[發(fā)明專利]一種用于提升梁柱節(jié)點消能與自復位能力的裝置

有效

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• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112832578B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 邱燦星;李承甜;劉家旺;杜修力
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種用于提升梁柱節(jié)點消能與自復位能力的裝置，包括與柱或梁連接的連接鋼板、扇形鋼板、沙漏形SMA棒、螺栓和螺母。兩塊連接鋼板，其中一塊連接鋼板開有螺栓孔，通過螺栓連接到柱的內側面上，兩塊分別開有三個圓孔的扇形鋼板焊接到連接鋼板上，另一塊連接鋼板同樣開有螺栓孔，通過螺栓連接到梁的底面，一塊開有三個圓孔的扇形鋼板焊接到連接鋼板上。三根沙漏形SMA棒依次穿過與柱連接的上側扇形鋼板，與梁連接的扇形鋼板和與柱連接的下側扇型鋼板，并通過螺母擰緊SMA棒的兩端。

技術領域

本發(fā)明涉及一種梁柱節(jié)點消能與自復位能力的裝置，屬于土木工程的結構消能減震技術領域。

背景技術

我國屬于地震多發(fā)國家，考慮抗震設防的地域廣闊，這使得對建筑結構進行抗震性能及消能減震技術的深入研究很有必要。梁柱節(jié)點作為結構最重要的組成部分，起著分配和傳遞內力，保證結構整體性的作用。在地震作用下，結構承受水平方向上的周期性往復荷載，節(jié)點作為結構梁、柱傳力樞紐，受力情況極為復雜，是結構的抗震薄弱環(huán)節(jié)。歷次震害研究表明，結構破壞主要集中在節(jié)點核心區(qū)及其附近區(qū)域，節(jié)點失效常引起局部破壞甚至整體倒塌，造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟財產(chǎn)損失。傳統(tǒng)抗震設計的節(jié)點存在變形及耗能能力不足和地震作用產(chǎn)生殘余變形等問題。近年來超彈性形狀記憶合金（SMA）材料的快速發(fā)展和在實際工程中的應用為自復位結構的設計提供依據(jù)，SMA優(yōu)異的超彈性和高阻尼等特性可以顯著提高結構的耗能能力，降低震后的殘余變形，從而提高結構的修復能力。因此提出了一種基于SMA的消能與自復位能力的裝置，應用于梁柱節(jié)點中，降低結構的功能損失，加快恢復時間，具有良好的經(jīng)濟效益和應用空間。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出了一種扇形消能與自復位裝置，該梁柱節(jié)點消能減震裝置是由耗能元件和連接板組成，主要包括：連接鋼板、扇形鋼板和沙漏形SMA棒。兩塊連接鋼板，其中一塊連接鋼板開有螺栓孔，通過螺栓連接到柱的內側面上，兩塊分別開有三個圓孔的扇形鋼板焊接到連接鋼板上，另一塊連接鋼板同樣開有螺栓孔，通過螺栓連接到梁的底面，一塊開有三個圓孔的扇形鋼板焊接到連接鋼板上。三根沙漏形SMA棒依次穿過與柱連接的上側扇形鋼板，與梁連接的扇形鋼板和與柱連接的下側扇型鋼板，并通過螺母擰緊SMA棒的兩端。其中三塊扇形鋼板的角度均小于90度，可以避免節(jié)點轉動時板在梁柱擠壓下變形，扇形板上的三個孔沿圓弧形排列，距圓心的距離相同，沙漏形SMA棒由螺紋段、過渡段、削弱段和未削弱段組成，螺紋段用于固定，削弱段與未削弱段之間為過渡段，避免截面突變引起應力集中。

地震作用下，當梁柱節(jié)點發(fā)生相對轉動時，扇形鋼板隨梁或柱的轉動而轉動，與梁連接的中間扇形板與與柱連接的外側兩塊鋼板產(chǎn)生相對轉動，從而引起沙漏形SMA棒受彎和受剪，SMA變形提供耗能能力，同時由于SMA的超彈性，可以提供良好的自復位能力。

本發(fā)明的優(yōu)點如下：1、采用扇形連接板，開孔位置距圓心處較遠，可以提高SMA的變形，耗能能力增大。2、SMA棒變形耗能，保護節(jié)點，同時具有自復位能力，減輕地震損失，采用沙漏形可以使SMA變形更加均勻，同時使用三根SMA棒能夠提高承載能力。3、本裝置構造簡單，易于加工，耗能元件采用機械連接，破壞后易于更換。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。

圖1是用于提升梁柱節(jié)點消能與自復位能力裝置裝配示意圖。

圖2是用于提升梁柱節(jié)點消能與自復位能力裝置俯視圖。

圖3是連接鋼板及焊接在上面的扇形鋼板示意圖。

圖4是沙漏形SMA棒示意圖。

圖5是螺母示意圖。