一种梁柱摩擦耗能节点的制作方法

1.本发明涉及钢结构节点技术领域，特别是一种梁柱摩擦耗能节点。


背景技术：

2.由于钢结构具有轻质、高强、抗震性能好等优点而被广泛应用于各种建筑结构中，然而建筑结构在极端荷载(如火灾、撞击、爆炸、地震等)作用下可能会由于局部破坏而引起整个结构的连续倒塌，造成人民群众的生命和财产的损失。比如福建泉州欣佳酒店倒塌事故，主要因违法违规建设、改建和加固施工导致一层某个柱子产生变形，致使建筑物坍塌，造成大量群众被困，部分群众因被困时间过长在被救出时已失去生命体征，严重危害了人民的生命安全。
3.近年来，国内外学者对梁柱节点的研究主要集中在新型节点的连接方式，如套筒式、法兰式、加强型、削弱型等，主要以高耗能和大震不倒为目标。但是由于灾害(如火灾、撞击、爆炸、地震等)的不确定性和无法预测性，灾害发生时建筑结构的倒塌是不可避免的。如公开号为cn111749336a的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点中包括固结于木梁端部或者木柱侧壁的连接件，连接件通过承力件与将木梁木柱连接，木梁与木柱垂直设置，连接件通过普通螺栓分别于木柱与木梁连接，最后在节点上下侧预留开孔处张拉形状记忆合金形成胶合木结构梁柱摩擦耗能节点；其虽然具备转动耗能装置，但是其整个的木梁结构的强度是相同的，因此，当梁柱节点遭遇极强的振动发生破坏时，立柱倒塌的方向是不可预测的，人们无法根据结构倒塌方向进行躲避，对人民的生命安全和财产安全造成威胁。又如公开号为cn111335465a的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构及拼装方法中的混凝土梁中的各个部分的强度是一致的，同样无法立柱的倒塌方向，人们无法根据结构倒塌方向进行躲避。为了解决上述问题，本发明提供一种梁柱摩擦耗能节点，来解决无法判断梁柱节点结构倒塌方向的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种梁柱摩擦耗能节点，使得避难人员对于整体结构的倒塌方向做出针对性的躲避，达到提高避难人员生存率的目的。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种梁柱摩擦耗能节点，包括耗能装置以及垂直连接的h型横梁和h型立柱，所述横梁包括从远离所述立柱的一端依次连接的第一梁段、第二梁段和第三梁段，所述耗能装置包括安装在所述第二梁段上的摩擦组件和安装在所述第三梁段上的摩擦筒，所述摩擦组件设置在所述摩擦筒内并与所述摩擦筒摩擦连接，所述摩擦组件和所述摩擦筒之间的摩擦用于消耗来自所述横梁和所述立柱的振动，所述第二梁段的屈服点低于所述第一梁段和第三梁段的屈服点。
7.优选地，所述摩擦组件和所述摩擦筒分别与所述第二梁段腹板和所述第三梁段腹板垂直，所述摩擦组件包括第一摩擦片、第二摩擦片和安装在所述第二梁段腹板上的连接
板，所述连接板与所述第二梁段腹板处于同一平面内，所述摩擦筒上开设有安装缝，所述连接板设置在所述安装缝内，所述第一摩擦片和所述第二摩擦片分别位于所述连接板两侧，所述第一摩擦片和所述第二摩擦片分别与所述摩擦筒摩擦连接。
8.优选地，所述摩擦筒安装缝两侧的尺寸相同，所述第一摩擦片和所述第二摩擦片的尺寸与所述摩擦筒安装缝两侧的尺寸相同。
9.优选地，所述连接板完全设置在所述摩擦筒内，所述连接板的截面尺寸与所述摩擦筒的截面尺寸相同。
