一种装配式复合耗能梁柱节点的制作方法

本实用新型涉及一种装配式耗能梁柱节点，其广泛适用于钢结构建筑的耗能减震领域。

背景技术：

钢结构是建筑结构中应用越来越广泛的一种结构形式，具有卓越的抗震性能。钢框架在受到地震作用时一般不会发生整体破坏和倒塌现象，通常发生局部破坏，其局部破坏主要表现为：焊接质量引起的梁柱连接破坏和塑性铰范围小引起整个节点脆性破坏，故难以满足“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求。

地震作用为了保证钢框架结构能够有效的发挥延性耗能作用，传统方法多采用被动消极的抗震对策，即通常采用加强节点连接强度来提高框架结构柱和梁柱节点的抗震性能。现有的梁柱节点抗震设计方法存在一味强调节点强度的同时忽略了节点的延性，一定程度上增加了节点脆性破坏的可能性；加强节点连接强度，造成材料浪费，不经济，在一定程度上还对地震有放大作用，对建筑的抗震产生不利的影响；采用焊接的连接方式，容易在地震下由于焊接质量而引起梁柱的连接破坏等问题。故而研究一种能够有效耗散结构能量，避免地震作用下框架结构柱和梁柱节点发生破坏的耗能梁柱节点显得尤为重要。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种装配式复合耗能梁柱节点，该装配式复合耗能梁柱节点采用转动铰接的结构，转动铰接的节点安装在梁体可能产生塑性铰的区域，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求，整体结构非常简单，且该梁柱节点中的铅黏弹性阻尼器能够分担地震的作用，有效的减轻和调整梁柱节点在地震中的反应。

基于此，本实用新型提出了一种装配式复合耗能梁柱节点，其包括框架柱、梁体和铅黏弹性阻尼器，所述框架柱的侧面设有定位接头，所述梁体通过所述定位接头与所述框架柱垂直相连接，所述定位接头上设有销轴孔，所述梁体的第一端部的腹板上设有与所述销轴孔相对应的连接孔，所述销轴孔与所述连接孔内穿设有连接件，所述铅黏弹性阻尼器位于所述框架柱与所述梁体之间，所述铅黏弹性阻尼器的第一端部与所述梁体固定连接，所述铅黏弹性阻尼器的第二端部与所述框架柱固定连接。

可选的，所述定位接头包括固定连接于所述框架柱侧面的支座和若干块与所述支座垂直相连接的定位板，所述销轴孔设置在所述定位板上，所述梁体的第一端部设有第一连接板，所述第一连接板上设有与各所述定位板相对应的安装孔，所述定位板穿过所述安装孔，并将所述销轴孔与所述连接孔相对布置。

可选的，各所述安装孔在所述连接板上关于所述梁体的腹板对称布置。

可选的，所述支座设有第二连接板，所述定位板与所述第二连接板垂直相连接，所述第二连接板与所述第一连接板固定连接。

进一步的，所述第一连接板为凸圆弧状，所述第二连接板为与所述第一连接板相配合的凹圆弧状，所述第一连接板定位设置于所述第二连接板内。

可选的，所述第一连接板上设有多个第一通孔，所述第二连接板上设有多个与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔内穿设有螺栓。

进一步的，所述装配式复合耗能梁柱节点还包括圆形钢垫片，所述连接件为销轴，所述销轴穿过所述圆形钢垫片、所述销轴孔和所述连接孔，将所述定位板与所述梁体的腹板相铰接。

可选的，所述铅黏弹性阻尼器包括复合弹性体和分设于所述复合弹性体两端部的第三连接板和第四连接板，所述复合弹性体为圆心角呈90°的弧形，所述第三连接板的外侧面的延长线与所述第四连接板的外侧面的延长线的相交处的夹角也为90°，所述第一连接板与所述框架柱的侧面固定连接，所述第二连接板与所述梁体的下翼缘板固定连接。

可选的，所述复合弹性体包括若干根铅芯、若干块剪切钢板、至少两块约束钢板和至少两块弹性橡胶件，所述铅芯横穿所述约束钢板、所述弹性橡胶件和所述剪切钢板，所述剪切钢板与所述约束钢板通过所述弹性橡胶件固定连接，所述约束钢板的第一端部延伸至与所述第一连接板固定连接，所述剪切钢板的第二端部延伸至与第二连接板固定连接。

