带自复位SMA耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构

本发明属于装配式混凝土建筑，具体涉及一种带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构。

背景技术：

1、梁柱节点核心区是保证框架承载力和抗倒塌能力的关键部位，其失效可能引起结构的连续破坏甚至引起危及生命安全的严重破坏，对整个结构的抗震性能有着至关重要的影响。因此，装配式梁柱节点的性能是装配式框架结构得以广泛应用的关键。

2、传统的梁柱节点主要采用湿作业连接方式，其由于受作业空间、施工工艺等方面的制约，全面应用于装配式梁柱节点中将面临种种困难，且无法满足装配式建筑绿色环保、节能高效的发展理念。

3、随着装配式建筑的不断发展，梁柱节点逐渐产生了各类干式连接技术，如套筒灌浆连接、浆锚连接和后浇带连接等方式，其中，套筒灌浆连接由于加工工艺复杂及产品的专用性，应用于工程中成本明显增加，且质量难以检测，从而制约了其应用与发展；浆锚连接由于其偏心传力机制，对其力学性能，尤其是用于抗震结构梁柱节点核心区的安全性难以保证；后浇带连接容易产生钢筋锈蚀，夹渣不易清理等问题，同时由于节点核心区钢筋分布较密，后浇质量难以保证，拼接形成的薄弱面会降低结构的可靠性。

4、由此可见，现有的连接方式往往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，因此耗能能力都比较差，不满足结构抗震的性能设计目标，且塑性铰容易在灌浆或后浇处出现，在反复地震荷载作用下容易发生脆性破坏。

5、因此，研究并开发一种受力清晰、装配简单，地震作用下，能够持续发挥稳定耗能效果，并且震后能够实现自复位的梁柱节点干式连接结构是很有必要的。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、第一方面，本发明提供了一种自复位sma耗能器，包括两个半圆形外筒、一个自复位装置和一个耗能装置；两个所述外筒固定连接；所述自复位装置设置在所述外筒内部，所述耗能装置设置在两个所述外筒的外部，且与所述外筒紧密接触；

3、其中，所述自复位装置包括两个限位装置、两个活动挡板、内杆以及若干sma棒；

4、两个所述限位装置分别设置在所述外筒的上下两端；

5、两个所述活动挡板分别设置在两个所述限位装置的外侧，并与所述限位装置活动连接；且两个所述活动挡板上均设有一可供所述内杆穿过的第一通孔；

6、在所述内杆上与所述活动挡板相接处的内侧还设有一凸块以当所述内杆受力时推拉所述活动挡板进行移动；

7、每个所述活动挡板的外缘还设有若干第二通孔，若干所述sma棒对应穿过所述第二通孔并与所述活动挡板固定连接。

8、第二方面，本发明提供了一种带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构，包括若干自复位sma耗能器、预制钢筋混凝土上柱、预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土下柱、柱端连接件以及钢盒；其中，

9、所述预制钢筋混凝土下柱和预制钢筋混凝土上柱通过所述柱端连接件固定连接；

10、所述预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土下柱通过所述钢盒垂直且固定连接；

11、若干所述自复位sma耗能器对称设置在所述预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土下柱的连接处；且所述自复位sma耗能器的一端与所述制钢筋混凝土梁固定连接，另一端与所述预制钢筋混凝土下柱固定连接；

12、其中，所述自复位sma耗能器为上述实施例提供的自复位sma耗能器。

13、本发明的有益效果：

14、1、本发明提供的自复位sma耗能器一方面采用若干sma棒设计了自复位装置结构，保证了耗能器拉压受荷过程中sma棒一直处于受拉状态，避免了sma棒受压屈曲，利用sma棒受拉的超弹性使得受力后变形的连接对象恢复到初始状态，实现了自复位功能；另一方面设计了与外筒紧密接触的耗能装置，在器件受到地震作用时，通过其与外筒之间的摩擦耗散了地震能量，实现了耗能功能；此外，自复位sma耗能器在震后无需更换，震后残余变形可通过对sma棒加热或预应力补充以恢复至原始状态；

15、2、本发明提供的带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构在梁柱连接处还设置了耗能连接键，在大震作用下，预制梁柱间发生较大的相对转动，自复位sma耗能器中的sma棒达到极限拉伸状态而无法耗能时，此时将进入二阶段耗能状态，耗能连接键开口削弱处可进入屈服阶段，发挥屈曲耗能的作用，通过两阶段耗能来控制预期的结构变形，从而使梁柱节点主体构件在大震下不发生破坏或轻微损坏，实现更高水准的结构抗震性能目标；

16、3、本发明提供的带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构实现了预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱间的盒式连接，满足了实际设计与施工中的需要，装配后的梁柱节点承载力高，损伤模式明确、合理，能够有效地避免塑性铰在柱端出现，地震作用下，能够持续发挥稳定耗能效果，并且震后能够实现自复位；

