自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构

本发明属于装配式混凝土建筑，具体涉及一种自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构。

背景技术：

1、装配式建筑凭借其高效节能、全周期生命、有效降低碳排放等优势，已成为推进建筑业转型升级和高质量发展的重要抓手。现如今梁、板等水平构件的预制连接技术已日臻完善，主体结构如何达到更高的装配率要求，对于装配式混凝土框架结构的关键是如何实现竖向构件(柱)的预制连接，柱柱连接处往往是发生破坏的薄弱位置，柱柱连接面是承载力明显降低的薄弱面，因此，柱柱连接的安全、适用是我们需要关注的重点。

2、当前柱柱的连接方式有灌浆套筒连接、焊接连接和螺栓连接，就目前现状而言，在技术方面灌浆套筒连接无法保证灌浆的密实度；焊接连接虽然施工方便，但施工质量不能保证，这主要原因是过分依赖施工人员的技术高低；螺栓连接受力较为复杂，普通连接螺栓精度低时，不宜受剪，精度高时加工和安装难度大，高强螺栓连接时摩擦面处理安装工艺较为复杂，造价较高且在地震作用下容易松动，容易在柱柱连接区域产生薄弱点，不能有效解决抗震及抗风所带来的不利影响；装配式建筑柱柱连接一般比较薄弱，容易破坏，现有柱柱连接方式可靠性不足，不能有效利用灌浆和钢筋连接的结合构造，并且以上连接方式一般是通过提高承载力来推迟结构进入塑性工作阶段并减少塑性变形，耗能能力往往比较差，不满足结构抗震的性能设计目标。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，包括：预制钢筋混凝土下柱、预制钢筋混凝土上柱、多个下侧钢盒、多个上侧连接件和多个耗能板组件，其中，

3、所述多个下侧钢盒对应设置在所述预制钢筋混凝土下柱上端的角部；所述多个上侧连接件对应设置在所述预制钢筋混凝土上柱下端的角部；

4、所述下侧钢盒和所述上侧连接件对应固定连接，实现所述预制钢筋混凝土下柱与所述预制钢筋混凝土上柱的连接；

5、所述多个耗能板组件分别位于相邻两个下侧钢盒之间，所述耗能板组件的下部与所述预制钢筋混凝土下柱固定连接，上部与所述预制钢筋混凝土上柱固定连接；

6、所述耗能板组件包括耗能摩擦内板和耗能摩擦外板，所述耗能摩擦内板的上部与所述预制钢筋混凝土上柱固定连接，下部与所述预制钢筋混凝土下柱固定连接；所述耗能摩擦外板设置在所述耗能摩擦内板下部的外侧，且与所述耗能摩擦内板连接；

7、所述耗能摩擦外板与所述耗能摩擦内板的接触面为曲面，所述耗能摩擦外板在宽度上为中间凹，上下凸，以使得所述耗能摩擦外板在厚度和宽度上，表现为中部缢细，下部和上部膨大；

8、所述耗能摩擦内板与所述耗能摩擦外板接触的侧面设置为曲面，以实现与所述耗能摩擦外板的贴合。

9、在本发明的一个实施例中，所述下侧钢盒的底部与位于所述预制钢筋混凝土下柱的角部预留的下柱纵筋固定连接；

10、所述上侧连接件的顶部与位于所述预制钢筋混凝土上柱的角部预留的上柱纵筋固定连接；

11、所述下侧钢盒的顶部和所述上侧连接件的底部通过钢盒固定螺栓对应固定连接。

12、在本发明的一个实施例中，所述下侧钢盒和所述上侧连接件之间设置有摩擦片，所述摩擦片采用nao材料或非石棉。

13、在本发明的一个实施例中，自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，还包括多个下柱u形连杆和多个上柱u形连杆，其中，