10.优选地，所述连接板的中部开设有第一通孔，所述连接板的边缘区域开设有第二通孔，所述第一摩擦片与第一通孔对应的位置开设有与第一通孔孔径相同的第三通孔，所述第一摩擦片与第二通孔对应的位置开设有与第二通孔孔径相同的第四通孔，所述第二摩擦片与第一通孔对应的位置开设有与第一通孔孔径相同的第五通孔，所述第二摩擦片与第二通孔对应的位置开设有与第二通孔孔径相同的第六通孔，若干螺栓分别依次贯穿第六通孔、第二通孔和第四通孔和依次贯穿第五通孔、第一通孔和第三通孔对所述第一摩擦片、连接板以及第二摩擦片进行固定连接。
11.优选地，所述第二通孔、第四通孔和第六通孔分别均匀布置在所述连接板、第一摩擦片和第二摩擦片上的边缘区域。
12.优选地，所述连接板和所述第二梁段腹板之间以及所述摩擦筒和所述第三梁段腹板之间均为焊接，所述第二梁段翼板与第一梁段翼板以及第三梁段翼板之间均为焊接。
13.优选地，所述连接板表面设置有摩擦材料层。
14.优选地，所述第二梁段的长度为30cm至40cm，所述第三梁段的长度为20cm至30cm。
15.优选地，所述h型横梁和h型立柱均为h型钢梁。
16.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.1.本发明中的梁柱摩擦耗能节点结构当发生小的振动时，通过摩擦筒与摩擦组件之间的摩擦完成对振动能的消耗；当发生大的振动时，横梁会发生变形，摩擦组件与摩擦筒之间发生转动摩擦耗能；当发生剧烈振动时，低屈服点的第二梁段首先发生破坏，整体结构会朝向第二梁段的方向倾斜发生连续倒塌，使得避难人员根据整体结构的倒塌方向做出针对性的躲避，进而提高避难人员的生存率。
18.2.本发明中摩擦组件和摩擦筒分别与第二梁段腹板和第三梁段腹板垂直，摩擦组件包括第一摩擦片、第二摩擦片和安装在第二梁段腹板上的连接板，连接板与所述第二梁段腹板处于同一平面内，摩擦筒上开设有安装缝，连接板设置在安装缝内，第一摩擦片和第二摩擦片分别位于连接板两侧，第一摩擦片和第二摩擦片分别与摩擦筒摩擦连接；当梁柱摩擦耗能节点受到振动时，位于连接板上的第一摩擦片和第二摩擦片会以连接板所在平面的中心为轴与摩擦筒发生转动摩擦耗能，此外，由于连接板设置于安装缝中，且第一摩擦片和第二摩擦片安装在连接板两侧，即第二梁段与第三梁段腹板处的连接变相的形成了t字形结构，其相对于连接板设置在摩擦筒外部，摩擦片设置在摩擦筒内部的形式，具有稳定性强的特点，保证横梁本身的连接强度不受影响。
19.3.本发明中摩擦筒安装缝两侧的尺寸相同，第一摩擦片和第二摩擦片的尺寸与摩擦筒安装缝两侧的尺寸相同，第一摩擦片和第二摩擦片完成对摩擦筒的满铺状态，使得第一摩擦片和第二摩擦片与摩擦筒的接触面积达到最大，当第一摩擦片和第二摩擦片发生转
动时，所消耗的振动能最多，具有快速消耗振动能的效果；同时，第一摩擦片和第二摩擦片的尺寸相同，保证了第一摩擦片和第二摩擦片在摩擦筒内耗能的均匀性，在进行摩擦耗能时，摩擦力会均匀分布在第一摩擦片、第二摩擦片以及摩擦筒的表面，不会产生摩擦力集中在某一区域或者某一侧，导致该部分的摩擦片或者摩擦筒的摩擦耗能功能丧失，影响整体梁柱节点结构的稳定性。
20.4.本发明中连接板完全设置在摩擦筒内，连接板的截面尺寸与摩擦筒的截面尺寸相同，从而完成了对摩擦筒的分隔，保证了安装在连接板两侧的第一摩擦片和第二摩擦片与连接板完全贴合，第一摩擦片和第二摩擦片之间的空隙会被连接板封堵，使得连接板、第一摩擦片和第二摩擦片形成一个没有空隙的整体，从而加强了连接板、第一摩擦片和第二摩擦片三者连接的稳定性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.附图1为梁柱摩擦耗能节点结构示意图；
