一种可更换的梁柱节点地震损伤控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及结构工程抗震技术领域，尤其涉及一种可更换的梁柱节点地震损伤控制装置。
【背景技术】
[0002]钢结构具有强度高、质量轻、抗震性能好、施工周期短等特点，被认为是抗震性能最好的结构形式之一。随着钢结构设计和制造、安装技术的发展，其在工程实践中的应用越来越广泛。但是大量震害资料与试验研究表明:地震作用下，梁柱的节点处应力值较大，尤其是焊接部位附近的钢材容易发生脆性断裂，严重影响到结构在地震下的安全，并导致建筑在地震后无法快速恢复使用。
[0003]为了减少钢结构框架梁柱节点在地震作用下发生脆性断裂的发生，并确保框架梁屈服后仍然能保持较好的延性，以达到耗散地震能量的作用，科研与工程中提出了一系列改进措施，包括削弱梁端截面、改善焊接连接构造等。其中，梁端削弱处理是人为削弱连接节点附近梁的上下翼缘截面，使梁削弱截面的承载力小于节点破坏需要的力，不仅可以避免节点发生脆性断裂，还可利用梁屈服后的塑性耗能能力来耗散地震能量。
[0004]大量试验表明该类节点在地震作用下表现出了良好的延性，但是它也存在明显缺陷和不足:首先，为了防止在削弱截面产生应力集中，施工过程中对加工工艺的精度要求很高，工序复杂，施工周期长，经济消耗大。其次，随着经济的发展，对建筑物的抗震要求不断提高，不再仅仅停留在“大震不倒”的基本要求上，而是要求地震后建筑可以尽快恢复使用，削弱部位的损伤和变形可导致建筑难以修复或无法快速恢复使用，带来巨大的经济代价。地震后快速替换或修复受损部位，尽快恢复建筑使用功能，减少因强地震破坏造成的直接和间接损失，是提升我国地震灾害防御整体水平的必要环节。因此，此类节点遭受强震以后，梁端形成塑性铰，具有较大的残余变形，不能实现快速替换或修复的目标，需要进一步改善。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足，提供一种可更换的梁柱节点地震损伤控制装置。本发明作为耗能元件安装在结构中，当结构遭受超过设防烈度等级的地震时，本发明抗震装置进入塑性工作状态并耗散大量地震能量，主体结构保持弹性;地震动结束后，对损伤元件可以逐一进行快速更换，结构使用功能不中断或快速恢复。
[0006]—种可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，包括:翼缘耗能保险丝，所述翼缘耗能保险丝设置在两两梁翼缘板的连接缝隙之间，且梁翼缘板的上下面分别设置有翼缘耗能保险丝，翼缘耗能保险丝上设置有螺栓孔，上下两面的翼缘耗能保险丝通过摩擦型高强螺栓固定在一起。
[0007]进一步地，如上所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，所述翼缘耗能保险丝上的螺栓孔间距、大小能够调节。
[0008]进一步地，如上所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，所述翼缘耗能保险丝的中间部分位置有弧形耗能段。
[0009]进一步地，如上所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，所述弧形耗能段的弧度、长度能够调节。
[0010]进一步地，如上所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，所述翼缘耗能保险丝并排安装有多个。
[0011]进一步地，如上所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，包括梁腹板，在两两梁腹板之间的连接处设置有腹板连接板，所述腹板连接板上设置有长圆孔，梁腹板与腹板连接板之间通过摩擦型高强螺栓固定连接在一起。有益效果:
[0012]本发明装置结构简单可靠，安装方便;可对结构进行损伤控制，保护连接节点；具备耗散地震引起的振动能量，减小建筑在地震下的振动响应;具有较好的可更换性，地震结束可以在不影响建筑使用的条件下对损伤元件进行快速替换。
【附图说明】
[0013]图1为本发明可更换的梁柱节点地震损伤控制装置安装示意图一；
[0014]图2为图1的俯视图；
[0015]图3为图1的A-A向剖视图；
[0016]图4为腹板连接板示意图；
[0017]图5为翼缘耗能保险丝示意图；
[0018]图6为本发明可更换的梁柱节点地震损伤控制装置安装示意图二。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]实施例1
[0021]图1为本发明可更换的梁柱节点地震损伤控制装置安装示意图一，图2为图1的俯视图；图3为图1的A-A向剖视图，如图1-图3所示，本发明提供的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，包括:翼缘耗能保险丝3，所述翼缘耗能保险丝3设置在两两梁翼缘板I的连接缝隙之间，且梁翼缘板I的上下面分别设置有翼缘耗能保险丝3，翼缘耗能保险丝上设置有螺栓孔，上下两面的翼缘耗能保险丝3通过摩擦型高强螺栓5固定在梁翼缘板I上。
