一种基于防屈曲钢板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钢板的半刚性钢框架梁柱节点，该节点的关键受力构件是具有削弱段的T型钢板。防屈曲角钢和梁翼缘的共同约束可防止T型钢板在受压时屈曲，使其具有稳定的受压性能和饱满的滞回行为。该节点的力学原理简单、明晰，其刚度和强度由T型钢板削弱段的长度和截面积确定，方便设计。T型钢板和防屈曲角钢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。地震发生时，节点的塑性变形集中于T型钢板的削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的T型钢板。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于防屈曲钢板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

梁柱节点是钢框架结构体系中的关键部位，其性能直接影响着结构的整体抗震性能。与刚性节点相比，半刚性节点具有更好的延性和转动变形能力。典型的半刚性节点连接方式有顶底角钢连接、外伸端板连接等。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力和消能能力，给抗震设计带来不便。

本发明提出了一种基于防屈曲钢板的半刚性钢框架梁柱节点，该节点的关键受力构件是具有削弱段的T型钢板。防屈曲角钢和梁翼缘的共同约束可防止T型钢板在受压时屈曲，使其具有稳定的受压性能和饱满的滞回行为。该节点的力学原理简单、明晰，其刚度和强度由T型钢板削弱段的长度和截面积确定，方便设计。T型钢板和防屈曲角钢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。地震发生时，节点的塑性变形集中于T型钢板的削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的T型钢板。

发明内容

为避免传统半刚性节点力学原理复杂的问题，本发明提出了一种新型半刚性钢框架梁柱节点，能保障结构的延性和消能能力，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T型钢板，防屈曲角钢和梁翼缘的共同约束可防止T型钢板在受压时屈曲。地震发生时，节点的塑性变形集中于T型钢板的削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换T型钢板。该节点的力学原理简单、明晰，其刚度、强度和变形能力由T型钢板削弱段的长度和截面积确定，方便设计。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种基于防屈曲钢板的半刚性钢框架梁柱节点，主要包括柱(1)、梁(2)、T型钢板(3)、防屈曲角钢(4)、垫片(5)、剪力板(6)等。

所述节点梁(2)和柱(1)之间无焊接。柱(1)的翼缘处加工有螺栓孔I(7)，T型钢板(3)通过翼缘处的第五螺栓孔(15)与柱(1)的第六螺栓孔(7)通过螺栓连接。T型钢板(3)端部加工有第七螺栓孔(16)，与梁(2)翼缘处的第一螺栓孔(10)通过螺栓连接。剪力板(6)焊接在柱(1)翼缘处，剪力板(6)通过螺栓与梁(2)腹板上的第四螺栓孔(13)连接。剪力板(6)上加工有圆孔(19)和槽孔(20)，抗剪的同时允许节点以剪力板(6)的圆孔(19)为旋转中心进行转动。

进一步地，为保障节点域的力学性能，在柱(1)与T型钢板(3)连接处焊加劲肋(8)。梁(2)的端部加工为圆弧端(9)，目的是避免梁(2)与柱(1)在节点转动时碰撞。梁(2)的翼缘上加工有第一螺栓孔(10)和第二螺栓孔(11)，腹板上加工有第三螺栓孔(12)和第四螺栓孔(13)。T型钢板(3)上加工有单侧削弱段(14)，为梁(2)翼缘处的第二螺栓孔(11)留出充分空间。防屈曲角钢(4)上加工有第八螺栓孔(17)，与梁(2)翼缘处的第二螺栓孔(11)和腹板处的第三螺栓孔(12)螺栓连接。垫片(5)上加工有第九螺栓孔(18)，放置于防屈曲角钢(4)与梁(2)翼缘之间，目的是拧紧螺栓，并可通过调整垫片(5)高度控制T型钢板(3)削弱段(14)与防屈曲角钢(4)之间的间隙大小。