17、4、本发明在梁柱节点核心区柱端预埋u形钢筋、梁端预埋u形钢筋以及内箍筋等措施，有效地传递了节点区的剪力，增强了节点区的抗剪承载力，实现“强剪弱弯”的损伤模式，同时节点核心区柱采用外包钢，其对节点核心区混凝土起到了很大的约束作用，显著提高了节点的承载力，实现了“强节点弱构件”的损伤模式；柱端四角螺旋环筋对角部混凝土起到较强约束作用，同时柱端采用并筋，共同提升了柱的承载力，而又对梁端耗能连接键进行开孔，削弱梁的承载力，实现了“强柱弱梁”的损伤模式，结构损伤主要集中于梁端可更换构件，减小了相邻梁构件的内力需求，在大震作用下，使得梁构件也能处于低损伤状态；

18、5、本发明在上柱端使用了螺旋环筋对角部混凝土起到较强约束作用，可以有效避免柱端塑性铰的出现，同时梁端耗能连接键开孔，削弱其承载力，将梁柱节点的变形转移到梁端，节点区塑性铰控制在耗能键开孔位置处，开孔位置可根据实际情况灵活调整，实现了塑性铰出现的位置可控；

19、6、本发明中的预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁以及自复位sma耗能器均可在工厂制作完成，现场直接拼装，工序简单，对施工人员要求也不高，能够极大地减少现场混凝土湿作业及各种复杂的灌浆工序，满足装配式建筑绿色环保的发展理念，施工效率高，工程适用性强。

20、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种自复位sma耗能器，其特征在于，包括两个半圆形外筒(101)、一个自复位装置和一个耗能装置；两个所述外筒(101)固定连接；所述自复位装置设置在所述外筒(101)内部，所述耗能装置设置在两个所述外筒(101)的外部，且与所述外筒(101)紧密接触；

2.根据权利要求1所述的自复位sma耗能器，其特征在于，所述限位装置(102)包括两个限位卡(107)和一个限位挡板(108)；两个所述限位卡(107)分别固定在两个所述外筒(101)的内壁上；所述限位挡板(108)设置在两个所述限位卡(107)之间；其中，

3.根据权利要求1所述的自复位sma耗能器，其特征在于，所述sma棒(105)的两端通过锚具与所述活动挡板(103)固定连接。

4.根据权利要求1所述的自复位sma耗能器，其特征在于，所述耗能装置包括一非石棉摩擦片(109)和摩擦板(110)；所述非石棉摩擦片(109)和所述摩擦板(110)由内向外设置在两个所述外筒(101)端头，并利用连接两个所述外筒(101)的螺栓(111)固定在所述外筒(101)上。

5.根据权利要求1所述的自复位sma耗能器，其特征在于，所述自复位sma耗能器还包括底筒(112)，所述底筒(112)通过螺纹与所述外筒(101)连接。

6.一种带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构，其特征在于，包括若干自复位sma耗能器(1)、预制钢筋混凝土上柱(2)、预制钢筋混凝土梁(3)、预制钢筋混凝土下柱(4)、柱端连接件(5)以及钢盒(6)；其中，

7.根据权利要求6所述的带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构，其特征在于，预制钢筋混凝土下柱(4)包括下柱端u形钢筋(401)、外包钢(402)、钢筋连接套筒(403)、上下柱固定螺栓杆(404)以及下柱纵筋(405)；其中，

8.根据权利要求6所述的带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构，其特征在于，所述预制钢筋混凝土上柱(2)包括上柱端u形钢筋(201)、并筋(202)、螺旋环筋(203)以及上柱纵筋(204)；其中，

9.根据权利要求6所述的带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构，其特征在于，预制钢筋混凝土梁(3)包括梁内纵筋(301)、焊件(302)、梁柱固定螺栓杆(303)、梁端内箍筋(304)、梁端u形钢筋(305)、螺栓孔(306)以及固定钢板(307)；其中，

10.根据权利要求6所述的带自复位sma耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构，其特征在于，所述预制钢筋混凝土梁(3)和预制钢筋混凝土下柱(4)的连接处还设有耗能连接键(7)；

技术总结
本发明公开了一种带自复位SMA耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构，包括：预制钢筋混凝土下柱和预制钢筋混凝土上柱通过柱端连接件固定连接；预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土下柱通过钢盒固定连接；预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土下柱的连接处还对称设有包括自复位装置和耗能装置的若干自复位SMA耗能器以及耗能连接键。本发明提供的带自复位SMA耗能器的混凝土梁柱节点盒式连接结构满足了装配式建筑实际设计与施工中的需要，装配后的梁柱节点承载力高，损伤模式明确、合理，能够有效地避免塑性铰在柱端出现，地震作用下，能够持续发挥稳定耗能效果，震后结构能够实现自复位。

技术研发人员：黄炜,张皓,毛路,安永健男,苗欣蔚
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