[0022]本发明可用普通钢结构或高强钢结构的梁柱节点，翼缘耗能保险丝3使用普通强度钢材或低屈服点钢材加工制作，具有较好的延性与耗能能力。本发明在工作时，当结构的内力增大到一定程度，翼缘耗能保险丝3首先进入屈服状态，组织梁端内力继续增长，保护焊接连接和主体构件不受损坏，同时耗散地震能量;地震结束以后，损坏的翼缘耗能保险丝可通过拧动螺栓快速逐一更换，确保建筑在地震后功能不中断或稍加修复即可恢复使用。
[0023]优选地，所述翼缘耗能保险丝3上的螺栓孔间距、大小能够调节。
[0024]优选地，如图5所示，为保护焊接连接部位和提高结构耗能能力，所述翼缘耗能保险丝3的中间部位断面减小，为弧形削弱屈服耗能段。
[0025]优选地，为保护焊接连接部位和提高结构耗能能力，所述弧形耗能段的弧度、长度能够调节。耗能段曲线形状可调，并可在耗能段内部开孔进行断面削弱。
[0026]优选地，所述翼缘耗能保险丝3并排安装有多个，安装数量可调。
[0027]进一步地，结合图4，如上所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，还包括梁腹板2，所述梁腹板2与翼缘板I构成梁，在两两梁腹板2之间的连接处设置有腹板连接板4，所述腹板连接板4上设置有长圆孔，梁腹板2与腹板连接板4通过摩擦型高强螺栓5固定连接在一起。
[0028]具体地，当出现地震使翼缘耗能保险丝3形变时，腹板连接板4上的长圆孔，可以保证其相连的两段梁有一定的相对转动能力，确保腹板连接板4不受损坏并承担所有垂直于梁的剪力。
[0029]组装时，调整节点梁与中间梁至安装位置，腹板连接板4安装在梁腹板2两侧，采用摩擦型高强螺栓5连接，使摩擦型高强螺栓5位于腹板连接板4长圆孔的中心位置。调整翼缘耗能连接板3的位置，与梁翼缘板I预开孔匹配，采用摩擦型高强螺栓5连接。腹板连接板4仅用于传递梁中剪力，长圆孔保证梁具有一定的转动能力，翼缘耗能保险丝3能够进入耗能工作阶段。
[0030]图5、图6是本实施例翼缘耗能保险丝的示意图。通过调整削弱截面方式及钢板厚度可以实现不同强度和刚度组合。
[0031 ]本实施例适用于无楼板连接节点，如工业厂房。遭受地震后，翼缘耗能保险丝3可逐一拆除、替换，替换过程中结构仍保持较高的承载能力;腹板连接板4 一般不会有损伤，无需更换。
[0032]实施例2
[0033]图6为本发明可更换的梁柱节点地震损伤控制装置安装示意图二，在实施例1的基础上，增加了混凝土楼板9。混凝土楼板9采用现场浇筑的方式，通过抗剪栓钉10保证二者的协同工作。
[0034]本实施例适用于有楼板连接节点，如住宅。遭受地震后，由于现浇混凝土楼板9的保护，上侧翼缘耗能保险丝3—般不会遭受损伤，仅需替换梁底部耗能保险丝即可。
[0035]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，其特征在于，包括:翼缘耗能保险丝(3)，所述翼缘耗能保险丝(3)设置在两两梁翼缘板(I)的连接缝隙之间，且梁翼缘板(I)的上下面分别设置有翼缘耗能保险丝(3)，翼缘耗能保险丝(3)上设置有螺栓孔，上下两面的翼缘耗能保险丝(3)通过摩擦型高强螺栓(5)和梁翼缘板(I)连接固定。2.根据权利要求1所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，其特征在于，翼缘耗能保险丝(3)上的螺栓孔间距、大小能够调节。3.根据权利要求1所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，其特征在于，所述翼缘耗能保险丝(3)的中间部分有弧形耗能段。4.根据权利要求3所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，其特征在于，所述弧形耗能段的弧度、长度能够调节。5.根据权利要求1所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，其特征在于，所述翼缘耗能保险丝(3)并排安装有多个，其数量和位置可调。6.根据权利要求1所述的可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，其特征在于，所述梁腹板(2)通过腹板连接板(4)连接而成，所述腹板连接板(4)上设置有长圆孔，梁腹板(2)与腹板连接板(4)通过摩擦型高强螺栓(5)连接在一起。
【专利摘要】本发明提供一种可更换的梁柱节点地震损伤控制装置，包括：翼缘耗能保险丝，所述翼缘耗能保险丝设置在两两梁翼缘板的连接缝隙之间，且梁翼缘板的上下面分别设置有翼缘耗能保险丝，翼缘耗能保险丝上设置有螺栓孔，翼缘耗能保险丝通过摩擦型高强螺栓与梁翼缘连接固定。本发明装置结构简单可靠，安装方便；可对结构进行损伤控制，保护连接节点；具备耗散地震引起的振动能量，减小建筑在地震下的振动响应；具有较好的可更换性，地震结束可以在不影响建筑使用的条件下对损伤元件进行快速替换。
【IPC分类】E04B1/58, E04B1/24, E04B1/98
【公开号】CN105569204
【申请号】CN201610068796
【发明人】林旭川, 胡阳阳, 李吉超
【申请人】中国地震局工程力学研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月1日