[實用新型]梁端削弱置換式鋼框架梁柱抗震節點

無效

• 申請號: 200720169959.3
• 申請日: 2007-07-31
• 公開（公告）號: CN201068603Y
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 何浩祥;閆維明;彭凌云;蘇亮
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58;E04B1/98;E04B1/19
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

技術領域

本實用新型屬于結構工程抗震與減震技術領域，涉及到一種削弱鋼梁端部翼緣和腹板的原有鋼材并置換為耗能能力強的金屬材料，同時在梁端加入X形低碳鋼鋼板以提高節點連接強度，從而形成梁端耗能塑性鉸的鋼框架梁柱節點。

背景技術

在1994年美國北嶺地震和1995年日本阪神地震中，數百幢多高層鋼結構房屋的梁柱剛性連接節點脆性斷裂的現象使人們認識到，傳統的剛性節點設計，即梁翼緣與柱之間通過全熔透對接焊縫、梁腹板與焊在柱上的剪切板之間通過高強螺栓進行連接的設計，并未達到預期的抗震設計要求。造成破壞的一個致命原因是設計中在沒有任何加強連接構造措施的情況下，不恰當地采用了所謂“常用設計法”，即翼緣連接承受全部作用彎矩、梁腹板只承受全部作用剪力的假定。這種連接的抗彎承載力只有梁本身抗彎承載力的80-85％，違背了在抗震設計中的“強節點弱構件”的基本原則。基于以上原因，在震后進行的研究中，減少梁翼緣處對接焊縫的應力，人為地使塑性鉸在梁上某一部位形成，成為改進剛性節點設計的重要思路。目前一些國家和地區通過削弱梁翼緣而形成狗骨式剛性連接就是新近出現的一種節點形式。但狗骨式梁柱節點也有些不足，首先是削弱翼緣后，構件的靜剛度會降低，存在安全隱患。此外如果地震烈度大，削弱處會有嚴重屈曲發生，如果有余震產生，鋼梁將發生二次損傷從而徹底破壞。因此開發既能夠保證節點整體剛度又能夠在梁端形成具有較低屈服強度的塑性鉸，從而在多次地震中充分耗能的阻尼器具有重大的工程意義。

實用新型內容

本實用新型給出了一種梁端削弱置換式鋼框架梁柱抗震節點，實用新型目的在于通過削弱鋼梁端部翼緣和腹板的原有鋼材并置換為屈服強度小于235MPa并且耗能能力強的金屬材料，使地震時在置換原有鋼材的耗能金屬處率先進入變形并達到屈服階段，同時提高節點整體抗震性能，從而形成梁端塑性鉸進行耗能減震。易于施工和維護，成本低廉。

本實用新型的技術方案如下：

具體構造參見圖1-4，梁端削弱置換式鋼框架梁柱抗震節點由鋼柱或鋼管混凝土柱1、具有翼緣和腹板的鋼梁2、耗能金屬板3、柱翼緣加勁板4、端板5、高強螺栓6、焊縫7和鋼板8組成。

將鋼柱或鋼管混凝土柱1、具有翼緣和腹板的鋼梁2、柱翼緣加勁板4、端板5用螺栓6和焊縫7組裝成剛性連接(梁端除能傳遞剪力外，還能傳遞梁端彎矩)或半剛性連接(梁端除能傳遞剪力外，還能傳遞一定數量的梁端彎矩)節點。

在鋼梁上，首先沿梁的縱向將上、下翼緣分別對稱于腹板進行切割，確保在任一側翼緣切割部分的曲線形狀為對稱二次拋物線，且拋物線的頂點與相應側翼緣邊緣的垂直距離與切割部分的最大寬度b一致。最靠近端板的切割點與端板的距離c為鋼梁寬度W的35％至45％；上、下翼緣對稱于腹板左右兩側的切割長度a皆為鋼梁高度H的75％至80％；一側翼緣切割部分的最大寬度b為鋼梁寬度W的20％至30％，翼緣切割部分的厚度與鋼梁翼緣厚度相同。其次對靠近柱端的鋼梁腹板進行切割。在腹板平面內，腹板切割部分的中軸線應與翼緣上切割部分的中軸線重合，且切割部分的形狀為圓形或者圓角矩形，切割面積為沿鋼梁縱向腹板切割最大寬度d和鋼梁高度H所構成的矩形面積的25％至35％。

然后選擇屈服強度小于235MPa的耗能金屬板，采用以下材料中的一種：低屈服點軟鋼鋼板、鋁合金板、鉛板、鋅板或以上金屬的復合粘接板。

當采用不同的金屬形成復合粘接板，不同材料的耗能金屬板之間采用下面的任何一種方法進行粘接：金屬鑄造法、冷卻成型法或者將金屬表面打磨后用環氧樹脂類或聚氨酯類金屬用膠黏劑粘接。粘接后應保證各金屬板在耗能減震時能夠協調變形。不同材料的耗能金屬板的比例、數量和厚度可以根據實際情況確定。

切割耗能金屬板，其厚度、形狀和面積與從原鋼梁切割下來的鋼材完全一致。將切割后的耗能金屬板分別焊在鋼梁的翼緣和腹板切割處，使鋼梁最后的形狀與未切割前完全一致。

選取與鋼梁的翼緣厚度相同的低碳鋼鋼板并切割成矩形鋼板，將矩形鋼板切割、焊接，組合成鋼板，保證其在沿梁長的平面上呈X形。焊接后的X形鋼板尺寸應滿足下面的條件：X形鋼板的高度等于鋼梁上下翼緣之間的距離H；在沿梁長方向上，X形鋼板的寬度等于耗能金屬板最靠近節點的端點和端板之間的距離c；在沿梁寬方向上，X形鋼板的寬度等于鋼梁相應的單側翼緣寬度。

將X形鋼板焊接到靠近端板的梁端，并保證X形鋼板在鋼梁兩側翼緣對稱布置，從而加強節點在梁柱結合處的強度，進一步保證塑性鉸在耗能金屬板處產生。

與現有技術相比，本實用新型的優點是：