23.附图2为第一梁段和第二梁段结构示意图；
24.附图3为第三梁段和摩擦筒结构示意图；
25.附图4为第一摩擦片结构示意图；
26.附图5为第二摩擦片结构示意图；
27.其中，1、第一梁段；2、第二梁段；3、第三梁段；4、摩擦筒；5、第一摩擦片；6、第二摩擦片；7、螺栓；8、立柱；9、第一通孔；10、连接板；11、第二通孔；12、安装缝；13、第三通孔；14、第四通孔；15、第六通孔；16、第五通孔。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明的目的是提供一种梁柱摩擦耗能节点，使得避难人员对于整体结构的倒塌方向做出针对性的躲避，达到提高避难人员生存率的目的。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.请参考图1，一种梁柱摩擦耗能节点，包括耗能装置以及垂直连接的h型横梁和h型立柱8，所述横梁包括从远离所述立柱8的一端依次连接的第一梁段1、第二梁段2和第三梁段3，所述耗能装置包括安装在所述第二梁段2上的摩擦组件和安装在所述第三梁段3上的摩擦筒4，所述摩擦组件设置在所述摩擦筒4内并与所述摩擦筒4摩擦连接，所述摩擦组件和所述摩擦筒4之间的摩擦用于消耗来自所述横梁和所述立柱8的振动，所述第二梁段2的屈
服点低于所述第一梁段1和第三梁段3的屈服点；本发明中的梁柱摩擦耗能节点结构当发生小的振动时，通过摩擦筒4与摩擦组件之间的摩擦完成对振动能的消耗；当发生大的振动时，横梁会发生变形，摩擦组件与摩擦筒4之间发生转动摩擦耗能；当发生剧烈振动时，低屈服点的第二梁段2首先发生破坏，整体结构会朝向第二梁段2的方向倾斜发生连续倒塌，使得避难人员根据整体结构的倒塌方向做出针对性的躲避，进而提高避难人员的生存率。
32.参考图1至5，摩擦组件和摩擦筒4分别与第二梁段腹板和第三梁段3腹板垂直，摩擦组件包括第一摩擦片5、第二摩擦片6和安装在第二梁段腹板上的连接板10，连接板10与所述第二梁段腹板处于同一平面内，摩擦筒4上开设有安装缝12，连接板10设置在安装缝12内，第一摩擦片5和第二摩擦片6分别位于连接板两侧，第一摩擦片5和第二摩擦片6分别与摩擦筒4摩擦连接；当梁柱摩擦耗能节点受到振动时，位于连接板10上的第一摩擦片5和第二摩擦片6会以连接板10所在平面的中心为轴与摩擦筒4发生转动摩擦耗能，此外，由于连接板10设置于安装缝12中，且第一摩擦片5和第二摩擦片6安装在连接板10两侧，即第二梁段与第三梁段腹板处的连接变相的形成了t字形结构，其相对于连接板10设置在摩擦筒4外部，摩擦片设置在摩擦筒4内部的形式，具有稳定性强的特点，进而保证横梁本身的连接强度不受影响。
33.参考图3至5，摩擦筒4安装缝12两侧的尺寸相同，第一摩擦片5和第二摩擦片6的尺寸与摩擦筒4安装缝12两侧的尺寸相同，第一摩擦片5和第二摩擦片6完成对摩擦筒4的满铺状态，使得第一摩擦片5和第二摩擦片6与摩擦筒4的接触面积达到最大，当第一摩擦片5和第二摩擦片6相对摩擦筒4发生转动时，所消耗的振动能最多，具有快速消耗振动能的效果；同时，第一摩擦片5和第二摩擦片6的尺寸相同，保证了第一摩擦片5和第二摩擦片6在摩擦筒4内耗能的均匀性，在进行摩擦耗能时，摩擦力会均匀分布在第一摩擦片5、第二摩擦片6以及摩擦筒4的表面，不会产生摩擦力集中在某一区域或者某一侧，导致该部分的摩擦片或者摩擦筒4的摩擦耗能功能丧失，影响整体梁柱节点结构的稳定性。
