高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢角钢可恢复功能节点的制作方法

[0001]
本实用新型涉及结构工程钢结构技术领域，特别是涉及高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢角钢可恢复功能节点。


背景技术：

[0002]
随着多高层及超高层建筑的大量兴建，钢结构在国内外已经得到了广泛应用。如今结构设计中通常采用的传统钢结构梁柱节点形式包括翼缘和腹板全焊缝连接、翼缘焊缝连接且腹板螺栓连接、翼缘和腹板全螺栓连接等。采用焊缝连接时，安装速度较慢，且节点的抗震性能受现场焊接质量影响很大；采用螺栓连接时，传统节点的耗能能力较低，且震后修复困难。目前，钢材生产工艺的发展和改善使得新型的低屈服点钢材和高强度钢材的生产成为可能并将得到日益广泛的应用，如何将这些新型钢材应用于钢结构梁柱节点的设计，尤其是在地震作用下通过应用这些新型钢材来显著改善梁柱节点的抗震性能及震后修复，是科学研究及工程实践中亟待解决的问题。
[0003]
现有技术有采用角钢来连接钢柱与钢梁的技术方案，即钢梁垂直于钢柱，角钢两肢分别连接于钢柱翼缘和钢梁翼缘从而构成梁柱节点。然而，其存在以下技术问题：角钢在重力和地震作用下承受钢梁的端部剪力较大，导致地震后无法快速拆卸并更换角钢，梁柱节点的功能可恢复性不佳。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢角钢可恢复功能节点。该节点合理地将低屈服点钢、普通钢和高强钢应用于节点中的不同组件，能有效发挥不同钢材的各自优势；当地震发生时，低屈服点钢的第一角钢和第二角钢、普通钢梁和高强钢柱依次屈服耗能，能形成高延性的耗能机制，从而提高节点的抗震性能。该节点同时合理地设置第一长条形通孔、第二长条形通孔和无粘结层，能有效实现不同组件的传力分工；当地震发生时，低屈服点钢的第一角钢和第二角钢仅传递普通钢梁的端部弯矩，抗剪件仅传递普通钢梁的端部剪力，能保证地震后第一角钢和第二角钢较容易地被拆卸并更换，从而实现节点的功能可恢复性。
[0005]
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
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高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢角钢可恢复功能节点，包括工字形的高强钢柱、工字形的普通钢梁、低屈服点钢的第一角钢和第二角钢、第一螺栓和第二螺栓；第一角钢设于第二角钢的上方，第一角钢一肢与第二角钢一肢均开有第一长条形通孔，其延伸方向与高强钢柱的轴向平行，高强钢柱翼缘开有与第一长条形通孔对应的第一通孔，第一角钢一肢和第二角钢一肢两侧均设有无粘结层，第一角钢一肢和第二角钢一肢均与高强钢柱翼缘通过穿过第一长条形通孔和第一通孔的第一螺栓连接；普通钢梁设于第一角钢和第二角钢之间，第一角钢另一肢和第二角钢另一肢均开有第三通孔，普通钢梁上翼缘和普通钢梁下翼缘均开有第四通孔，第一角钢另一肢和普通钢梁上翼缘、第二角钢另一肢和普通钢梁下
第三角钢另一肢；17-第四螺栓；18-第一长条形通孔；19-第二长条形通孔；20-第一通孔；21-第二通孔；22-第三通孔；23-第四通孔；24-第五通孔；25-第六通孔；26-第七通孔。
具体实施方式
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下面结合附图和具体实施例来对本实用新型做进一步详细的说明。
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实施例1
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如图1-图9所示，高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢角钢可恢复功能节点，包括工字形的高强钢柱、工字形的普通钢梁、低屈服点钢的第一角钢和第二角钢、连接板10、第一螺栓11、第二螺栓12和第三螺栓13。
[0031]