进一步的，所述剪切钢板、所述约束钢板和所述弹性橡胶件均为圆心角呈 90°的弧形板件，各所述铅芯在所述复合弹性体的中心弧线上沿弧线方向等间隔布置。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型的装配式复合耗能梁柱节点包括框架柱、梁体和铅黏弹性阻尼器，所述框架柱的侧面设有定位接头，所述梁体通过所述定位接头与所述框架柱垂直相连接，所述定位接头上设有销轴孔，所述梁体的第一端部的腹板上设有与所述销轴孔相对应的连接孔，所述销轴孔与所述连接孔内穿设有连接件，通过所述连接件实现框架柱与梁体之间的铰接结构，所述销轴孔、所述连接孔和所述连接件形成该梁柱节点的转动铰接节点，且该转动铰接节点位于所述梁体的第一端部处可能产生塑性铰的区域，简单合理，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求；所述铅黏弹性阻尼器位于所述框架柱与所述梁体之间，所述铅黏弹性阻尼器的第一端部与所述梁体固定连接，所述铅黏弹性阻尼器的第二端部与所述框架柱固定连接，地震作用下，梁柱节点发生剪切变形带动铰接节点发生转动，促使位于所述梁体与所述框架柱之间的铅黏弹性阻尼器产生形变而耗散能量，有效的避免或减少在地震时梁柱节点发生破坏，保护主体结构的安全；整体结构非常简单，且所述铅黏弹性阻尼器与梁体和框架柱之间的连接和安装较为方便，震后也便于修复和更换，能够极大的降低梁柱节点的修复成本。

进一步的，所述定位接头的若干块定位板上设置所述销轴孔，所述梁体的第一端部设有第一连接板，所述第一连接板上设有与各所述定位板相对应的安装孔，所述定位板穿过所述安装孔，并将所述销轴孔与所述连接孔相对布置，采用连接件穿过销轴孔和连接孔的方式实现该节点处的转动铰接，所述第一连接板上的安装孔能够保证所述定位接头的定位板与梁体之间的稳固连接，保证二者连接的可靠性；所述连接件为销轴，该梁柱节点还包括圆形钢垫片，所述销轴穿过所述圆形钢垫片、所述销轴孔和所述连接孔将所述定位板与所述梁体的腹板相铰接，所述圆形钢垫片能够可靠的保证铰接节点处连接的可靠性；各所述安装孔在所述连接板上关于所述梁体的腹板对称布置，即定位板也为对称于所述腹板设置，能够有效的加强连接板与梁体连接处的结构强度，减小定位接头与梁体端部连接时二者之间的晃动；所述支座设有凸圆弧状的第二连接板，所述定位板与所述第二连接板垂直相连接，所述第二连接板为与所述第一连接板相配合的凹圆弧状，所述第一连接板定位设置于所述第二连接板内，采用圆弧形状之间的配合能够更好的保证二者的连接质量，且在地震作用下铰接节点发生转动时第一连接板与第二连接板之间的弧面接触能够减轻铰接节点转动时的阻力，使得铰接节点的转动性能更好，第一连接板与第二连接板通过螺栓相连接，实际工程中的安装方便，也不影响建筑的使用功能，且地震之后易于修复和更换，能极大的降低震后的修复成本。

进一步的，所述复合弹性体为圆心角呈90°的弧形，所述第三连接板外侧面的的延长线与所述第四连接板的外侧面的延长线的相交处的夹角也为90°，所述第三连接板与所述框架柱的侧面固定连接，所述第四连接板与所述梁体的下翼缘板固定连接，使得连接固定的过程更加方便，且呈弧形的复合弹性体能够在梁体与框架柱地震中发生转动的情况下更好的通过自身形变来耗散能量，从而避免或减少梁柱节点在地震中发生破坏；所述复合弹性体包括若干根铅芯、若干块剪切钢板、至少两块约束钢板和至少两块弹性橡胶件，所述铅芯横穿所述约束钢板、所述弹性橡胶件和所述剪切钢板，所述剪切钢板与所述约束钢板通过所述弹性橡胶件固定连接，所述约束钢板的第一端部延伸至与所述第三连接板固定连接，所述剪切钢板的第二端部延伸至与第四连接板固定连接，所述约束钢板位于所述复合弹性体的外侧，其第一端部固定连接于第三连接板以承担约束作用，而其另一自由端则无任何约束，即无法承担更大的约束力，此时中部的剪切钢板的第二端部则与第四连接板固定连接以承担剪切作用，提高该复合弹性体整体的耗能作用，在地震作用下，该复合弹性体的铅芯产生剪切挤压变形，剪切钢板、约束钢板和弹性橡胶件则产生剪切滞回变形以耗散能量，减小梁柱节点整体的破坏，且该铅黏弹性阻尼器没有附属构件、安装方便、体积小不占用使用空间，且生产成本较低。

