一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚

本发明涉及土木工程装配式结构节点技术，尤其涉及一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚。

背景技术：

1、在地震作用下，预制柱在承受竖向荷载的同时还会受到往复的水平荷载作用，当抗弯、抗剪承载力和延性不足时，都会引起预制柱的屈曲或破坏，柱脚节点承受较大的压力和弯矩的共同作用，由于柱脚在弯矩的共同作用下一侧受拉另一侧受压，会较早形成塑性铰。而削弱型节点的设计思路是对柱脚节点的一定距离的柱构件进行削弱，促使塑性铰在节点位置进行扩展，避免节点过早屈曲。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，该钢结构柱脚通过开孔削弱连接件刚度,实现塑性铰外移,提高节点的变形能力,有效的改善了柱脚节点的抗震性能。

2、本发明的技术方案在于：一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，包括预制柱和钢质基础，所述钢质基础上设置有钢槽，位于钢槽的前后侧分别设置有具有凹部的连接侧板，所述连接侧板的凹部内安装有可更换多边旋转耗能连接件，所述可更换多边旋转耗能连接件上连接有与预制柱下端固定连接的多边形侧板，所述预制柱的下端设置有与钢槽相铰接的连接钢板，位于钢质基础的四周与预制柱的下端之间设置有复位装置。

3、进一步地，所述钢质基础包括上下设置并相连接的两层横向座板，所述钢槽由固定在上层横向座板中部的一对竖向钢板组成，所述连接侧板的凹部内固定有用于与可更换多边旋转耗能连接件相连接的多边弧形翼缘板。

4、进一步地，位于上层的横向座板的四个边角均开设有用于连接复位装置的预应力索孔；位于一对竖向钢板的上部设置有销轴孔；所述多边弧形翼缘板上间隔设置有螺栓孔。

5、进一步地，上下两层横向座板之间经若干第一加劲肋相连接，所述连接侧板与位于上层的横向座板之间经若干第二加劲肋相连接。

6、进一步地，所述可更换多边旋转耗能连接件包括呈弧形并具有多个切边的弧形钢板，所述弧形钢板上间隔设置有若干梯形开孔，弧形钢板的上下侧分别固定有连成一体的翼缘板。

7、进一步地，所述翼缘板均间隔设置有螺栓孔，上下两翼缘板之间间隔设置有第三加劲肋。

8、进一步地，所述多边形侧板包括上端用于与预制柱下端相焊接的固定钢板，所述固定钢板的下端为具有多个切边的弧形凸起结构，并固定有用于与可更换多边旋转耗能连接件相连接的固定翼板。

9、进一步地，所述预制柱包括型钢柱，所述型钢柱的的下端焊接有横向钢板，所述连接钢板焊接在横向钢板的底面中部并向下延伸，连接钢板的上部穿过横向钢板并沿型钢柱的腹板方向焊接于型钢柱的翼板之间。

10、进一步地，所述横向钢板的四个边角均设置有用于连接复位装置的预应力索孔，横向钢板与型钢柱的翼板之间焊接有若干第四加劲肋；所述连接钢板上设置有用于与钢槽铰接的螺栓孔。

11、进一步地，所述复位装置包括上下端用于锚固在预制柱、钢质基础上的预应力索，所述预应力索外套置有橡胶筒，所述橡胶筒外套置有若干个自下而上依次叠加的复位组件，所述复位组件由两个环形碗扣式复位片开口相向扣合而成。

12、与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

13、1. 通过在可更换多边旋转耗能连接件上设置梯形开孔，削弱连接件刚度，使得削弱位置较早破坏。在水平往复作用力下通过旋转拉伸可更换多边旋转耗能连接件开孔区域间的小钢柱，充分发挥了钢材的塑性性能，大大增加了结构的耗能能力。同时，结构四角的预应力索和环形碗扣式复位片能够提供一定的恢复力。受拉侧预应力索产生向下的恢复力，受压侧预应力索退出工作，环形碗扣式复位片受压产生向上回弹力，通过预应力索的拉力和环形碗扣式复位片的回弹力对销栓产生一个力偶，抵抗小钢柱发生塑性变形时对销栓产生的力偶，不仅有利于柱体复位，还有利于小钢柱恢复变形，有利于延长耗能连接件的使用寿命。

14、2. 破坏后，采用螺栓连接的可更换多边旋转耗能连接件可以有效地解决快速更换修复问题，安装简便，施工迅速，耗能材料少，降低了成本。对破坏后的修复施工有利，提高了施工的效率，减少率施工费用。

