带有蝶形件的双损伤元高强钢节点

本发明属于梁柱节点耗能元件，涉及带有蝶形件的双损伤元高强钢节点。

背景技术：

1、现阶段关于震后可恢复节点研究中，均是通过对翼缘盖板进行切削及强度弱化来实现集中耗能，震后通过更换盖板来实现节点可更换，这一设计虽然可以实现集中损伤以及震后可更换，但存在致命短板，即一：由于主体材料和耗能原件使用同类型钢材，因此要实现预设的损伤可控，必须对损伤元进行削弱，这就对结构的承载力及刚度产生了不利影响；二：过分强调盖板的抗震效能，忽略了梁腹板连接区域在抗震中所发挥的作用；而现阶段节点腹板连接板由于设计问题，在地震中承载强度无法被充分利用，参与塑性变形面积极少，对节点耗能性能几乎无贡献。因此针对上述问题，本次提出了一种带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，一可以将蝶形件作为剪切耗能组件，联合弯曲型盖板组件在地震中双重耗能，二将梁柱主体采用高强钢，耗能元件采用普通钢可以在避免对盖板耗能元件进行削弱的情况下实现损伤可控，且在可以充分发挥耗能组件性能的前提下减小结构残余变形，从而进一步提升节点抗震性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，解决了现有腹板连接板在地震中承载强度无法被充分利用，参与塑性变形面积极少的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，包括依次同轴连接的上钢管柱、中钢管柱和下钢管柱，中钢管柱一侧连接悬臂梁，悬臂梁远离中钢管柱的一端连接拼接梁，悬臂梁和拼接梁的连接处设置蝶形件；

3、本发明的特点还在于：

4、其中上钢管柱、中钢管柱和下钢管柱均为中空结构，上钢管柱与中钢管柱通过上隔板连接，中钢管柱与下钢管柱通过下隔板连接，上钢管柱底部边缘与中钢管柱顶部边缘与上隔板两面焊接；中钢管柱底部边缘与下钢管柱顶部边缘与下隔板两面焊接；

5、其中上钢管柱、中钢管柱和下钢管柱为矩形钢管柱，上隔板和下隔板为矩形板，矩形板四角为圆弧结构，且矩形板中心开设圆孔；

6、其中悬臂梁和拼接梁为工字型钢，悬臂梁与中钢管柱连接处的上下翼缘分别与上隔板和下隔板连接，悬臂梁腹板与中钢管柱焊接；

7、其中悬臂梁和拼接梁通过防屈曲盖板连接，防屈曲盖板分别位于悬臂梁和拼接梁的上、下翼缘连接处；

8、其中防屈曲盖板沿悬臂梁和拼接梁延伸方向的中心处焊接有防屈曲肋条，拼接梁远离悬臂梁一端的腹板处位于上下翼缘之间设有加劲肋；

9、其中悬臂梁和拼接梁连接处的端部分别设有端板和端板a，端板和端板a平行设置且板高分别与悬臂梁和拼接梁的上下翼缘位于同一平面，端板远离悬臂梁一端设有悬臂梁端耳板，端板a与端板相对的一面设有两个拼接梁端耳板，悬臂梁端耳板与拼接梁端耳板分别与悬臂梁和拼接梁的腹板平行，且两个拼接梁端耳板平行，悬臂梁端耳板位于两个拼接梁端耳板之间且通过螺栓连接；

