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一种应用于装配式 混凝土 框架结构的消能减震节点

阅读：499发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，属于建筑结构技术领域和结构减震领域，该节点为铰接节点，由连接钢板，销轴及垫板组成，连接钢板可以以销轴为圆心转动，增加的节点的变形能力，垫板与钢板之间设置有聚四氟乙烯，防止节点摩擦受损，销轴上下方安装有消能减震装置，金属橡胶为主要减震构件，金属橡胶放置在衬套内，梁上设置有挤压板，可通过挤压板挤压金属橡胶和金属橡胶与衬套间的摩擦来消耗地震产生的部分能量。本发明结构简单，各零件和配件均可在工厂预制，便于更换，经济合理，减震的防护效果较好，安全系数较高，结构耐久性好，可长期使用。，下面是一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于：柱(1)内预埋两片连接钢板A(3)，其上设置有销轴孔A(4)，梁(2)两端各预埋两片连接钢板B(6)，其上设置有销轴孔B(7)，装配时将连接钢板A(3)和连接钢板B(6)对齐后用销轴(5)穿过销轴孔A(4)和销轴孔B(7)形成铰接，连接钢板A(3)和连接钢板B(6)中间的间隙填以圆形钢板作垫板(8)，消能减震装置设置于销轴(5)的上方与下方，该装置由上衬套(10)，下衬套(11)，上金属橡胶(12)，下金属橡胶(13)，上挤压板(14)，下挤压板(15)，上支撑板(16)和下支撑板(17)组成，其中上衬套(10)与下衬套(11)一端通过预埋件与柱(1)相连，另一端开口形成空心长方体，上衬套(10)与下衬套(11)内部分别固定有上金属橡胶(12)和下金属橡胶(13)，上挤压板(14)和下挤压板(15)设置于梁(2)端，上挤压板(14)后面有两块上支撑板(16)支撑，下挤压板(15)后面有两块下支撑板(17)支撑，且上挤压板(14)和下挤压板(15)分别于与上金属橡胶(12)和下金属橡胶(13)接触。
2.根据权利要求1所述的一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于：所述柱(1)为预制柱，一端设置插筋，另一端设置孔洞，将上层柱的插筋插入下层柱的孔洞内，孔洞灌浆使插筋与下层柱形成整体，中间预留200mm高度的空间。
3.根据权利要求1所述的一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于：连接钢板A(3)固定在上述预留的200mm高度的空间内，后灌注现浇混凝土(18)。
4.根据权利要求1所述的一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于：梁(2)为预制梁，连接钢板B(6)预埋在梁的两端。
5.根据权利要求1所述的一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于：所述垫板(8)的厚度使其填满于相邻的连接钢板A(3)或连接钢板B(6)之间的空隙，垫板与连接钢板A(3)和连接钢板B(6)之间设置聚四氟乙烯(9)。
6.根据权利要求1所述的一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于：上金属橡胶(12)和下金属橡胶(13)是一种由金属丝压制而成的物质，通过螺栓分别固定在上衬套(10)和下衬套(11)内，上衬套(10)和下衬套(11)均为空心长方体形状，上金属橡胶(12)和下金属橡胶(13)均分别充满于相应的空心长方体，且分别伸出上衬套(10)和下衬套(11)2cm及以上长度。
7.根据权利要求1所述的一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于：上挤压板(14)和下挤压板(15)分别与上金属橡胶(12)和下金属橡胶(13)接触，但接触面不设连接件。

说明书全文

一种应用于装配式混凝土 框架结构的消能减震节点

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑结构技术领域和结构减震领域，具体为一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点。

背景技术

[0002] 地震是一种破坏力极大的灾害，在海底或海滨地区发生强烈的地震能引起海啸，在大陆地区发生强烈的地震会引发滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害，严重危害人类的生命。因此，提高建筑物的抗震能力尤为重要。

