一种brb锁止剪切变形节点连接器及其安装方法
【专利摘要】本发明涉及建筑结构抗震和消能减震技术领域，尤其涉及一种BRB锁止剪切变形节点连接器及其安装方法，包括预埋件、BRB连接件和剪切变形锁止装置，第一预埋板与第二预埋板均通过预埋抗剪件分别与框架节点的梁端和框架节点的柱端连接，BRB连接件相邻的两侧边分别与第一预埋板和第二预埋板接触连接，剪切变形锁止装置固定于预埋件上且对BRB连接件的端部进行剪切变形的锁止。本发明的连接器在受压时，BRB连接件对预埋件作用，将BRB压力转化为预埋件所承受的压力和剪切力，在受拉时，BRB连接件端部对剪切变形锁止装置分别施以水平和竖直方向的力，剪切变形锁止装置与预埋件固定连接，可将BRB连接件所受的拉力转化为预埋件所承受的剪切力。
【专利说明】
一种BRB锁止剪切变形节点连接器及其安装方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及建筑结构抗震和消能减震技术领域，尤其涉及一种BRB锁止剪切变形节点连接器及其安装方法。
【背景技术】
[0002]目前使用防屈曲支撑(也称屈曲约束支撑，无粘结支撑，简称BRB)进行结构消能减震，一般采用人字形、V字形、交叉形或单斜形等安装形式。采用这些形式可使BRB借框架的层间剪切变形，消耗地震能量，达到消能减震的目的。
[0003]然而，现行业内推荐的BRB连接方式在设计和施工上存在某些不足。例如，在混凝土框架内连接BRB的预埋件承受较大拉(压)力和剪力，尤其是拉力大，导致连接BRB的锚筋数量多、长度大，且连接件毗邻内力较大的框架节点域，在此区域内纵筋和箍筋多，空间狭窄，预埋件或后锚固件的设计与施工难度大。再如，采用上述形式的BRB都会在结构框架内产生较大的轴向力，由此扩大了框架结构的整体弯曲变形，减小了 BRB对层间剪切变形的利用率，BRB耗能效果和使用范围受限。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是解决现有的BRB连接节点处的连接件、预埋件承受较大拉力，导致连接BRB的预埋件内锚筋数量多、锚筋长度大的问题，解决连接件毗邻内力较大的框架节点域内纵筋和箍筋多，空间狭窄，预埋件的设计与施工难度大的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种BRB锁止剪切变形节点连接器，包括预埋件、BRB连接件和剪切变形锁止装置，所述预埋件包括第一预埋板、第二预埋板和垂直设置于所述第一预埋板与所述第二预埋板上的预埋抗剪件，所述第一预埋板通过所述预埋抗剪件与框架节点的梁端连接，所述第二预埋板通过所述预埋抗剪件与框架节点的柱端连接，所述BRB连接件相邻的两侧边分别与所述第一预埋板和所述第二预埋板接触连接，所述剪切变形锁止装置固定于所述预埋件上且对所述BRB连接件在所述预埋件上的端部进行剪切变形的锁止。
[0008]其中，所述BRB连接件包括BRB连接板、第一接触板和第二接触板，所述第一接触板的一侧面与所述第二接触板的一侧面分别与所述第一预埋板和所述第二预埋板接触连接，所述第一接触板的另一侧面和所述第二接触板的另一侧面均与所述BRB连接板垂直固定连接，且分别沿所述BRB连接板相邻的两侧边延伸方向设置。
[0009]其中，所述BRB连接板包括节点板和加劲肋，所述节点板与BRB的端部连接，所述节点板的两侧边分别与所述第一接触板和所述第二接触板固定连接，所述加劲肋均与所述节点板、所述第一接触板和所述第二接触板垂直固定连接。
[0010]其中，所述剪切变形锁止装置与所述预埋件通过焊接或螺栓固定连接，所述剪切变形锁止装置包括横档和两个侧档，两个所述侧档别位于所述节点板两侧，所述横档与所述侧档垂直连接，所述横档的一侧面与所述节点板的端部接触连接。
[0011]其中，所述剪切变形锁止装置还包括中肋和两个边肋，两个所述边肋分别与两个所述侧档对应设置且与所述横档垂直连接，所述中肋分别与所述预埋件和所述横档的另一侧面垂直连接。
[0012]其中，所述BRB连接板与所述第一接触板和所述第二接触板均通过K形坡口焊连接。
[0013]本发明还提供了一种BRB锁止剪切变形节点连接器的安装方法，包括如下步骤:
[0014]SI，在框架的下部节点处进行安装处理，包括如下步骤S11、S12和S13:
[00?5] Sll，施放固定预埋件；