附图说明

图1是本实施例一所述的装配式复合耗能梁柱节点的整体结构示意图；

图2是本实施例一所述的框架柱和梁体的爆炸结构示意图；

图3是图2中A-A处的剖视结构示意图；

图4是图2中B-B处的剖视结构示意图；

图5是本实施例所述的铅黏弹性阻尼器的第一种结构形式的正视结构示意图；

图6是图5中铅黏弹性阻尼器的侧视结构示意图；

图7是图5中铅黏弹性阻尼器的俯视结构示意图；

图8是本实施例所述的铅黏弹性阻尼器的第二种结构形式的正视结构示意图；

图9是本实施例所述的铅黏弹性阻尼器的第三种结构形式的正视结构示意图；

图10是本实施例二所述的装配式复合耗能梁柱节点的整体结构示意图；

图11是本实施例三所述的装配式复合耗能梁柱节点的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、框架柱，2、梁体，21、腹板，211、连接孔，22、下翼缘板，3、铅黏弹性阻尼器，31、复合弹性体，311、铅芯，312、剪切钢板，313、约束钢板， 314、弹性橡胶件，32、第三连接板，33、第四连接板，4、定位接头，41、支座，411、第二连接板，4111、第二通孔，42、定位板，421、销轴孔，5、连接件，6、第一连接板，61、安装孔，62、第一通孔，7、圆形钢垫片，8、铅芯封盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

参见图1至图9，本优选实施例所述的装配式复合耗能梁柱节点包括框架柱1、梁体2和铅黏弹性阻尼器3，所述框架柱1的侧面设有定位接头4，所述梁体2通过所述定位接头4与所述框架柱1垂直相连接，所述定位接头4上设有销轴孔421，所述梁体2的第一端部的腹板21上设有与所述销轴孔421相对应的连接孔211，所述销轴孔421与所述连接孔211内穿设有连接件5，所述铅黏弹性阻尼器3位于所述框架柱1与所述梁体2之间，所述铅黏弹性阻尼器3的第一端部与所述梁体2固定连接，所述铅黏弹性阻尼器3的第二端部与所述框架柱1固定连接。

基于以上结构，当将该梁柱节点应用于建筑中时，铅黏弹性阻尼器3安装于框架柱1和梁体2的腋内，定位接头4、梁体2的第一端部和连接件5之间进行连接形成转动铰接节点，该转动铰接节点位于梁体2的第一端部可能产生塑性铰的区域，简单合理，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求；在遇到地震的情况，梁柱节点发生剪切变形带动铰接节点发生转动，即梁体2与框架柱1之间发生相对的转动，促使铅黏弹性阻尼器3产生剪切挤压变形和剪切滞回变形以耗散能量，且耗能的效率非常高，从而避免或减少地震时梁柱节点发生破坏；该装配式复合耗能梁柱节点在长期风荷载下具有较好的耐疲劳性能，且能够在很小的位移下就产生剪切变形耗能，耗能效果好，能够很好的保护主体结构的安全；铅黏弹性阻尼器3与梁体2和框架柱1之间可以通过螺栓进行连接，既能够保证铅黏弹性阻尼器3与梁体2和框架柱1之间连接的稳固、可靠性，也能够方便在地震过后对铅黏弹性阻尼器3进行拆卸，以便于对铅黏弹性阻尼器3进行维护和更换，安装方便、不影响建筑的使用，且能够降低震后修复的成本。