15、3. 结构简单实用。现场安装时，可更换多边旋转耗能连接件上翼缘通过多边形侧板与预制柱螺栓连接，下翼缘和钢质基础也通过螺栓连接在一起，使带孔拼接体成为可更换的形式。通过开孔削弱连接件刚度，实现塑性铰外移，提高节点的变形能力，有效的改善了柱脚节点的抗震性能。通过预应力索、环形碗扣式复位片与橡胶筒组成的复位装置可以抵抗可更换多边旋转耗能连接件的小钢柱的塑性变形，有效延长可更换多边旋转耗能连接件的使用寿命，从而降低修复成本。

技术特征：

1.一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，包括预制柱和钢质基础，其特征在于，所述钢质基础上设置有钢槽，位于钢槽的前后侧分别设置有具有凹部的连接侧板，所述连接侧板的凹部内安装有可更换多边旋转耗能连接件，所述可更换多边旋转耗能连接件上连接有与预制柱下端固定连接的多边形侧板，所述预制柱的下端设置有与钢槽相铰接的连接钢板，位于钢质基础的四周与预制柱的下端之间设置有复位装置。

2.根据权利要求1所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，所述钢质基础包括上下设置并相连接的两层横向座板，所述钢槽由固定在上层横向座板中部的一对竖向钢板组成，所述连接侧板的凹部内固定有用于与可更换多边旋转耗能连接件相连接的多边弧形翼缘板。

3.根据权利要求2所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，位于上层的横向座板的四个边角均开设有用于连接复位装置的预应力索孔；位于一对竖向钢板的上部设置有销轴孔；所述多边弧形翼缘板上间隔设置有螺栓孔。

4.根据权利要求2或3所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，上下两层横向座板之间经若干第一加劲肋相连接，所述连接侧板与位于上层的横向座板之间经若干第二加劲肋相连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，所述可更换多边旋转耗能连接件包括呈弧形并具有多个切边的弧形钢板，所述弧形钢板上间隔设置有若干梯形开孔，弧形钢板的上下侧分别固定有连成一体的翼缘板。

6.根据权利要求5所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，所述翼缘板均间隔设置有螺栓孔，上下两翼缘板之间间隔设置有第三加劲肋。

7.根据权利要求1、2、3或6所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，所述多边形侧板包括上端用于与预制柱下端相焊接的固定钢板，所述固定钢板的下端为具有多个切边的弧形凸起结构，并固定有用于与可更换多边旋转耗能连接件相连接的固定翼板。

8.根据权利要求1、2、3或6所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，所述预制柱包括型钢柱，所述型钢柱的的下端焊接有横向钢板，所述连接钢板焊接在横向钢板的底面中部并向下延伸，连接钢板的上部穿过横向钢板并沿型钢柱的腹板方向焊接于型钢柱的翼板之间。

9.根据权利要求8所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，所述横向钢板的四个边角均设置有用于连接复位装置的预应力索孔，横向钢板与型钢柱的翼板之间焊接有若干第四加劲肋；所述连接钢板上设置有用于与钢槽铰接的螺栓孔。

10.根据权利要求1、2、3、6或9所述的一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，其特征在于，所述复位装置包括上下端用于锚固在预制柱、钢质基础上的预应力索，所述预应力索外套置有橡胶筒，所述橡胶筒外套置有若干个自下而上依次叠加的复位组件，所述复位组件由两个环形碗扣式复位片开口相向扣合而成。

技术总结
本发明涉及土木工程装配式结构节点技术，尤其涉及一种震损可修复的变形复位装配式钢结构柱脚，包括预制柱和钢质基础，所述钢质基础上设置有钢槽，位于钢槽的前后侧分别设置有具有凹部的连接侧板，所述连接侧板的凹部内安装有可更换多边旋转耗能连接件，所述可更换多边旋转耗能连接件上连接有与预制柱下端固定连接的多边形侧板，所述预制柱的下端设置有与钢槽相铰接的连接钢板，位于钢质基础的四周与预制柱的下端之间设置有复位装置。该钢结构柱脚通过开孔削弱连接件刚度,实现塑性铰外移,提高节点的变形能力,有效的改善了柱脚节点的抗震性能。

技术研发人员：颜桂云,马文祥,潘钦锋,黄莉玲
受保护的技术使用者：福建理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17