10、其中蝶形件设有2块，蝶形件两侧分别通过m16高强螺栓与端板和端板a连接。

11、本发明的有益效果是：

12、本发明的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点具备以下优点：

13、1、本发明节点具有双重耗能特性，即在三块耳板组成的机械铰发生转动的过程中，盖板的弯曲耗能和蝶形件的剪切耗能；

14、2、盖板和蝶形件分散布置，可以实现损伤元更加均匀变形，降低各自在加载过程中的残余变形值，更有利于震后可更换；

15、3、防屈曲盖板和蝶形件承载变形顺序相互协调但不同步，盖板首先承载变形完全后，蝶形件可以继续发挥作用，对抵抗余震具有明显优势；

16、4、主体采用高强钢，耗能元件采用普通钢的钢材组合可以显著降低结构的震后残余变形，更有利于实现结构震后可恢复。

技术特征：

1.带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，包括依次同轴连接的上钢管柱(1)、中钢管柱(2)和下钢管柱(3)，中钢管柱(2)一侧连接悬臂梁(5)，悬臂梁(5)远离中钢管柱(2)的一端连接拼接梁(6)，悬臂梁(5)和拼接梁(6)通过蝶形件(9)及防屈曲盖板(7)相连。

2.根据权利要求1所述的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，所述上钢管柱(1)、中钢管柱(2)和下钢管柱(3)均为中空结构，上钢管柱(1)与中钢管柱(2)通过上隔板(4)连接，中钢管柱(2)与下钢管柱(3)通过下隔板(16)连接，上钢管柱(1)底部边缘与中钢管柱(2)顶部边缘与上隔板(4)两面焊接；中钢管柱(2)底部边缘与下钢管柱(3)顶部边缘与下隔板(16)两面焊接。

3.根据权利要求2所述的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，所述上钢管柱(1)、中钢管柱(2)和下钢管柱(3)为矩形钢管柱，上隔板(4)和下隔板(16)为矩形板，矩形板四角为圆弧结构，且矩形板中心开设圆孔。

4.根据权利要求2所述的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，所述悬臂梁(5)和拼接梁(6)为工字型钢，悬臂梁(5)与中钢管柱(2)连接处的上下翼缘分别与上隔板(4)和下隔板(16)连接，悬臂梁(5)腹板与中钢管柱(2)焊接。

5.根据权利要求4所述的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，所述悬臂梁(5)和拼接梁(6)通过防屈曲盖板(7)连接，防屈曲盖板(7)分别位于悬臂梁(5)和拼接梁(6)的上、下翼缘连接处。

6.根据权利要求5所述的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，所述防屈曲盖板(7)沿悬臂梁(5)和拼接梁(6)延伸方向的中心处焊接有防屈曲肋条(17)，拼接梁(6)远离悬臂梁(5)一端的腹板处位于上下翼缘之间设有加劲肋(15)。

7.根据权利要求1所述的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，所述悬臂梁(5)和拼接梁(6)连接处的端部分别设有端板(8)和端板a(18)，端板(8)和端板a(18)平行设置，端板(8)远离悬臂梁(5)的一端设有悬臂梁端耳板(12)，端板a(18)与端板(8)相对的一面设有两个拼接梁端耳板(13)，悬臂梁端耳板(12)与拼接梁端耳板(13)分别与悬臂梁(5)和拼接梁(6)的腹板平行，且两个拼接梁端耳板(13)平行，悬臂梁端耳板(12)位于两个拼接梁端耳板(13)之间且通过销轴(14)连接。

8.根据权利要求1或7所述的带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，其特征在于，所述蝶形件(9)设有2块，蝶形件(9)两侧分别通过m16高强螺栓(11)与端板(8)和端板a(18)连接，且蝶形件(9)的蝶形部分与拼接梁端耳板(13)贴合。

技术总结
本发明公开了带有蝶形件的双损伤元高强钢节点，包括依次同轴连接的上钢管柱、中钢管柱和下钢管柱，中钢管柱一侧连接悬臂梁，悬臂梁远离中钢管柱的一端连接拼接梁，悬臂梁和拼接梁的连接处连接蝶形件；本发明通过上下盖板以及蝶形件耗能，提高了节点的承载和耗能能力，优化了节点的损伤元布置与空间分布。在加载过程中梁柱主体未发生破坏，视耗能组件的破坏情况进行更换即可恢复节点的使用功能，且更换过程中不影响主体结构的正常使用功能。

技术研发人员：郭宏超,郑东东,毛鑫磊
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5