[0016]S12，在预埋件上分别安放第一接触板与第二接触板，并对第一接触板与第二接触板做临时固定；
[0017]S13，在第一接触板与第二接触板之间安放BRB连接板，并对BRB连接板做临时固定；
[0018]S2，在框架的上部节点处进行安装处理，步骤与SI相同；
[0019]S3，将BRB的两端分别安放于框架的下部节点的BRB连接板和框架的上部节点的BRB连接板处，并对BRB做临时固定；
[0020]S4，将第一接触板和第二接触板分别与BRB连接板相邻的两侧边焊接连接；
[0021]S5，将BRB的两端分别与框架下部节点的BRB连接板和框架上部节点的BRB连接板连接；
[0022]S6，将剪切变形锁止装置与预埋件连接，并对BRB连接板在第一接触板与第二接触板的端部进行锁止；
[0023]S7，拆除全部临时固定所用的装置。
[0024](三)有益效果
[0025]本发明的上述技术方案具有如下优点:使用本发明的BRB锁止剪切变形节点连接器，连接BRB的预埋件仅需按纯剪或压剪预埋件设计，可明显节约预埋件材料、简化施工工艺。在受压时，BRB连接件对预埋件作用，将BRB压力转化为预埋件所承受的压力和剪切力，在受拉时，BRB连接件端部对剪切变形锁止装置分别施以水平和竖直方向的力，剪切变形锁止装置与预埋件固定连接，因此可将BRB连接件所受的拉力转化为预埋件所承受的剪切力。由此可消除预埋件内的拉力，大大提高预埋件承载力，可减小框架节点内力，减小框架整体弯曲变形，提高BRB消能减震效率，减少预埋件内锚筋数量和长度，简化预埋件设计，方便施工，缩短施工周期，具有显著经济效益。可用于新建建筑，也可用于既有钢筋混凝土结构的加固改造。与传统连接方式相比，本发明可减少BRB在与建筑框架连接时所用的材料，减少预埋件的材料用量，简化施工进程，加快施工速度;对主体框架结构干扰少，受力合理，可减小框架结构整体弯曲，高效利用框架层间变形，提高消能减震效率；可用于钢筋混凝土结构、底部框架结构、钢结构、组合结构等新建与加固工程中。
[0026]除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
【附图说明】
[0027]图1是本发明实施例一BRB锁止剪切变形节点连接器在BRB受压工况时的工作原理图；
[0028]图2是本发明实施例一BRB锁止剪切变形节点连接器在BRB受拉工况时的工作原理图；
[0029]图3是本发明实施例一BRB锁止剪切变形节点连接器的结构示意图；
[0030]图4是图3的局部C的放大图；
[0031]图5是图3的A-A剖面图；
[0032]图6是图3的B-B剖面图；
[0033]图7是本发明实施例一BRB锁止剪切变形节点连接器的剪切变形锁止装置的结构示意图；
[0034]图8是本发明实施例一BRB锁止剪切变形节点连接器的BRB连接板的结构示意图；
[0035]图9是本发明实施例一BRB锁止剪切变形节点连接器的第一接触板的结构示意图；
[0036]图10是本发明实施例一BRB锁止剪切变形节点连接器的第二接触板的结构示意图。
[0037]图中:1:预埋件；2: BRB连接件；3:剪切变形锁止装置；4:梁端；5:柱端;6: BRB; 11:第一预埋板；12:第二预埋板；13:预埋抗剪件;21: BRB连接板;22:第一接触板;23:第二接触板;31:横档;32:侧档;33:中肋;34:边肋;211:节点板;212:加劲肋;213:端部。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中实施例所阐述的原理和关键技术，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
[0039]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；固定连接可以是焊接(坡口焊、贴角焊等)连接，也可以是螺栓连接、卡扣连接等;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0040]此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
[0041 ] 实施例一