14、所述下柱u形连杆的开口端与所述下侧钢盒的外侧壁对应焊接；

15、所述多个下柱u形连杆的闭口端之间焊接连接；

16、所述上柱u形连杆的开口端与所述上侧连接件的外侧壁对应焊接；

17、所述多个上柱u形连杆的闭口端之间焊接连接。

18、在本发明的一个实施例中，所述耗能摩擦内板的上部通过多个摩擦板固定螺栓与所述预制钢筋混凝土上柱固定连接。

19、在本发明的一个实施例中，所述耗能摩擦外板和所述耗能摩擦内板的下部通过多个摩擦板固定螺栓与所述预制钢筋混凝土下柱固定连接；

20、所述摩擦板固定螺栓的螺帽与所述耗能摩擦外板之间设置有碟簧。

21、在本发明的一个实施例中，所述多个摩擦板固定螺栓分别位于所述耗能摩擦外板的上部和下部。

22、在本发明的一个实施例中，所述耗能摩擦内板上设置有限位块，所述限位块位于所述耗能摩擦外板的上方。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

24、1.本发明的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，通过设置的耗能板组件，可以实现在小位移模态下的摩擦耗能到大位移模态下的屈曲耗能的转变，在小位移模态下，柱柱连接处反复张开闭合，带动耗能摩擦内板和耗能摩擦外板相互滑动摩擦耗能，当摩擦外板到达极限位移时，而地震还在不断增大，此时将进入大位移模态，此模态一般处于大震下，迫使结构有产生大位移的趋势，摩擦板之间的相对位移无法继续增大，此时由于耗能摩擦外板中部缢细上下部膨大的构造特点，耗能模态将由耗能摩擦内、外板间的摩擦耗能转变为耗能摩擦外板的屈曲耗能，其屈曲部位为中间的缢细部位，能够充分发挥材料的潜力，使得大震下继续稳定耗能，由摩擦耗能变换为屈曲耗能的模态，能够避免不利于结构安全的大位移产生，避免结构主体部位出现大的损坏甚至倒塌，利用多模态多机制进行耗能，克服了现有耗能形式单一及耗能不足的问题，提高结构的抗震性能；

25、2.本发明的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，预制钢筋混凝土上柱与预制钢筋混凝土下柱的竖向承载力通过上侧连接件、下侧钢盒及其芯部的混凝土进行直接传递，受力清晰，传力明确，螺栓连接承担部分剪力，地震作用下会承担部分拉应力，耗能摩擦板也能承担部分弯矩及剪力，不会在柱体及连接面产生薄弱点。

26、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

技术特征：

1.一种自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，包括：预制钢筋混凝土下柱(2)、预制钢筋混凝土上柱(3)、多个下侧钢盒(4)、多个上侧连接件(5)和多个耗能板组件，其中，

2.根据权利要求1所述的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，所述下侧钢盒(4)的底部与位于所述预制钢筋混凝土下柱(2)的角部预留的下柱纵筋(201)固定连接；

3.根据权利要求1所述的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，所述下侧钢盒(4)和所述上侧连接件(5)之间设置有摩擦片(7)，所述摩擦片(7)采用nao材料或非石棉。

4.根据权利要求1所述的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，还包括多个下柱u形连杆(401)和多个上柱u形连杆(501)，其中，

5.根据权利要求1所述的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，所述多个摩擦板固定螺栓(11)分别位于所述耗能摩擦外板(9)的上部和下部。

8.根据权利要求1所述的自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，其特征在于，所述耗能摩擦内板(8)上设置有限位块(12)，所述限位块(12)位于所述耗能摩擦外板(9)的上方。

技术总结
本发明涉及一种自复位装配式混凝土多模态耗能下柱柱盒式连接结构，包括：预制钢筋混凝土下柱、预制钢筋混凝土上柱、多个下侧钢盒、多个上侧连接件和多个耗能板组件，多个下侧钢盒对应设置在预制钢筋混凝土下柱上端的角部；多个上侧连接件对应设置在预制钢筋混凝土上柱下端的角部；下侧钢盒和上侧连接件对应固定连接，实现预制钢筋混凝土下柱与预制钢筋混凝土上柱的连接；多个耗能板组件分别位于相邻两个下侧钢盒之间，耗能板组件的下部与预制钢筋混凝土下柱固定连接，上部与预制钢筋混凝土上柱固定连接。本发明可以实现在小位移模态下的摩擦耗能和大位移模态下的屈曲耗能，克服了现有耗能形式单一及耗能不足的问题，提高结构的抗震性能。

技术研发人员：黄炜,张皓,孙涛,毛路,苗欣蔚,权文立
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12