[發明專利]一種附加抗側剪力墻的震后可恢復功能單向鉸接柱腳節點

在審

• 申請號: 201910071610.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109629756A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 姜子欽;牛子堯;鄭文彬;康軼濤;申存杰
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04C3/32
• 分類號: E04C3/32;E02D27/42;E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明涉及一種附加抗側剪力墻的震后可恢復功能單向鉸接柱腳節點，屬于結構工程領域。該節點由方形鋼柱、單向純鉸底座和兩側的可更換抗側耗能裝置組成。本發明應用了損傷控制、耗能元件可更換、彎矩調幅及豎向承載和水平抗側分離等設計理念，結合了傳統剛接柱與傳統鉸接柱的優點。通過合理設計，實現彎矩調幅，減小柱上彎矩以保護其不受損害，同時使可更換抗側耗能裝置承擔主要抗側工作，并通過“強節點”的方式避免損壞出現在節點處。震后僅需更換抗側耗能裝置即可使柱腳節點恢復功能。

技術領域

本發明涉及一種附加抗側剪力墻的震后可恢復功能單向鉸接柱腳節點，屬于結構工程技術領域。

背景技術

工業化裝配式鋼結構是未來高層鋼結構住宅發展的必然趨勢，是我國實現建筑產業化的必由之路。2016年9月，國務院發文大力發展裝配式建筑，10年左右使裝配式建筑占比達30％。裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進結構性改革和新型城鎮化發展的重要舉措，完全符合綠色建筑“適用、高效、協調、發展”的內涵。建筑裝配化，能規范化各構件，工廠統一規格生產，現場螺栓精準裝配，避免由于施工誤差引起的建筑材料的消耗，且相對于其他結構形式減輕自重、簡化設計從而降低造價；工程的高度組織化，使得機械化作業很大程度替代手工勞動，更能減少相關費用。

目前常見的鋼結構底柱柱腳與基礎的連接有兩種形式，一種是剛接，一種是鉸接，但這兩種形式都存在嚴重的問題。若底柱與基礎剛接，則在地震作用下柱腳處會產生極大的彎矩，使柱腳發生破壞，且震后極難修復或替換；若底柱與基礎鉸接，柱腳不承受彎矩，雖然可以保證柱不受彎破壞，但由于柱無法抵抗側向荷載，使得結構整體剛度嚴重不足，無法滿足建筑需求。

為克服上述問題，本發明提出了一種附加抗側剪力墻的震后可恢復功能單向鉸接柱腳節點。該節點形式將原本剛接柱所具備的豎向承載能力及水平抗側能力分離，使柱主要承受軸向荷載，抗側耗能裝置主要抵抗側向荷載，既能保護柱不被破壞，整體的抗側向能力也不弱于傳統的剛接柱。同時震后僅需更換抗側剪力墻構件即可使整體結構恢復功能，極大地降低了震后修復的難度與成本。

本發明采用常見板件通過合理布置即可實現柱腳節點震后功能的可修復，同時將損傷控制、耗能元件可更換、彎矩調幅及豎向承載和水平抗側分離等理念引入柱腳節點領域，整體構造巧妙且傳力清晰合理，特別適用于鋼框架結構住宅，在保證建筑安全性的同時，又能大大提高其經濟性，可為住宅產業化、建筑裝配化提供技術參考。

發明內容

本發明提出一種附加抗側剪力墻的震后可恢復功能單向鉸接柱腳節點，旨在解決在現有的裝配式鋼結構體系中底柱震后損傷較大以及震后修復困難等弊端，避免鋼材浪費，延長節點使用壽命，提高經濟效益，同時也為裝配式底柱柱腳節點提供了更多的選擇范圍。

為實現上述目的，本發明采用如下技術手段：

一種附加抗側剪力墻的震后可恢復功能單向鉸接柱腳節點，其特征在于：該可抗彎鉸接柱腳節點由方形鋼柱、單向純鉸底座和兩側的可更換抗側耗能裝置組成；該可抗彎鉸接柱腳是基于損傷控制、耗能元件可更換、彎矩調幅及水平抗側分離等設計理念提出來的，旨在實現在大轉角下，柱腳域各構件分離承力，既能提供足夠的側向剛度，又能將塑性損傷集中于可更換的抗側耗能裝置上，達到震后只需更換抗側耗能裝置即可恢復柱腳節點使用功能的目的；該可抗彎鉸接柱腳避免了傳統抗彎剛接柱腳節點在大層間位移角下柱腳嚴重塑性損傷且不易更換，傳統鉸接柱腳節點可實現大轉角但不可承受彎矩等突出問題；所述的方形鋼柱底端與單向純鉸底座的端板焊接，底座通過高強螺栓與基礎固接，形成傳統的鉸接柱腳，該柱腳可以自由轉動，不具備抗側能力；所述的可更換抗側耗能裝置由抗側剪力墻、水平連接段、豎向端板及基礎底板焊接而成；抗側耗能裝置與方形鋼柱通過高強螺栓、連接副或單邊螺栓連接，實現彎矩調幅和水平抗側分離的目的；基礎底板固接于基礎，使該裝置具備抗側能力；遵循“強連接、弱構件”的設計理念，在連接件上設有豎向加勁肋，抗側剪力墻的鋼板上設有局部削弱，避免塑性破壞發生在節點連接處。