一种全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构的制作方法

本发明涉及建筑结构，尤其是装配式钢结构梁柱节点，具体而言，涉及一种全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构。

背景技术：

1、装配式建筑是目前建筑领域解决经济发展和资源消耗之间矛盾的重要措施。钢结构是装配式建筑结构中最重要的结构形式。钢结构框架是运用最多的钢结构形式，尤其是在高层、大跨的建筑中。在钢框架中，梁柱节点的构造和受力形式，是钢框架能否保证整体性、安全性以及适用性的关键。

2、建筑结构的性能化设计将会得到越来越大的重视以及推广。性能化设计的一个很重要的措施即能使得建筑结构在不同的地震等级下具有全周期分级耗能的能力，从而做到小震不坏，中震可修以及大震不倒的抗震设防目标。同时对于装配式钢结构建筑，要尽量做到在地震后可更换、可修复，以降低结构的使用成本，延长结构的使用寿命。

3、目前装配式钢结构建筑或者不具有全周期分级耗能的设计构造，或者分阶段耗能特性难以真正达到针对不同地震作用的分阶段耗能能力，在地震中难以达到强柱弱梁的抗震设防要求，地震后难以修复，甚至不能再继续使用。因此有必要对现有结构进行改进，以满足结构使用要求。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出一种全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构，在结构形式上由全螺栓装配，在节点连接构造上能够实现全周期分级耗能的目的。

2、为实现上述目的，本发明的全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构具体是这样实现的：

3、一种全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构，所述梁柱结构包括：

4、钢柱，设有两个，每个所述钢柱上均安装有金属阻尼器装置；

5、钢梁，两端分别与两个所述金属阻尼器装置连接；

6、后张拉预应力筋组件，两端分别与两个所述钢柱连接，若干个所述后张拉预应力筋组件沿所述钢梁的中心平面对称布置；

7、金属阻尼器装置，安装在所述钢梁的梁端与所述钢柱之间；并且

8、所述后张拉预应力筋组件安装完成后具有弹性势能；

9、所述金属阻尼器装置用于消耗所述梁柱结构的震动能量。

10、进一步地，所述钢梁两端均设有端板a，端板a通过连接板与所述钢柱连接，所述连接板和/或所述钢梁上对应开设有扩孔，所述连接板与所述钢梁通过螺栓穿过所述扩孔连接。

11、进一步地，所述钢柱上开设有锚固孔，所述后张拉预应力筋组件的两端插在所述锚固孔内。

12、进一步地，所述金属阻尼器装置包括平行对称的两个端板b以及夹持在两个所述端板b之间的普通低碳钢盖板、橡胶板、低屈服点钢剪切耗能板；两个所述端板b中的一个与所述钢柱固定连接，另一个端板b与所述钢梁固定连接。

13、进一步地，所述低屈服点钢剪切耗能板与两个所述端板b垂直并固定连接在端板b的中心，所述低屈服点钢剪切耗能板的两侧均依次设置有至少两个所述橡胶板以及至少两个所述普通低碳钢盖板，所述普通低碳钢盖板、橡胶板、低屈服点钢剪切耗能板通过连接螺栓连接固定。

14、进一步地，所述低屈服点钢剪切耗能板，呈梯状结构，其内部设有若干个均匀分布的开口，包括端部连接段、连接两侧端部连接段以及若干个单肢耗能板，相邻单肢耗能板之间设有开口。