[0003] 装配式结构是我国建筑结构发展的重要方向之一，其具有工期短、施工强度低、机械化程度高、保温性能好等优点，因此装配式结构越来越受到国内外工程师的青睐。在框架结构中，梁柱节点负责分配内力，保证结构的完整性，并且很容易成为地震作用下的薄弱部位，容易破坏。鉴于现在对建筑物的抗震能力要求越来越高，装配式节点一直是一个亟待解决的难题。目前装配式梁柱节点多采用灌浆筒连接、预应力插筋、型钢连接等方式，施工过程复杂且成本较高。此类节点的连接形式多为刚接，受力复杂，变形能力小，在较强的地震作用下容易发生开裂。由于框架能否保持完整性取决于梁柱节点产生大变形后的变形能力，因此铰接节点是一个不错的选择。铰接节点不传递弯矩，受力简单，且梁可以自由转动，增大了节点的变形能力。在此基础上，在梁柱之间增加消能装置可提高铰接节点的耗能能力。节点耗能能力的增强意味着节点抗震性能的提高，意味着节点可以达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震要求。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提出一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点。该节点为铰接节点，大大增加了节点的变形能力；此外，还在梁柱之间增加了两个耗能装置，其结构简单，耗能效率高，能量损失较小，能有效提高结构的安全性和耐久性。

[0005] 柱内预埋两片连接钢板A，其上设置有销轴孔A，梁两端各预埋两片连接钢板B，其上设置有销轴孔B，装配时将连接钢板A和连接钢板B对齐后用销轴穿过销轴孔A和销轴孔B形成铰接。为固定梁、柱的位置，保证该铰接节点转动时不让两者发生相对滑动，连接钢板A和连接钢板B中间的间隙填以圆形钢板作垫板。消能减震装置设置于铰接销轴的上方与下方，该装置由上衬套，下衬套，上金属橡胶，下金属橡胶，上挤压板，下挤压板，上支撑板和下支撑板组成，其中上衬套与下衬套一端通过预埋件与柱相连，另一端开口形成空心长方体，在该空心长方体中分别固定有上金属橡胶和下金属橡胶，上挤压板和下挤压板设置于梁端，上挤压板后面有两块上支撑板支撑，下挤压板后面也有两块下支撑板支撑。且在静止状态时，上挤压板和下挤压板分别于与上金属橡和下金属橡胶接触，但它们之间没有任何固定连接。

[0006] 柱为预制柱，一端设置插筋，另一端设置孔洞，将上层柱的插筋插入下层柱的孔洞内，孔洞灌浆使插筋与下层柱形成整体，中间预留200mm高度的空间。与现浇柱相比，预制柱在工厂预制好，在现场可直接安装，施工方便，且能缩短施工周期。预留的200mm空间是为了方便后续构件的安装。

[0007] 连接钢板A固定在上述预留的200mm高度的空间内后灌注现浇混凝土。

[0008] 梁为预制梁，连接钢板B预埋在梁的两端。

[0009] 装配时将连接钢板A和连接钢板B对齐，它们是交错排布的，两种连接钢板之间有空隙。垫板的厚度使其填满于相邻的连接钢板A或连接钢板B之间的空隙，在垫板与连接钢板A和连接钢板B之间设置聚四氟乙烯。垫板起到隔离相邻连接钢板的作用，防止连接钢板之间相互挤压摩擦，导致节点的转动能力下降，聚四氟乙烯可以减小垫板和连接钢板之间的摩擦，防止节点在转动过程中发生摩擦破坏。

[0010] 上金属橡胶和下金属橡胶是一种由金属丝压制而成的物质，通过螺栓分别固定在上衬套和下衬套内，上衬套和下衬套均为空心长方体形状，上金属橡胶和下金属橡胶均分别充满于相应的空心长方体，且分别伸出上衬套和下衬套2cm及以上长度。金属橡胶既有金属的固有特性，又具有类似于橡胶一样的弹性，耐高温和耐低温的能力均较强，选择不同的金属还可以耐腐蚀，且无老化的可能，是传统橡胶理想的替代品。金属橡胶受到振动激励或冲击时其内部的金属丝会发生弹性变形，变形达到临界值时，金属丝之间开始相互接触，继而发生摩擦、挤压并耗散大量能量。当地震力来临导致节点发生转动时，金属橡胶会受到挤压板的挤压从而发生压缩变形，将地震产生的部分能量转化为橡胶的弹性势能，衬套可防止金属橡胶向外膨胀，同时金属橡胶和衬套内壁发生摩擦，可将地震产生的部分能量转化为摩擦产生的热能，从而达到消能减震的目的。金属橡胶通过螺栓固定在衬套内，其作用为防止金属橡胶从衬套内脱落。

[0011] 上挤压板和下挤压板分别与上金属橡胶和下金属橡胶接触，但接触面不设连接件。挤压板的作用为挤压金属橡胶，使其发生变形，从而将地震产生的部分能量转化为因变形产生的弹性势能和因摩擦产生的热能，以此来消能减震。挤压板后方设置两块支撑板，其作用为防止挤压板在外力的作用下断裂。

