附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点

本发明涉及结构工程，具体涉及附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点。

背景技术：

1、装配式建筑是未来建筑结构发展的必然趋势，是我国实现建筑产业化、工业化的必由之路。钢结构作为天然的装配式建筑，具备轻质高强、质地均匀、方便安装与加工和绿色环保的优点。但是在火灾下，钢材的力学性能会大幅度下降，导致钢结构发生严重破坏，可能衍生重大事故灾难。节点和梁作为钢结构建筑中受力的关键部位，对火灾下建筑整体安全性起着至关重要的作用。火灾后，此类建筑构件往往会因为承载力逐渐丧失而产生过大变形，无法承担后续载荷。针对火灾后建筑结构的修复以延长其使用寿命，目前常用的方法多以加固为主，但是该方法往往工程量较大且加固处不易保证质量，对加固的材料要求也比较高，无法短时间内满足建筑结构灾后重新使用的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，该节点采用常见钢材板件，通过合理布置，即可实现梁柱节点火灾后功能修复，同时具备破坏位置可控、受损元件可更换、节点部位可恢复、元件变形发展充分的特点，可延长节点在火灾后的使用寿命，有效提高经济效益。

2、为实现上述目的，本发明的一种附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，包括型钢柱、角钢、型钢悬臂梁、狗骨削弱盖板、型钢普通梁、预应力拉索、索肋、锚具和腹板连接板；所述型钢悬臂梁顶底通过所述角钢与型钢柱固定连接，所述型钢柱与所述型钢悬臂梁腹板两侧均设有所述索肋，所述型钢柱腹板与所述型钢悬臂梁腹板两侧同等数量的多根预应力拉索，所述拉索预应力穿过两个所述索肋，所述预应力拉索两端通过锚具与所述索肋固定连接，所述型钢悬臂梁与所述型钢普通梁顶底通过所述狗骨削弱盖板螺栓连接，所述型钢普通梁两侧通过所述腹板连接板进行螺栓连接；所述狗骨削弱盖板在两侧中间部位设有缺口；所述腹板连接板由弧形钢板和两块矩形钢板与焊接而成，所述弧形钢板位于两块所述矩形钢板之间。

3、进一步地，所述狗骨削弱盖板厚度小于所述型钢悬臂梁与所述型钢普通梁翼缘厚度；所述狗骨削弱板宽度为所述型钢悬臂梁与所述型钢普通梁翼缘宽度的1/2。

4、进一步地，所述腹板连接板宽度为所述型钢悬臂梁与所述型钢普通梁高度的1/2。

5、进一步地，钢结点还包括横向加劲肋，所述横向加劲肋位于所述型钢柱腹板侧的所述索肋与所述型钢柱翼缘之间，以及所述型钢悬臂梁腹板侧的所述索肋与所述型钢悬臂梁翼缘之间；所述横向加劲肋与所述型钢柱、所述型钢悬臂梁及所述索肋之间通过焊接固定。

6、进一步地，所述预应力拉索采用高强耐火钢且表面涂有防火涂料。

7、进一步地，在所述型钢柱腹板与所述型钢悬臂梁腹板同设置三根所述预应力拉索，两侧共设有六根所述预应力拉索。

8、本发明的有益效果是：

9、(1)本发明可以实现火灾下钢结构梁柱节点失效位置的有效控制，通过利用狗骨削弱盖板中部截尺寸的缩减，遵循“强节点，弱杆件”的理念，将破坏控制在型钢悬臂梁与型钢普通梁的连接部位，保证构件主体不受严重破坏；

10、(2)本发明可以实现受损元件可更换，通过损伤控制在型钢悬臂梁和型钢普通梁连接处，在火灾后型钢普通梁受损后，可通过狗骨削弱盖板和腹板连接板实现受损型钢普通梁的装配式更换，保证建筑结构的后续使用；