[0042]如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的BRB锁止剪切变形节点连接器，包括预埋件1、BRB连接件2和剪切变形锁止装置3，预埋件I包括第一预埋板11、第二预埋板12和垂直设置于第一预埋板11与第二预埋板12上的预埋抗剪件13，第一预埋板11通过预埋抗剪件13与框架节点的梁端4连接，第二预埋板12通过预埋抗剪件13与框架节点的柱端5连接，BRB连接件2相邻的两侧边分别与第一预埋板11和第二预埋板12接触连接，剪切变形锁止装置3固定于预埋件I上，且对BRB连接件2在预埋件I的端部进行剪切变形的锁止。
[0043]本发明的BRB锁止剪切变形节点连接器，连接BRB的预埋件仅需按纯剪或压剪预埋件设计，可明显节约预埋件材料、简化施工工艺。如图1所示，在受压时，BRB连接件直接对预埋件作用，将BRB的压力转化为预埋件所承受的压力和剪切力；如图2所示，在受拉时，BRB连接件端部对剪切变形锁止装置分别施以水平和竖直方向的力，剪切变形锁止装置与预埋件固定连接，因此可将BRB连接件所受的拉力转化为预埋件所承受的剪切力。由此可消除预埋件内的拉力，大大提高预埋件承载力，可减小框架节点内力，减小框架整体弯曲变形，提高BRB消能减震效率，减少预埋件内锚筋数量和长度，简化预埋件设计，方便施工，缩短施工周期，具有显著经济效益。可用于新建建筑，也可用于既有钢筋混凝土结构的加固改造。与传统连接方式相比，本发明可减少BRB在与建筑框架连接时所用的材料，明显提高预埋件的承载力，减少预埋件的材料用量，简化施工进程，加快施工速度;对主体框架结构干扰少，受力合理，可减小框架结构整体弯曲，高效利用框架层间变形，提高消能减震效率;可用于钢筋混凝土结构、底部框架结构、钢结构、组合结构等新建与加固工程中。
[0044]本发明BRB锁止剪切变形节点连接器工作原理图，其中如图1所示为受压工况，如图2所示为受拉工况。由于该连接器可传递压力、剪力，但不传递拉力，因此，地震发生时，BRB正常工作时(包括进入屈服耗能阶段)，仅将压剪力或剪切力传递给预埋件，因而可大大提高预埋件承载力，简化预埋件的构造和设计，也可减少传入框架的轴力，减小框架的整体弯曲变形，有利于发挥BRB耗能作用。
[0045]其中，如图4、图5和图6所示，BRB连接件2包括BRB连接板21、第一接触板22和第二接触板23，第一接触板22的一侧面与第二接触板23的一侧面分别于第一预埋板11和第二预埋板12接触连接，第一接触板22的另一侧面与第二接触板23的另一侧面均与BRB连接板21垂直固定连接，且第一接触板22与第二接触板23分别沿BRB连接板21相邻的两侧边延伸方向设置。如图9和图10所示，当BRB与水平面的夹角较小时，第一接触板的长度大于第二接触板的长度；当BRB与水平面的夹角较大时，第一接触板的长度小于第二接触板的长度。第一接触板与第二接触板上均开设有槽孔，为采用螺栓锚固形式的预埋抗剪件留出空间，当预埋抗剪件采用焊接形式锚固则无需为其留出空间时，第一接触板与第二接触板上可不设开槽孔。接触板的设置增大了BRB连接件与预埋板的接触面积，可起到分散压力，增加BRB连接件侧向稳定性，保障压力传递，提高力的转换效用。
[0046]具体的，如图3、图7和图8所示，BRB连接板21包括节点板211和加劲肋212，节点板211与BRB6的端部连接，节点板211的两侧边分别与第一接触板22和第二接触板23固定连接，加劲肋212均与节点板211、第一接触板22和第二接触板23垂直固定连接。其中，BRB连接板21与第一接触板22和第二接触板23均通过K形坡口焊连接。BRB连接板与接触板采用K形坡口焊连接。BRB连接板的节点板与BRB端部连接，连接方式为螺栓连接、焊接、铰接或混合连接，具体可以按实际结构设计要求进行，本实施例中加劲肋设置为两个，设置在节点板上并分别与第一接触板与第二接触板连接，加强节点板与接触板连接的稳定性，实际数量可根据节点板的形状和平面外稳定性需求进行调整。
[0047]进一步的，如图3、图6和图8所示，剪切变形锁止装置3包括横档31与两个侧档32，两个侧档32分别位于节点板211两侧，横档31与侧档32垂直连接，横档31的一侧面与节点板21的端部213接触连接。其中，剪切变形锁止装置3还包括中肋33和两个边肋34，两个边肋34分别与两个侧档32对应设置且与横档31垂直连接，中肋33分别与预埋件I和横档31的另一侧面垂直连接。剪切变形锁止装置在梁端的预埋板上和柱端的预埋板上均有设置，剪切变形锁止装置与第一预埋板与第二预埋板可以通过焊接或螺栓固定连接，本实施例中采用坡口焊接与预埋板固定;节点板的端部与剪切变形锁止装置之间可留有较小的活动间隙，视安装误差而定，当BRB受拉时，节点板向剪切变形锁止装置移动靠近，直至节点板的端部紧贴横档的侧面，并对剪切变形锁止装置施力。