其中，定位接头4包括固定连接于框架柱1侧面的支座41和若干块与支座 41垂直相连接的定位板42，销轴孔421位于该定位板41上，梁体2的第一端部设有第一连接板6，第一连接板6上设有与定位板42相对应的安装孔61，定位板42穿设于安装孔61内，且销轴孔421与连接孔211相对布置，在本实施例中，定位板42的数量优选为两块，则第一连接板6上安装孔61的数量也为两个，定位板42插入安装孔61内，使定位板42上的销轴孔421与梁体2的腹板21上的连接孔211相对应布置，连接件5穿过销轴孔421和连接孔211将定位接头4与梁体2连接在一起，定位板42与安装孔61之间的连接形式能够有效的减少定位板42与梁柱2的腹板21之间的晃动，使定位接头4与梁体2之间的连接更加稳固；该梁柱节点还包括圆形钢垫片7，连接件5穿过圆形钢垫片 7、销轴孔421和连接孔211，将定位接头4和梁体2可靠的连接在一起，圆形钢垫片7能够有效的保证转动铰接节点质量的可靠性。本实施例中的两个安装孔61在第一连接板6上关于腹板21对称分布，即两块定位板42为分设于腹板 21的两侧，定位板42与腹板21能够起到相互支撑的作用，加强定位接头4与梁体2的第一端部之间连接的结构强度，定位板42与梁体2的腹板21之间的连接用于形成转动铰接节点，以便于该梁柱节点在地震发生是内部结构间的相对转动。

另外，支座41包括第二连接板411，定位板42与第二连接板411垂直相连接，第二连接板411与第一连接板6固定连接，第一连接板6上设有多个第一通孔62，第二连接板411上设有多个与第一通孔62相对应的第二通孔4111，第一通孔62与第二通孔4111内穿设有螺栓，将第一连接板6与第二连接板411 固定连接，连接方式简单可靠；其中，第一连接板6的形状为凸圆弧状，第二连接板411的形状为与第一连接板6相配合的凹圆弧状，第一连接板6定位设置于第二连接板411内，二者之间的圆弧连接能够减少在地震发生时，铰接节点处发生转动，第一连接板6与第二连接板411之间的阻力，且采用这种形状的第一连接板6和第二连接板411之间的连接更容易，配合更可靠。需要说明的是，所述第一通孔62在第一连接板6上关于所述第一连接板6的中轴线对称分布，使得第一连接板6与第二连接板411的连接更加可靠。

参见图5到图9，所述铅黏弹性阻尼器3包括复合弹性体31和分设于复合弹性体31两端的第三连接板32和第四连接板33，复合弹性体31为圆心角呈 90°的弧形，第三连接板32的外侧面的延长线与第四连接板33的外侧面的延长线的相交处的夹角也为90°，第三连接板32与框架柱1的侧面固定连接，所述第四连接板33与所述梁体2的下翼缘板22固定连接，该铅黏弹性阻尼器3 通过第三连接板32和第四连接板33设置于框架柱1和梁体2腋内，所述复合弹性体31包括若干根铅芯311、若干块剪切钢板312、至少两块约束钢板313 和至少两块弹性橡胶件314，剪切钢板312与约束钢板313通过弹性橡胶件314 固定连接，铅芯311横穿约束钢板313、弹性橡胶件314和所述剪切钢板312，第三连接板32和第四连接板33均为矩形钢板，矩形钢板的两侧各设有三个安装孔，该安装孔用于与梁体2和框架柱1通过螺栓相连接，使得该铅黏弹性阻尼器3在实际工程中安装方便、不影响建筑的使用功能，且便于震后的修复和更换。位于外侧的两块约束钢板313上设置的用于供铅芯311穿过的定位孔一侧为盲孔，另一侧为通孔，铅芯311由一侧约束钢板313上的通孔插入到另一侧约束钢板313的盲孔中，设置有通孔的约束钢板313的板面上设有铅芯封盖8 的预留槽，铅芯封盖8安装在该预留槽内封牢；将约束钢板313与剪切钢板312 通过弹性橡胶件314交替叠合在一起，在通过高温硫化为一个整体，弹性橡胶件314为由弹性橡胶层和薄钢板交替叠合后通过高温硫化为一体，实际应用中弹性橡胶层和薄钢板的层数可以根据实际的需求进行增减，弹性橡胶件314可以是由黏弹性材料制成，也可以是由高阻尼橡胶材料制成。所述剪切钢板312、约束钢板313和弹性橡胶件314均为圆心角呈90°的弧形结构，各铅芯311在约束钢板313的板面上沿约束钢板313的弧线方向等间隔均匀分布，铅芯311 能够在发生地震时产生剪切挤压变形，剪切钢板312、约束钢板313和弹性橡胶件314形成的整体能够在发生地震时产生剪切滞回变形来耗散能量，且耗能效果较好，能够避免梁柱节点在地震中发生破坏，从而很好的保护梁柱节点的安全。

