[发明专利]一种震后可恢复功能的钢框架预制预应力梁柱节点

说明书

技术领域：

本发明专利涉及一种钢结构节点，尤其是建筑结构领域应用的一种震后可恢复功能的钢框架预制预应力梁柱节点。 

背景技术

钢框架梁柱节点刚接节点广泛应用于抗震钢结构中，传统的钢框架梁柱刚接节点分为两种形式，第一种为栓焊混合连接，这种连接方式为梁翼缘与钢柱翼缘采用工地焊接，梁腹板与拼接板通过高强螺栓连接，拼接板与钢柱翼缘工厂焊接；第二种为焊接短梁式，这种连接形式为短梁与钢柱在工厂全焊连接，短梁与框架梁在工地栓焊混合连接或全栓连接。但是这两种梁柱节点震后因梁端焊缝得不到保护容易发生脆性破坏，近年来广泛研究的加强和削弱等改进型钢框架梁柱节点能够达到强震时塑性铰外移的目的，保护了梁端焊缝而不发生脆性破坏，但在强震过后，钢框架都会产生较大的残余变形，结构和构件变形较大，震后难以修复或修复成本大大增加。人们重新审视并寻求更好的结构体系，提出了可恢复功能的钢框架梁柱节点的结构体系，其基本构成包括框架梁、柱、预应力构件和耗能装置，其中框架梁通过水平设置的预应力拉索和框架柱连接在一起。当地震作用达到一定程度时，梁柱的接触面张开，耗能装置耗能，从而避免了梁柱等主体构件的损坏。地震作用后，结构在预应力作用下恢复到原先的竖向位置。研究表明这种震后可恢复功能的钢框架体系克服了传统钢结构梁柱节点和改进型梁柱节点的不足，能够避免现场焊接，发挥预应力钢 结构的优势，在强震发生后控制结构损伤，减少或消除结构残余变形，震后结构容易修复。但是现有可恢复功能钢框架体系中需要现场张拉预应力拉索，不但会增加钢框架的施工难度，而且延长钢框架的施工时间，因此在一定程度上阻碍了可恢复功能钢框架结构体系在实际工程中的应用。 

发明内容

本发明的目的在于克服了传统钢框架梁柱节点、改进型梁柱节点和现有震后可恢复功能的钢框架梁柱连接节点的上述缺陷，提出了一种新型震后可恢复功能的钢框架预制预应力梁柱节点，该节点具有良好的抗震性能，在中震或大震后结构可以恢复原有功能。同时实现了现场无需张拉预应力拉索，只需像普通钢梁一样采用焊接短梁式即采用螺栓和焊缝混合连接或全螺栓连接方法将两短梁段与中间梁段连接，从而减小了施工难度，提高了施工质量且减少了施工时间。 

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案： 

一种震后可恢复功能的预制预应力钢框架梁柱节点，包括钢框架柱和钢框架柱之间的短梁段、梁柱连接装置和耗能装置；所述钢框架柱包括钢柱1、焊接在钢柱1与短梁段翼缘5齐平位置的柱加劲肋2和焊接在钢柱1翼缘外侧与梁对应位置的柱加强板3；所述短梁段包括短梁段腹板4和焊接在短梁段腹板边缘的短梁段翼缘5及连接在短梁段端部上、下翼缘位置的短梁段翼缘加强板6；所述梁柱连接装置包括沿着短梁段腹板4横向布置的短梁段腹板加劲肋7、预应力拉索8和位于钢柱翼缘与短梁接触位置的梁端顶板9；所述耗能装置包括 位于短梁段腹板4端部两侧的槽钢10和用于穿过短梁段腹板4将两侧的槽钢10连接起来的高强度螺栓11；柱加强板3与短梁段腹板加劲肋7之间沿短梁段腹板4穿施加了预应力的预应力拉索8，通过预应力拉索8将短梁段与框架柱连接在一起，形成震后可恢复功能的预制预应力钢框架梁柱节点。 

所述槽钢10与短梁段腹板4之间夹有用来保证摩擦系数的黄铜片，或其他保证摩擦系数的措施。 

所述钢柱1可以是H型、箱型截面或其他型式柱。 

所述短梁段腹板4通过腹板拼接板14和高强螺栓15与中间梁段腹板12连接，短梁段翼缘5通过梁翼缘拼接板16和高强螺栓15与中间梁段翼缘13连接，或通过焊缝与中间梁段翼缘13连接。 

所述钢框架柱和短梁段采用Q235、Q345普通强度等级钢材或采用Q420以上高性能钢材。 

所述连接装置中短梁段腹板加劲肋7采用加强刚度的措施。 

所述的预制预应力钢框架梁柱节点的加工工艺，步骤如下： 

1）将柱加劲肋2和柱加强板3焊于钢柱1与梁翼缘齐平位置； 

2）将两槽钢10和梁端顶板9焊于钢柱1翼缘内侧； 

3）将短梁段翼缘加强板6焊于短钢梁翼缘5与钢柱连接端上、下翼缘位置； 

4）将两短梁段腹板加劲肋7焊于短梁段腹板4上； 

5）在短梁段腹板4与高强度螺栓11对应位置设置长孔，两槽钢10与短梁段腹板4通过高强度螺栓11连接； 

6）在柱加强板3与短梁段腹板加劲肋7之间沿短梁段腹板4穿预应力拉索8，对拉索施加预应力，通过预应力拉索8将短梁段与框架柱连接在一起，形成震后可恢复功能的预制预应力钢框架梁柱节点。