[0048]本实施例中，预埋抗剪件为后锚固扩底型机械锚栓或特殊倒锥形化学锚栓。其中，预埋抗剪件均在第一预埋板与第二预埋板上均匀分布，间距及数量应符合现行标准对抗剪预埋件的要求。预埋抗剪件将预埋板固定于框架节点的梁端和柱端，在预埋板上均匀分布有利于预埋板与框架节点连接的牢固，预埋抗剪件在承载压力与剪力时所需的长度及数量相比于承载拉力时有很大的减小且施工方便，本发明的连接器将受拉力有效转化为受压、剪力，因此减少了预埋抗剪件的长度及数量。
[0049]本发明的BRB锁止剪切变形节点连接器可置于框架结构构件端部靠近框架节点处，也可置于框架梁中部(人字形或V字形)，单斜式+焊接、单斜式+铰接，本实施例采用单斜式+螺栓连接形式。人字形、V字形、交叉形等其它BRB布置形式均可使用。当置于梁中部时(人字形、V字形或交叉形)，剪切变形锁止装置仅在水平方向成对设置。
[0050]BRB锁止剪切变形节点连接器可采用国标热乳镇静钢制作。预埋抗剪件按压剪或纯剪连接件设计、施工，其截面及数量根据BRB极限承载力确定。预埋板按压剪或纯剪键的构造要求确定。剪切变形锁止装置根据BRB极限承载力的大小，按剪切和局压承载力确定。接触板根据连接BRB的节点板尺寸，按焊接、局部稳定要求以及平直度等构造要求确定。连接BRB的配件可由节点板、螺栓连接件、铰接连接件、焊接接口，以及加劲肋等组成，可按一般钢结构设计要求确定。
[0051 ] 实施例二
[0052]本实施例提供了一种BRB锁止剪切变形节点连接器的安装方法，包括如下步骤:
[0053]SI，在框架的下部节点处进行安装处理，包括如下步骤S11、S12和S13:
[0054]Sll，施放固定预埋件；
[0055]S12，在预埋件上分别安放第一接触板与第二接触板，并对第一接触板与第二接触板做临时固定；
[0056]S13，在第一接触板与第二接触板之间安放BRB连接板，并对BRB连接板做临时固定；
[0057]S2，在框架的上部节点处进行安装处理，步骤与SI相同；
[0058]S3，将BRB的两端分别安放于框架的下部节点的BRB连接板和框架的上部节点的BRB连接板处，并对BRB做临时固定；
[0059]S4，将第一接触板和第二接触板分别与BRB连接板相邻的两侧边焊接连接；
[0060]S5，将BRB的两端分别与框架下部节点的BRB连接板和框架上部节点的BRB连接板连接；
[0061 ] S6，将剪切变形锁止装置与预埋件连接，对BRB连接板在第一接触板与第二接触板的端部进行锁止；
[0062]S7，拆除全部临时固定所用的装置。
[0063]当本发明的BRB锁止剪切变形节点连接器的安装方法应用于新建混凝土框架时，步骤Sll具体为支模，然后施放已固定好预埋抗剪件的预埋板，绑扎混凝土构件内的钢筋骨架，完成后浇筑混凝土构件，对浇筑完成的混凝土构件进行表面养护，最后拆模。
[0064]当本发明的BRB锁止剪切变形节点连接器的安装方法应用于对既有混凝土框架结构进行加固改造时，步骤Sll具体为首先在已有框架节点的梁端和柱端固定作为预埋抗剪件的后锚固植筋，然后施放固定作为预埋板的后锚固锚板。预埋抗剪件可取后锚固扩底型机械锚栓或特殊倒锥形化学锚栓。
[0065]当本发明的BRB锁止剪切变形节点连接器的安装方法应用于新建钢结构或组合结构时，步骤SI I具体为在钢结构构件节点端部相应位置连接预埋板，组合结构可增加牛腿等方式替代预埋抗剪件。预埋抗剪件可选取其它国家标准允许的抗剪连接件，如锚筋、锚栓、预埋角钢等。
[0066]本发明的安装方法可在新建结构或加固工程中采用，人字形、V字形、交叉形等其它形式BRB的连接原理与此类似。
