连接，允许平面内转动，此时剪力板承担剪力，狗骨型角钢承担弯矩，地震发生时，节点的塑性变形集中于狗骨型角钢的削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的角钢。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种改变，包括材料及连接方式等变化，但所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。