[发明专利]一种自紧式可更换梁柱节点及钢结构

说明书

本公开涉及一种自紧式可更换梁柱节点及钢结构，属于建筑结构振动控制技术领域，该节点包括钢柱上的悬臂段、钢梁以及连接钢柱和悬臂段的腹板连接板，腹板连接在长度方向的一端设有一个通孔，紧固件穿过所述通孔将腹板连接板和悬臂段固定在一起，紧固件与腹板上的通孔之间设有自紧装置，自紧装置包括相互啮合形成圆柱体的第一圆柱凸轮和第二圆柱凸轮，第一圆柱凸轮设置在腹板连接板上，第一圆柱凸轮和第二圆柱凸轮上设有与所述通孔同轴线的中心孔，紧固件穿过所述中心孔和通孔。该节点转动过程中依靠腹板连接板上两个啮合圆柱凸轮的定向挤压增加腹板连接板作用在摩擦片上的压力以减少由于高强螺栓预拉力损失和摩擦片磨损而引起的耗能能力的降低。

技术领域

本公开属于建筑结构防震技术领域，具体是涉及一种自紧式可更换梁柱节点及钢结构。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

建筑结构抗震设计要求满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标要求，但往往会导致结构在大震作用下产生较大的残余变形而丧失使用功能，无法修复只能拆除重建，造成巨大的浪费。随着社会的发展和人们对建筑物使用要求的不断提高，一种新的抗震设计理念被提出-可恢复功能结构。可恢复功能防震结构是一种在震后无需修复或稍加修复就可恢复其使用功能的结构体系，该结构将自复位装置、可更换装置、附加耗能装置等相关技术与结构主体相结合。当结构遭遇地震作用时可以通过结构的摇摆、构件的塑性变形、阻尼装置的阻尼特性等耗散地震能量。

近年来，可更换梁柱节点成为可恢复功能防震结构的研究热点之一。从耗能形式来看，一些学者在结构延性耗能的基础上引入新的耗能机制，包括附加阻尼装置、预应力装置等，这种构造措施可以提高节点的延性和耗能能力，但在节点域外附加耗能装置会对室内空间的使用产生影响。除此之外，可以通过在节点中引入摩擦耗能装置来提高节点的耗能能力，但在往复荷载作用下由于高强螺栓的预拉力损失以及摩擦片的磨损，其耗能能力逐渐降低，此外采用摩擦耗能装置在损伤后的可更换性还有待深入研究；当结构受力较大而导致板件屈服时，结构的薄弱部位容易因应力集中而产生残余变形，其中螺栓孔边缘处尤为显著，如何应对该种问题还值得探讨。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种自紧式可更换梁柱节点及钢结构。该节点转动过程中依靠腹板连接板上两个啮合圆柱凸轮的定向挤压增加腹板连接板作用在摩擦片上的压力，以减少由于高强螺栓预拉力损失和摩擦片磨损而引起的耗能能力的降低。

本公开至少一实施例提供了一种自紧式可更换梁柱节点，包括钢柱上的悬臂段、钢梁以及连接钢柱和悬臂段的腹板连接板，腹板连接板在长度方向的一端设有一个通孔，紧固件穿过所述通孔将腹板连接板和悬臂段固定在一起，

所述紧固件与腹板上的通孔之间设有自紧装置，所述自紧装置包括相互啮合形成圆柱体的第一圆柱凸轮和第二圆柱凸轮，第一圆柱凸轮设置在腹板连接板上，第一圆柱凸轮和第二圆柱凸轮上设有与所述通孔同轴线的中心孔，紧固件穿过所述中心孔和通孔。

进一步地，还包括第二圆柱凸轮相连接的紧固件，紧固件的表面在圆周方向设有多个螺栓孔，在所述腹板连接板设有与所述螺栓孔相对应的椭圆孔。

进一步地，紧固件为三角体，与第二圆柱凸轮焊接在一起，所述紧固件的中心位置设有通孔。

进一步地，第一圆柱凸轮焊接在腹板连接板。

进一步地，钢梁与钢柱相连接的端部被切割成与钢柱的悬臂段上腹板同高度的竖直连接段，在所述竖直连接段的上端和下端分别固定连接强化后的翼缘，强化处理后的翼缘上表面与钢柱悬臂段翼缘的上表面平齐，强化后的翼缘上设有螺栓孔。

进一步地，强化处理后的翼缘长度方向的一端设有U型卡槽，所述U槽卡入钢梁的腹板中，强化处理后的翼缘上表面与钢梁翼缘底面通过焊缝连接。

进一步地，强化后的翼缘与钢梁的腹板和翼缘焊接。