[0067]综上所述，使用本发明的BRB锁止剪切变形节点连接器，连接BRB的预埋件仅需按纯剪或压剪预埋件设计，可明显节约预埋件材料、简化施工工艺。在受压时，BRB连接件对预埋件作用，将BRB压力转化为预埋件所承受的压力和剪切力，在受拉时，BRB连接件端部对剪切变形锁止装置分别施以水平和竖直方向的力，剪切变形锁止装置与预埋件固定连接，因此可将BRB连接件所受的拉力转化为预埋件所承受的剪切力。由此可消除预埋件内的拉力，大大提高预埋件承载力，可减小框架节点内力，减小框架整体弯曲变形，提高BRB消能减震效率，减少预埋件内锚筋数量和长度，简化预埋件设计，方便施工，缩短施工周期，具有显著经济效益。可用于新建建筑，也可用于既有钢筋混凝土结构的加固改造。与传统连接方式相比，本发明可减少BRB在与建筑框架连接时所用的材料，减少预埋件的材料用量，简化施工进程，加快施工速度;对主体框架结构干扰少，受力合理，可减小框架结构整体弯曲，高效利用框架层间变形，提高消能减震效率;可用于钢筋混凝土结构、底部框架结构、钢结构、组合结构等新建与加固工程中。
[0068]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原理和范围。
【主权项】
1.一种BRB锁止剪切变形节点连接器，其特征在于:包括预埋件、BRB连接件和剪切变形锁止装置，所述预埋件包括第一预埋板、第二预埋板和垂直设置于所述第一预埋板与所述第二预埋板上的预埋抗剪件，所述第一预埋板通过所述预埋抗剪件与框架节点的梁端连接，所述第二预埋板通过所述预埋抗剪件与框架节点的柱端连接，所述BRB连接件相邻的两侧边分别与所述第一预埋板和所述第二预埋板接触连接，所述剪切变形锁止装置固定于所述预埋件上且对所述BRB连接件在所述预埋件上的端部进行剪切变形的锁止。2.根据权利要求1所述的BRB锁止剪切变形节点连接器，其特征在于:所述BRB连接件包括BRB连接板、第一接触板和第二接触板，所述第一接触板的一侧面与所述第二接触板的一侧面分别与所述第一预埋板和所述第二预埋板接触连接，所述第一接触板的另一侧面和所述第二接触板的另一侧面均与所述BRB连接板垂直固定连接，且所述第一接触板与所述第二接触板分别沿所述BRB连接板相邻的两侧边延伸方向设置。3.根据权利要求2所述的BRB锁止剪切变形节点连接器，其特征在于:所述BRB连接板包括节点板和加劲肋，所述节点板与BRB的端部连接，所述节点板的两侧边分别与所述第一接触板和所述第二接触板固定连接，所述加劲肋均与所述节点板、所述第一接触板和所述第二接触板垂直固定连接。4.根据权利要求3所述的BRB锁止剪切变形节点连接器，其特征在于:所述剪切变形锁止装置与所述预埋件通过焊接或螺栓固定连接，所述剪切变形锁止装置包括横档和两个侧档，两个所述侧档别位于所述节点板两侧，所述横档与所述侧档垂直连接，所述横档的一侧面与所述节点板的端部接触连接。5.根据权利要求4所述的BRB锁止剪切变形节点连接器，其特征在于:所述剪切变形锁止装置还包括中肋和两个边肋，两个所述边肋分别与两个所述侧档对应设置且与所述横档垂直连接，所述中肋分别与所述预埋件和所述横档的另一侧面垂直连接。6.根据权利要求2所述的BRB锁止剪切变形节点连接器，其特征在于:所述BRB连接板与所述第一接触板和所述第二接触板均通过K形坡口焊连接。7.一种BRB锁止剪切变形节点连接器的安装方法，其特征在于:包括如下步骤: SI，在框架的下部节点处进行安装处理，包括如下步骤S11、S12和S13: Sll，施放固定预埋件； S12，在预埋件上分别安放第一接触板与第二接触板，并对第一接触板与第二接触板做临时固定； S13，在第一接触板与第二接触板之间安放BRB连接板，并对BRB连接板做临时固定； S2，在框架的上部节点处进行安装处理，步骤与SI相同； S3，将BRB的两端分别安放于框架的下部节点的BRB连接板和框架的上部节点的BRB连接板处，并对BRB做临时固定； S4，将第一接触板和第二接触板分别与BRB连接板相邻的两侧边焊接连接； S5，将BRB的两端分别与框架下部节点的BRB连接板和框架上部节点的BRB连接板连接； S6，将剪切变形锁止装置与预埋件连接，并对BRB连接板在第一接触板与第二接触板的端部进行锁止； S7，拆除全部临时固定所用的装置。
【文档编号】E04B1/98GK106088379SQ201610413027
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日 公开号201610413027.2, CN 106088379 A, CN 106088379A, CN 201610413027, CN-A-106088379, CN106088379 A, CN106088379A, CN201610413027, CN201610413027.2
【发明人】高向宇, 刘亚凯, 周佳锋
【申请人】北京工业大学