專利名稱：帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域結(jié)構(gòu)工程學(xué)科中高層建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁構(gòu)件，具體地說(shuō)是一種帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁。
背景技術(shù)：
連梁是高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的第一道防線，是高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)或高層建筑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的受力構(gòu)件之一。由于剪力墻中洞口的寬度不大，連梁的跨高比較小，在水平地震作用下，連梁承受的剪力較大，在強(qiáng)烈地震作用下連梁容易發(fā)生脆性剪切破壞，結(jié)構(gòu)延性差耗能能力低，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)整體倒塌。提高連梁的延性和耗能能力，是改善剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能的關(guān)鍵。長(zhǎng)期以來(lái)提高連梁的延性和耗能能力的研究成為研究者和工程技術(shù)人員的研究熱點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)連梁構(gòu)件在小震和風(fēng)荷載作用下的彈性工作狀態(tài)、在大震作用下連梁構(gòu)件實(shí)現(xiàn)彎曲延性破壞、耗散地震能量，持續(xù)約束剪力墻，避免聯(lián)肢剪力墻變成單肢剪力墻。研究者在混凝土結(jié)構(gòu)連梁領(lǐng)域先后提出了斜對(duì)角交叉配筋鋼筋混凝土連梁結(jié)構(gòu)體系、菱形配筋鋼筋混凝土連梁結(jié)構(gòu)體系、帶縫槽鋼筋混凝土連梁結(jié)構(gòu)體系、勁性鋼筋混凝土連梁結(jié)構(gòu)體系。這些連梁結(jié)構(gòu)在一定程度上改善了結(jié)構(gòu)的延性，提高了構(gòu)件耗能能力。但由于混凝土材料性能的限制延性和耗能提高有限，加之施工復(fù)雜，應(yīng)用受到限制。為了從根本上克服鋼筋混凝土連梁的各種問(wèn)題，美國(guó)和加拿大的研究人員提出鋼連梁結(jié)構(gòu)體系。鋼連梁結(jié)構(gòu)體系較混凝土連梁結(jié)構(gòu)體系較混凝土結(jié)構(gòu)連梁在結(jié)構(gòu)延性和耗能能力方面有了明顯的提高。在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究結(jié)構(gòu)延性和耗能能力更優(yōu)的連梁結(jié)構(gòu)成為新的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系抵抗地震作用是通過(guò)其自身的強(qiáng)度和變形性能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其抗震性能無(wú)法自行調(diào)節(jié)，不具備自我控制特性。而地震作用的不確定性，使得結(jié)構(gòu)的安全性可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而導(dǎo)致嚴(yán)重破壞甚至倒塌。同時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的要求是有矛盾的，高層建筑結(jié)構(gòu)要求在風(fēng)荷載作用下剛度大、周期短，因此動(dòng)力效應(yīng)??；而在地震作用下剛度小、周期長(zhǎng)，可以降低地震作用。要徹底解決這種矛盾的途徑可能需要依靠結(jié)構(gòu)控制方法，通過(guò)設(shè)置控制裝置，并由控制裝置與結(jié)構(gòu)本身形成統(tǒng)一體，共同抵御風(fēng)、地震等動(dòng)力荷載，使結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)減小。摩擦耗能減震是被動(dòng)控制的一種形式，它依靠摩擦產(chǎn)生的阻尼或塑性變形耗散能量。本發(fā)明正是基于以上技術(shù)背景提出的一種新型的控制連梁結(jié)構(gòu)形式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抗震性能好，結(jié)構(gòu)延性大、耗能能力強(qiáng)、具有自控特點(diǎn)、可用于工廠和現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)施工，且方便維修和更換的一種帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的提供一種帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁，它是由弦桿、斜桿、豎桿以及摩擦節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。所述弦桿為配置在連梁的上、下部位的T形型鋼，T形型鋼和摩擦節(jié)點(diǎn)用角鋼相連，形成帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁；連梁兩端埋入、剪力墻中，埋入端長(zhǎng)度為連梁跨度的0. 3-0. 4倍。其中，摩擦節(jié)點(diǎn)由一塊主板、兩塊副板、兩塊摩擦片、若干螺栓構(gòu)成，主板上開(kāi)設(shè)長(zhǎng)槽，副板上開(kāi)設(shè)螺栓孔，摩擦片設(shè)置在主板和兩塊副板之間，整個(gè)摩擦節(jié)點(diǎn)采用螺栓施加一定預(yù)緊力，從而形成一個(gè)能產(chǎn)生滑動(dòng)和摩擦力的裝置，利用滑動(dòng)摩擦力做功耗能。本發(fā)明的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和有益效果在于I、連梁中部的摩擦節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于一被動(dòng)阻尼控制裝置，具有被動(dòng)控制特點(diǎn)，摩擦節(jié)點(diǎn)的滑動(dòng)變形和摩擦耗能能力可以根據(jù)抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求的不同進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，更加有效地實(shí)現(xiàn)耗能減震，進(jìn)而提高剪力墻結(jié)構(gòu)體系整體抗震性能。