地震发生时，节点以剪力板(6)圆孔为旋转中心(19)转动，两侧T型钢板(3)分别受拉和受压，塑性变形集中于T型钢板(3)的削弱段(14)，梁(2)和柱(1)处于弹性状态，地震结束后仅需更换受损的T型钢板(3)。剪力板(6)螺栓在保证节点抗剪能力的同时允许节点转动，避免剪力板(6)与梁(2)腹板连接处的塑性破坏。梁(2)翼缘和防屈曲角钢(4)的共同约束可防止T型钢板(3)削弱段(14)受压屈曲，使T型钢板(3)具有稳定的受压性能和饱满的滞回行为。为了满足T型钢板(3)受压时由泊松比效应引起的截面增大，应在其削弱段(14)与防屈曲角钢(4)之间留有间隙。该节点全螺栓装配而成，便于安装和拆卸。该节点的力学原理简单、明晰，其力学性能由T型钢板(3)削弱段(14)的长度和截面积确定，方便设计。T型钢板(3)和防屈曲角钢(4)均安装在梁(2)翼缘内侧，减小了对建筑空间和楼板的影响。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(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T型钢板削弱段的长度和截面积确定。

(2)本发明采用单侧削弱T型钢板，给梁翼缘处的防屈曲角钢连接螺栓留出充分空间。

(3)本发明防屈曲角钢和梁翼缘的共同约束可防止T型钢板在受压时屈曲，使其具有稳定的受压性能和饱满的滞回行为。

(4)本发明T型钢板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。

(5)本发明T型钢板和防屈曲角钢之间放置垫片，起到拧紧螺栓的作用，并可通过调整垫片高度控制T型钢板削弱段与防屈曲角钢之间的间隙大小。

(6)本发明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。

(7)本发明梁端部加工为圆弧端，避免梁和柱在节点转动时碰撞。

(8)本发明在地震发生时塑性变形集中于T型钢板削弱段，梁和柱处于弹性状态，地震结束后，仅需更换受损的T型钢板。

(9)本发明全螺栓装配而成，便于安装和拆卸。

附图说明

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T型钢板示意图。

图5是防屈曲角钢与垫块示意图。

图6是剪力板示意图。

图7是节点安装示意图。

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所述，一种基于防屈曲钢板的半刚性钢框架梁柱节点，该节点的施作方法如下：T型钢板(3)、T型钢板(3)削弱段(14)、T型钢板(3)翼缘处的第五螺栓孔(15)、T型钢板(3)端部的第七螺栓孔(16)、梁(2)腹板处的圆弧端(9)、梁(2)翼缘处的第一螺栓孔(10)和第二螺栓孔(11)、梁(2)腹板处的第三螺栓孔(12)和第四螺栓孔(13)、垫片(5)、垫片(5)上的第九螺栓孔(18)、防屈曲角钢(4)、防屈曲角钢(4)上的第八螺栓孔(17)、剪力板(6)、剪力板(6)上的圆孔(19)和槽孔(20)、柱(1)及其加劲板(8)、柱(1)翼缘处的第六螺栓孔(7)、等均在工厂事先预制而成，剪力板(6)与柱(1)翼缘在工厂预先进行焊接，而后运输至施工现场。

首先将梁(2)通过其腹板处的第四螺栓孔(13)与柱(1)翼缘处的剪力板(6)螺栓连接，如图7的(2)所示。之后安装T型钢板(3)，T型钢(3)板翼缘处的第五螺栓孔(15)与柱(1)翼缘处的第六螺栓孔(7)进行螺栓连接，T型钢(3)板端部的第七螺栓孔(16)与梁(2)翼缘处的第一螺栓孔(10)进行螺栓连接，如图7的(3)所示。之后将垫片(5)放置于梁(2)翼缘内侧，安装防屈曲角钢(4)，防屈曲角钢(4)与梁(2)翼缘处的第二螺栓孔(11)以及梁(2)腹板处的第三螺栓孔(12)进行螺栓连接。为减小T型钢板(3)削弱段(14)处的摩擦力，可对其包裹光滑材料，如玻璃纸、PVC薄板等。最后对各连接螺栓施加预紧力至设计值。