第一角钢和第二角钢为轧制型或焊接型，采用lyp100、lyp160、lyp225或q235等级的低屈服点钢以保证其耗能能力，第一角钢由第一角钢一肢6和第一角钢另一肢7组成，第二角钢由第二角钢一肢8和第二角钢另一肢9组成；第一角钢设于第二角钢的上方，且第一角钢另一肢7与第二角钢另一肢9平行设置。
[0032]
梁采用q355、q390或q420等级的普通钢以满足必要的承载力要求，普通钢梁为轧制型或焊接型工字形梁，由普通钢梁上翼缘3、普通钢梁下翼缘4和普通钢梁腹板5组成；普通钢梁设于第一角钢和第二角钢之间。
[0033]
柱采用q460、q500、q550、q620、q690或以上强度等级的高强钢以保证其弹性承载力，高强钢柱为轧制型或焊接型工字形柱，由高强钢柱翼缘1和高强钢柱腹板2组成；高强钢柱翼缘1与普通钢梁轴线对应的位置焊有连接板10。
[0034]
高强钢柱、普通钢梁、第一角钢、第二角钢和连接板10均在工厂制作完成。
[0035]
第一角钢一肢6和第二角钢一肢8均预先在工厂开有第一长条形通孔18，其延伸方向与高强钢柱的轴向平行；高强钢柱翼缘1预先在工厂开有与第一长条形通孔18对应的第一通孔20，第一角钢一肢6和第二角钢一肢8均与高强钢柱翼缘1在现场通过穿过第一长条形通孔18和第一通孔20的第一螺栓11连接；无粘结层14分别设置在第一角钢一肢6、第二角钢一肢8与高强钢柱翼缘1之间以及第一角钢一肢6、第二角钢一肢8与第一螺栓11的垫片之间。
[0036]
第一角钢另一肢7和第二角钢另一肢9均预先在工厂开有第三通孔22，普通钢梁上翼缘3和普通钢梁下翼缘4均预先在工厂开有第四通孔23，第一角钢另一肢7和普通钢梁上翼缘3、第二角钢另一肢9和普通钢梁下翼缘4均在现场通过第二螺栓12连接。
[0037]
普通钢梁腹板5在非轴线位置预先在工厂开有第二长条形通孔19，其延伸方向与普通钢梁的轴向平行，同时普通钢梁腹板5在轴线位置预先在工厂开有第七通孔26；连接板10预先在工厂开有与第二长条形通孔19和第七通孔26对应的第二通孔21，连接板10与普通钢梁腹板5在现场通过穿过第二长条形通孔19和第二通孔21以及穿过第二长条形通孔19和第七通孔26的第三螺栓13连接；无粘结层14分别设置在连接板10与普通钢梁腹板5之间以及普通钢梁腹板5与第三螺栓13的垫片之间。
[0038]
无粘结层14的摩擦系数不大于0.1，能够顺利释放由于普通钢梁的端部剪力与第一角钢、第二角钢轴向和弯曲变形引起的第一角钢一肢6、第二角钢一肢8和高强钢柱翼缘1之间的竖向(沿高强钢柱轴线方向)滑移，以及由于普通钢梁的端部弯矩引起的连接板10和普通钢梁腹板5之间的转动，保证第一角钢和第二角钢基本不承受梁端剪力，震后能较容易
地被拆卸并更换，而连接板10基本不承受梁端弯矩，震后能保持无损伤状态。
[0039]
第一螺栓11、第二螺栓12和第三螺栓13均为高强螺栓；由于第一角钢和第二角钢在地震下承受水平(沿第一角钢另一肢7或第二角钢另一肢9方向)的反复拉压作用，采用高强螺栓才能够提供较强约束以保证第一角钢和第二角钢的滞回耗能效果；由于连接板10在地震下承受竖向(沿普通钢梁腹板5高度方向)的反复剪切作用，采用高强螺栓才能够提供较强约束以保证连接板10和普通钢梁腹板5不发生面外屈曲。
[0040]
实施例2
[0041]
本实施例与实施例1的区别在于：
[0042]
如图10-图14所示，抗剪件采用两个第三角钢，两个第三角钢一肢15抵接于高强钢柱翼缘1，两个第三角钢另一肢16分别设于普通钢梁腹板5两侧并夹紧普通钢梁腹板5。两个第三角钢一肢15预先在工厂开有第五通孔24，高强钢柱翼缘1预先在工厂开有第六通孔25，可在工厂或现场通过第四螺栓17穿过第五通孔24与第六通孔25连接两个第三角钢与高强钢柱。第四螺栓17为高强螺栓。两个第三角钢另一肢16预先在工厂开有第二通孔21，在现场通过第三螺栓13穿过第二通孔21与第二长条形通孔19以及穿过第二通孔21与第七通孔26连接两个第三角钢与普通钢梁。无粘结层14设置在普通钢梁腹板5和两个第三角钢另一肢16之间。
[0043]
上述实施例可发挥三种强度钢材的优势，设计和施工简便，既能够满足节点刚度和强度的需要，也能够有效保证地震作用下形成具有高延性的耗能机制，更能够通过更换低屈服点钢的第一角钢和第二角钢实现地震后的快速修复，大大提高梁柱节点的抗震性能和功能可恢复性。
[0044]
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。