其中，约束钢板313的第一端部延伸至与第三连接板32固定连接，剪切钢板312的第二端部延伸至与所述第四钢板33固定连接，当约束钢板313的第一端部与第三连接板32固定连接时，约束钢板313的第二端部并未与第四连接板 33固定连接，约束钢板313在外侧既承受剪切作用又承受约束作用，而约束钢板313的第二端部却为自由端无任何约束，而剪切钢板312的第二端部与第四连接板33固定连接，剪切钢板312在内部承受剪切作用，剪切钢板312的第一端部为自由端无任何约束，剪切钢板312与约束钢板313通过弹性橡胶件314 交替连接布置，约束钢板313和剪切钢板312的自由端也交替布置，从而当该铅黏弹性阻尼器3结构在地震中时，能够起到更好的减震效果，保证整体梁柱节点结构的安全性。

在此需要说明的是，在本实施例中，该铅黏弹性阻尼器3中的约束钢板313 的数量为两根，剪切钢板312的个数为一根，通过弹性橡胶件314硫化为一体形成的单减型阻尼器，但在其他实施例中，约束钢板313和剪切钢板312的数量并不受本实施例的限制，当可按照实际的需要选择合适的数量，也可以是两块剪切钢板312和三块约束钢板313通过弹性橡胶件314硫化为一体形成的双剪型阻尼器，或者其他数量形式，一般的，当剪切钢板312的数量为n个，约束钢板313的数量为m个，n与m之间满足：n＝m+1(n为大于0的整数)的关系式。

实施例二

参见图10，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的铅黏弹性阻尼器 3安装于梁柱节点的下腋内，且为左右对称布置的形式。除上述区别之外，本实施例中铅黏弹性阻尼器3的结构，梁体2与框架柱1之间的连接方式的结构与实施例一中的相一致，相应的原理及效果也一致，此处不再赘述。

实施例三

参见图11，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的铅黏弹性阻尼器 3安装于梁柱节点的上腋和下腋内，且均为左右对称布置的形式。处上述区别之外，本实施例中铅黏弹性阻尼器3的结构，梁体2与框架柱1之间的连接方式的结构与实施例一中的相一致，相应的原理及效果也一致，此处不再赘述。

本实用新型的装配式复合耗能梁柱节点包括框架柱、梁体和铅黏弹性阻尼器，所述框架柱的侧面设有定位接头，所述梁体通过所述定位接头与所述框架柱垂直相连接，所述定位接头上设有销轴孔，所述梁体的第一端部的腹板上设有与所述销轴孔相对应的连接孔，所述销轴孔与所述连接孔内穿设有连接件，通过所述连接件实现框架柱与梁体之间的铰接结构，所述销轴孔、所述连接孔和所述连接件形成该梁柱节点的转动铰接节点，且该转动铰接节点位于所述梁体的第一端部处可能产生塑性铰的区域，简单合理，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求；所述铅黏弹性阻尼器位于所述框架柱与所述梁体之间，所述铅黏弹性阻尼器的第一端部与所述梁体固定连接，所述铅黏弹性阻尼器的第二端部与所述框架柱固定连接，地震作用下，梁柱节点发生剪切变形带动铰接节点发生转动，促使位于所述梁体与所述框架柱之间的铅黏弹性阻尼器产生形变而耗散能量，有效的避免或减少在地震时梁柱节点发生破坏，保护主体结构的安全；整体结构非常简单，且所述铅黏弹性阻尼器与梁体和框架柱之间的连接和安装较为方便，震后也便于修复和更换，能够极大的降低梁柱节点的修复成本。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。