11、(3)本发明可以实现节点部位可恢复，通过在型钢柱与型钢悬臂梁两侧布置预应力拉索和索肋，利用预应力拉索的可恢复性，保证火灾后节点部位的变形恢复到正常使用阶段水平；

12、(4)本发明可以实现元件变形发展充分，通过带有弧度的腹板连接板保证受火时梁构件具有较好的延性，防止构件突然损坏导致整体结构的倒塌。

技术特征：

1.一种附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，其特征在于，包括型钢柱(1)、角钢(2)、型钢悬臂梁(3)、狗骨削弱盖板(4)、型钢普通梁(5)、预应力拉索(6)、索肋(7)、锚具(8)和腹板连接板(9)；所述型钢悬臂梁(3)顶底通过所述角钢(2)与型钢柱(1)固定连接，所述型钢柱(1)与所述型钢悬臂梁(3)腹板两侧均设有所述索肋(7)，所述型钢柱(1)腹板与所述型钢悬臂梁(3)腹板两侧同等数量的多根预应力拉索(6)，所述拉索预应力(6)穿过两个所述索肋(7)，所述预应力拉索(6)两端通过所述锚具(8)与所述索肋(7)固定连接；所述型钢悬臂梁(3)与所述型钢普通梁(5)顶底通过所述狗骨削弱盖板(4)螺栓连接，所述型钢普通梁(5)两侧通过所述腹板连接板(9)进行螺栓连接；所述狗骨削弱盖板(4)在两侧中间部位设有缺口(41)；所述腹板连接板(9)由弧形钢板(91)和两块矩形钢板与焊接而成，所述弧形钢板(91)位于两块所述矩形钢板之间。

2.根据权利要求1所述的附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，其特征在于，所述狗骨削弱盖板(4)厚度小于所述型钢悬臂梁(3)或所述型钢普通梁(5)翼缘厚度；所述狗骨削弱板(4)宽度为所述型钢悬臂梁(3)与所述型钢普通梁(5)翼缘宽度的1/2。

3.根据权利要求1所述的附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，其特征在于，所述腹板连接板(9)宽度为所述型钢悬臂梁(3)与所述型钢普通梁(5)高度的1/2。

4.根据权利要求1所述的附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，其特征在于，还包括横向加劲肋(11)，所述横向加劲肋(11)位于所述型钢柱(1)腹板侧的所述索肋(7)与所述型钢柱(1)翼缘之间，以及所述型钢悬臂梁(3)腹板侧的所述索肋(7)与所述型钢悬臂梁(3)翼缘之间；所述横向加劲肋(11)与所述型钢柱(1)、所述型钢悬臂梁(3)及所述索肋(7)之间通过焊接固定。

5.根据权利要求1所述的附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，其特征在于，所述预应力拉索(6)采用高强耐火钢且表面涂有防火涂料。

6.根据权利要求1所述的附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，其特征在于，在所述型钢柱(1)腹板与所述型钢悬臂梁(3)腹板同设置三根所述预应力拉索(6)，两侧共设有六根所述预应力拉索(6)。

技术总结
本发明属于结构工程技术领域，公开了附加预应力拉索的火灾后可恢复功能装配式顶底角钢节点，包括型钢柱、角钢、型钢悬臂梁、狗骨削弱盖板、型钢普通梁、预应力拉索、索肋、锚具和腹板连接板。型钢悬臂梁顶底通过角钢与型钢柱固定连接，型钢柱与型钢悬臂梁腹板两侧均设有索肋，型钢柱腹板与型钢悬臂梁腹板两侧设有多根预应力拉索并与索肋连接；型钢悬臂梁与型钢普通梁顶底通过狗骨削弱盖板螺栓连接，型钢普通梁两侧通过腹板连接板进行螺栓连接。本发明在保证建筑结构日常使用要求下，具备火灾时破坏位置可控、元件变形发展充分，火灾后受损元件可更换、节点部位可恢复等优点，可有效延长钢节点的使用寿命。

技术研发人员：姜健,曹逸凡,叶继红,陈伟,蒋军,丁婷婷
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16