34.参考图1，连接板10完全设置在摩擦筒4内，连接板10的截面尺寸与摩擦筒4的截面尺寸相同，从而完成了对摩擦筒4的分隔，保证了安装在连接板10两侧的第一摩擦片5和第二摩擦片6与连接板10完全贴合，且第一摩擦片5和第二摩擦片6之间的空隙会被连接板10封堵，使得连接板10、第一摩擦片5和第二摩擦片6形成一个没有空隙的整体，从而加强了连接板10、第一摩擦片5和第二摩擦片6三者连接的稳定性。
35.参考图1至5，连接板10的中部开设有第一通孔9，连接板10的边缘区域开设有第二通孔11，第一摩擦片5与第一通孔9对应的位置开设有与第一通孔9孔径相同的第三通孔13，第一摩擦片5与第二通孔11对应的位置开设有与第二通孔11孔径相同的第四通孔14，第二摩擦片6与第一通孔9对应的位置开设有与第一通孔9孔径相同的第五通孔16，第二摩擦片6与第二通孔11对应的位置开设有与第二通孔11孔径相同的第六通孔15，若干螺栓7分别依次贯穿第六通孔15、第二通孔11和第四通孔14和依次贯穿第五通孔16、第一通孔9和第三通孔13对所述第一摩擦片5、连接板10以及第二摩擦片6进行固定连接，最终完成第一摩擦片5、连接板10和第二摩擦片6三者之间的固定，此外，当第一摩擦片5和第二摩擦片6需要更换时，只需将螺栓7进行拆卸，然后取出第一摩擦片5和第二摩擦片6进行更换即可，操作简单方便。
36.参考图3至5，第二通孔11、第四通孔14和第六通孔15分别均匀布置在连接板10、第
一摩擦片5和第二摩擦片6上的边缘区域，均匀布置的方式使得第一摩擦片5、连接板10和第二摩擦片6的加固更加的全面均匀，进而保证了。
37.进一步的，连接板10和第二梁段腹板之间以及摩擦筒4和第三梁段腹板之间均为焊接，第二梁段翼板与第一梁段1翼板以及第三梁段翼板之间均为焊接，保证第一梁段1、第二梁段2和第三梁段3的连接强度。
38.进一步的，连接板10表面设置有摩擦材料层，使得第一摩擦片5和第二摩擦片6与连接板10之间本身就具备一定的摩擦耗能性能，当遇到振动时，第一摩擦片5和第二摩擦片6与连接板10可以进行一定的摩擦耗能，进一步增强了梁柱摩擦耗能节点耗能的能力。
39.进一步的，第二梁段2的长度为30cm至40cm，第三梁段3的长度为20cm至30cm，屈服点低的第二梁段2长度在30cm至40cm时为最佳的长度选择，在满足摩擦耗能的前提下，最小的占用横梁的梁段，将屈服点的第二梁段2的长度控制在最小，保证横梁本身的强度；当遇到剧烈振动时，第二梁段2为横梁的断裂位置，因此，第三梁段3的长度即为横梁断裂处距离立柱8的位置，第三梁段3的长度在满足摩擦筒安装的前提下，尽可能小的缩减，来保证立柱8倒塌后，位于立柱8上的第三梁段3的长度最短，减少对被困人员的伤害。
40.进一步的，h型横梁和h型立柱8均为h型钢梁。
41.本发明中梁柱摩擦耗能节点的耗能过程如下：
42.当发生小的振动时，通过摩擦筒4与摩擦组件之间的摩擦完成对振动能的消耗；当发生大的振动时，横梁会发生变形，摩擦组件与摩擦筒4之间发生转动摩擦耗能；当发生剧烈振动时，低屈服点的第二梁段2首先发生破坏，整体结构会朝向第二梁段2的方向倾斜发生连续倒塌。
43.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
44.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。