2、連梁兩端采用桁架式鋼骨形式，可以直接埋入剪力墻，節(jié)點(diǎn)承載力能滿足抗震要求。3、在大震情況下，梁端會(huì)產(chǎn)生塑性鉸，摩擦節(jié)點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生不可自行恢復(fù)的塑性變形，影響正常使用，采用鋼結(jié)構(gòu)連梁可以很方便的更換維修，這一點(diǎn)對(duì)于鋼筋混凝土連梁結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。4、不僅具有優(yōu)良的抗震性能，良好的結(jié)構(gòu)延性，自重輕，而且受力機(jī)理也比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單清晰，便于設(shè)計(jì)成延性破壞的連梁形式。5、鋼結(jié)構(gòu)連梁可在一定程度上采用工廠和現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)施工，可承受施工荷載，加快施工速度，比混凝土連梁經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。
四

圖I為本發(fā)明所述的帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中的摩擦節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造示意圖；圖3是圖2中的A-A剖視圖。圖4是發(fā)明所述的帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁與混凝土墻肢的組裝示意圖。
五具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。對(duì)照?qǐng)DI、圖4，本發(fā)明所述的帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁，它是由上弦桿I、下弦桿2、第一斜桿3、第二斜桿4、摩擦節(jié)點(diǎn)5、第三斜桿6、豎桿7構(gòu)成。其中，上弦桿I、下弦桿2、豎桿7構(gòu)成矩形結(jié)構(gòu)，第三斜桿6、豎桿7為剪力墻節(jié)點(diǎn)區(qū)的腹桿和豎桿，第一斜桿3、第二斜桿4為雙角鋼，第三斜桿6呈交叉狀，各桿件采用焊接連接；連梁兩端埋入剪力墻中，埋入端長(zhǎng)度為連梁跨度的0. 3-0. 4倍。對(duì)照?qǐng)D2和圖3，摩擦節(jié)點(diǎn)5是由一塊主板8、兩塊副板9、兩塊摩擦片10、若干螺栓11構(gòu)成；主板8上開(kāi)設(shè)長(zhǎng)槽，兩塊副板9上開(kāi)設(shè)螺栓孔，摩擦片10設(shè)置在主板8和兩塊副板9之間，第一斜桿3與主板8、第二斜桿4與兩塊副板9焊接在一起，整個(gè)摩擦節(jié)點(diǎn)采用螺栓11施加一定預(yù)緊力，從而形成一個(gè)能產(chǎn)生滑動(dòng)和摩擦力的裝置，利用滑動(dòng)摩擦力做功耗能。以下是兩種不同形式的鋼桁架連梁的結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)對(duì)比表I帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁的試驗(yàn)結(jié)果屈服位移極限位移位移延性等效粘滯阻尼
連梁形式Y(jié)、，
Ay(mm) Au (mm) 系數(shù)//系數(shù) ^-
帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架連梁 7.434.04.590.347
普通鋼桁架連梁8.820.12.280.186從表I的試驗(yàn)結(jié)果看出，帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁的位移延性系數(shù)μ、等效粘滯阻尼系數(shù)均比普通鋼桁架連梁有了明顯的提高，表明其抗震性能好，有良好的耗能減震能力。
權(quán)利要求
1.ー種帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁，其特征在于，它是由弦桿、斜桿、豎桿以及摩擦節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，所述弦桿為配置在連梁的上、下部位的T形型鋼，T形型鋼和摩擦節(jié)點(diǎn)用角鋼相連，形成帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁，其特征在于，所述摩擦節(jié)點(diǎn)由ー塊主板、兩塊副板、兩塊摩擦片、若干螺栓構(gòu)成，主板上開(kāi)設(shè)長(zhǎng)槽，副板上開(kāi)設(shè)螺栓孔，摩擦片設(shè)置在主板和兩塊副板之間，整個(gè)摩擦節(jié)點(diǎn)采用螺栓施加一定預(yù)緊力，形成ー個(gè)能產(chǎn)生滑動(dòng)和摩擦力的裝置，利用滑動(dòng)摩擦力做功耗能。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼祐1架控制連梁，其特征在于，所述摩擦節(jié)點(diǎn)的滑動(dòng)變形和摩擦耗能能力根據(jù)抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁，其特征在于，所述連梁兩端埋入剪カ墻中，埋入端長(zhǎng)度為連梁跨度的0. 3-0. 4倍。
全文摘要
帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁，由弦桿、斜桿、豎桿以及摩擦節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，所述弦桿為配置在連梁的上、下部位的T形型鋼，T形型鋼和摩擦節(jié)點(diǎn)用角鋼相連，形成帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁。采用本發(fā)明所述的帶摩擦節(jié)點(diǎn)的鋼桁架控制連梁的延性、等效粘滯阻尼系數(shù)he較普通鋼桁架連梁有了明顯的提高，其結(jié)構(gòu)抗震性能好，有良好的耗能減震能力。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102628300SQ201210131968
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者林紹明, 鄧志恒 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)