[0012] 上述消能减震节点工作过程1如下：

[0013] 当地震力使节点中的连接钢板B6以销轴5为圆心向上转动时，梁2也向上转动，带动上挤压板14向左转动，挤压上金属橡胶12，上金属橡胶12的变形可以消耗地震产生的部分能量，此时下挤压板15与下金属橡胶13脱开，下金属橡胶13不发生变形。

[0014] 上述消能减震节点工作过程2如下：

[0015] 当地震力使节点中的连接钢板B6以销轴5为圆心向下转动时，梁2也向下转动，带动下挤压板15向左移动，挤压下金属橡胶13，下金属橡胶13的变形可以消耗地震产生的部分能量，此时上挤压板14与上金属橡胶12脱开，上金属橡胶12不发生变形。

[0016] 本发明具有如下优点：(1)此节点不传递弯矩，受力简单；(2)当地震力作用在框架结构上时，梁可以自由转动，提高了节点的变形能力；(3)钢板与垫板之间设置聚四氟乙烯，减小了摩擦阻力；(4)梁柱之间设置了减震装置，增加了节点的耗能能力。

[0017] 此外，本节点结构简单，各零部件和配件均可在工厂预制加工，便于更换，经济合理。采用这种消能减震节点可保证减震的防护效果更好，安全系数更高，结构耐久性高，可长期使用。附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1：装配式混凝土框架结构的消能减震节点整体结构示意图；

[0020] 图2：铰接节点俯视图；

[0021] 图3：衬套与金属橡胶连接示意图；

[0022] 图4：垫板示意图；

[0023] 图5：梁柱与连接钢板连接示意图；

[0024] 图6：挤压板与支撑板等轴测示意图；

[0025] 图7：工作过程1示意图；

[0026] 图8：工作过程2示意图；

[0027] 图9：消能减震装置的墙内封堵图。

[0028] 在图1～图9中，1为柱；2为梁；3为连接钢板A；4为销轴孔A；5为销轴；6为连接钢板B；7为销轴孔B；8为垫板；9为聚四氟乙烯；10为上衬套；11为下衬套；12为上金属橡胶；13为下金属橡胶；14为上挤压板；15为下挤压板；16为上支撑板；17为下支撑板，18为现浇混凝土。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

[0030] 图1是按照本发明的应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点的整体示意图。如图1，本消能减震节点主要包括连接钢板A3，连接钢板B6，销轴5，上衬套10，下衬套11，上金属橡胶12，下金属橡胶13，上挤压板14，下挤压板15等，其中连接钢板B6可沿销轴5转动，增加了节点的变形能力，金属橡胶可将地震产生的部分能量转化为摩擦产生的热能和橡胶的弹性势能，从而达到消能减震的目的。本发明提供的一种应用于装配式混凝土框架结构的消能减震节点，其特征在于具体实施步骤如下：

[0031] (1)将柱1分成两部分在工厂预制好，一部分插上插筋，一部分预留孔洞，同时也将梁预制好，预留两个孔道；

[0032] (2)将插筋插入孔洞内，两部分柱中间预留200mm 浇注混凝土，同时将两片预制好的连接钢板A3插入现浇混凝土18中；

[0033] (3)将预制好的连接钢板B6插入梁上预留的两个孔道，并浇注混凝土固定；

[0034] (4)将垫板8的两侧粘贴上聚四氟乙烯9；

[0035] (5)将连接钢板A3和连接钢板B6上的孔洞对齐，相邻两钢板之间放上垫板8，用销轴5将连接钢板A3，连接钢板B6和垫板8固定；

[0036] (6)将上衬套10和下衬套11在工厂内预制好，将上金属橡胶12和下金属橡胶13分别用螺栓固定在上衬套10和下衬套11内部，将上衬套10和下衬套11通过预埋件连接在柱上；

[0037] (7)将在工厂预制好的上挤压板14和下挤压板15通过预埋件安装在梁2上，并保证上挤压板14和下挤压板15分别与上金属橡胶12和下金属橡胶13接触。

[0038] (8)将上支撑板16和下支撑板17在工厂预制好，通过预埋件固定在梁2上，并将上支撑板16与上挤压板14，下支撑板17与下挤压板15焊接相连。

[0039] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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