15、进一步地，所述单肢耗能板的形状呈两个对称的梯形。

16、进一步地，所述金属阻尼器装置还包括单肢弯曲耗能板，若干个所述单肢弯曲耗能板沿所述普通低碳钢盖板上下均匀分布，所述单肢弯曲耗能板两端与所述端板b固定连接。

17、进一步地，所述单肢弯曲耗能板的形状呈两个对称的直角三角形。

18、进一步地，所述钢梁的翼缘上设有若干个凹槽。

19、进一步地，所述后张拉预应力筋组件包括预应力筋、端部锚具以及预应力筋套管，所述预应力筋插设在所述预应力筋套管内，所述预应力筋套管的两端均设有端部锚具。

20、本发明相对于现有技术的有益效果是：

21、本发明提供的一种全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构，设计一种便于装配以及拆卸的装配式钢结构梁柱节点，设计一种新型的带橡胶板的金属阻尼器，提出采用预应力筋、带橡胶板金属阻尼器、扩孔螺栓以及钢梁的狗骨式翼缘构造来全周期分级耗能的设计理念。具体而言，至少能够实现以下一种或多种有益效果：

22、1、采用l型连接板连接钢柱和钢梁，钢结构梁柱节点的连接全部采用螺栓连接，避免了焊接连接对结构造成的初始缺陷以及巨大的工作量，最大化体现了装配式建筑的建造效率。

23、2、钢柱之间采用后张拉预应力筋，预应力提供初始刚度，其目的是保证钢柱和钢梁在小震时能够保证弹性状态，预应力筋的张拉强度可以根据在弹性位移角下钢梁所承受的荷载确定。

24、3、梁柱之间加入带橡胶板金属阻尼器，能够提供小震及中震时的耗能，且金属阻尼器经过特殊设计，结构形状合理，能够提供较好的抗面外屈曲和承载能力，能够减小结构的地震响应，能够保证消耗地震时结构承受剪切和弯曲作用。

25、4、l型连接板和钢梁之间的连接采用扩孔螺栓实现，能够保证在中震及大震作用下，钢梁和l型连接板之间能够产生相对滑移，既能够消耗地震输入的能量，又能够保证l型连接板和钢梁端部之间不产生损伤。

26、5、后张拉预应力筋、金属阻尼器及扩孔螺栓的使用，在小震及中震作用下结构的塑性变形很小或者几乎没有塑性变形，可以保证梁柱节点的可更换性。

27、6、钢梁在远离节点附近区域采用狗骨式翼缘削弱构造方式，其目的是在大震及巨震作用下，钢梁的塑性铰能够出现在削弱部位，靠结构自身的塑性变形来消耗地震能量，进而避免节点区域以及柱端出现塑性变形，达到强柱弱梁的抗震设防要求。

28、7、通过全周期、分阶段的耗能设计理念，对于不同的震级作用有相应的耗能构件参与主要耗能，避免传统抗震设计中单一耗能构件安全储备不足，或不加区分的多构件同时参与耗能的过于保守，造成设计浪费。

29、应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。

30、应当理解，
技术实现要素：
部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

技术特征：

1.一种全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构，其特征在于，所述梁柱结构包括：

2.根据权利要求1所述的梁柱结构，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的梁柱结构，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的梁柱结构，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的梁柱结构，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的梁柱结构，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的梁柱结构，其特征在于：

8.根据权利要求4所述的梁柱结构，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的梁柱结构，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的梁柱结构，其特征在于：

11.根据权利要求1-10任一所述的梁柱结构，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种全周期分级耗能的装配式型钢梁柱结构，所述梁柱结构包括：钢柱，设有两个，每个所述钢柱上均安装有金属阻尼器装置；钢梁，两端分别与两个所述金属阻尼器装置连接；后张拉预应力筋组件，两端分别与两个所述钢柱连接，若干个所述后张拉预应力筋组件沿所述钢梁的中心平面对称布置；金属阻尼器装置，安装在所述钢梁的梁端与所述钢柱之间；并且所述后张拉预应力筋组件安装完成后具有弹性势能；所述金属阻尼器装置用于消耗所述梁柱结构的震动能量。采用L型连接板连接钢柱和钢梁，钢结构梁柱节点的连接全部采用螺栓连接，避免了焊接连接对结构造成的初始缺陷以及巨大的工作量，最大化体现了装配式建筑的建造效率。

技术研发人员：徐慧玲,林令知,马蓉,康支霞,张金玲,孟琳
受保护的技术使用者：国核电力规划设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12