一种二阶耗能梁柱节点的制作方法

1.本实用新型属于梁柱节点技术领域，特别涉及一种二阶耗能梁柱节点。


背景技术：

2.装配式混凝土结构是指各个构件按照标准尺寸在工厂提前预制好，再运输至现场直接拼装成建筑结构；装配式混凝土结构具有施工工期短、生产效率高、节能环保及质量优良等优点；由于装配式建筑节点连接处的抗震性能较差从而影响结构整体的使用性能；目前，学者们和工程师致力研究如何安全、高效、可靠的提高装配式结构节点连接处的抗震性能，避免重要结构的损伤和破坏。
3.传统的装配式混凝土结构为了使结构整体的力学性能与现浇结构相近，常规做法是梁、柱预制，节点现浇；但这种传统的混凝土现浇技术，施工现场需要大量的混凝土湿作业，无法满足装配式建筑节能环保、生产效率高的发展理念。
4.随着装配式建筑的发展，干式连接技术符合未来装配式建筑工业化发展的趋势，有试验表明现有的干式连接技术能够保证节点连接区域的刚度和承载力，受力可靠，且符合“强节点、弱构件”的设计理念，但也存在一些不足之处：(1)梁、柱干式连接节点的耗能能力比现浇节点差，且未考虑设计多阶段耗能；在中、大震中不能有效地吸收地震输入的能量，容易发生结构损伤或破坏；(2)设计时未考虑连接节点的震后修复和更换，地震后结构会产生不同程度的损伤，需要花费大量的人工、成本去检测加固节点，或是推倒重建。若能设计出一种能够耗能能力较好，且易于更换的梁柱节点连接键，可以节省人工、成本。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种二阶耗能梁柱节点，以解决现有的梁柱节点未考虑多阶段耗能，无法有效吸收地震能量，易发生结构损伤或破坏。
6.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.本实用新型提供了一种二阶耗能梁柱节点，包括预制柱、预制梁及耗能连接件，耗能连接件的一端与预制柱连接，另一端与预制梁连接；耗能连接件包括柱端板、梁端板、柱端凹槽板、梁端凹槽板、耗能板、柱端连接板及梁端连接板；
8.柱端板固定设置在预制柱上，梁端板固定设置在预制梁的梁端部；柱端凹槽板固定设置在柱端板的中部，梁端凹槽板固定设置在梁端板的中部；柱端连接板的一端与柱端凹槽板固定连接，柱端连接板的另一端与梁端连接板的一端铰接，梁端连接板的另一端与梁端凹槽板固定连接；
9.柱端连接板与梁端连接板均为竖向设置，柱端连接板的铰接端设置有圆弧滑道，梁端连接板的铰接端设置有圆形通孔，圆弧滑道与圆形通孔之间采用铰接轴连接；耗能板竖向平行设置在柱端连接板或梁端连接板的两侧；耗能板的一端通过高强螺栓与柱端板相连，另一端通过高强螺栓与梁端板相连。
10.进一步的，耗能板采用狗骨式耗能钢板。
11.进一步的，狗骨式耗能钢板的中部设置有椭圆形开孔，椭圆形开孔的长轴方向水平设置；椭圆形开孔的四个角部分别设置有圆形开孔。
12.进一步的，柱端凹槽板上设置有第一竖向凹槽，柱端连接板的固定端卡设在第一竖向凹槽中，并通过高强螺栓将柱端凹槽板与柱端连接板固定连接；梁端凹槽板上设置有第二竖向凹槽，梁端连接板的固定端卡设在第二竖向凹槽中，并通过高强螺栓将梁端凹槽板与梁端连接板固定连接。
13.进一步的，第一竖向凹槽的宽度与柱端连接板的厚度相适应，第二竖向凹槽的宽度与梁端连接板的厚度相适应。
14.进一步的，柱端凹槽板的铰接端设置有竖向卡位槽，梁端连接板的铰接端配合设置在柱端凹槽板的竖向卡位槽中；竖向卡位槽的宽度与梁端连接板的厚度相适应。
15.进一步的，圆弧滑道的圆心靠近预制柱一侧设置。
16.进一步的，柱端板通过普通螺栓与预制柱固定连接；梁端板通过普通螺栓与预制梁固定连接。
17.进一步的，柱端凹槽板与柱端板之间采用焊接固定，梁端凹槽板与梁端板之间采用焊接固定。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
19.本实用新型提供了一种二阶耗能梁柱节点，通过在预制柱与预制梁之间设置耗能连接件，具有二阶耗能能力；采用在柱端板与梁端板之间设置耗能板，在中小地震时，耗能板发挥耗能作用，吸收地震能量；采用将柱端连接板与梁端连接板之间铰接，发生大震时，当耗能板变形失效后，柱端连接板与梁端连接板相对滑动实现消耗地震输入的能量，实现了多阶段耗能，有效吸收地震能量，提高结构的整体抗震性能。
20.进一步的，耗能板采用狗骨式耗能钢板，能够有效削弱耗能板的截面面积；在外力作用下，塑性铰将首先出现在耗能板的削弱部位，梁柱连接节点处的变形能够转移到耗能板上，以实现耗能的作用，避免了梁柱连接节点处变形过大发生脆性破坏。
21.进一步的，通过在狗骨式耗能钢板上设置椭圆形开孔，并在椭圆形开孔的四个角部设置圆形开孔，通过对称开孔，再次削弱耗能板的截面面积，确保梁柱节点的变形转移并集中在耗能板的中部，有效提高其耗能能力，并确保了耗能板耗能变形的均匀性。
22.本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点，耗能板和连接板分别与端板通过螺栓固定，可以实现震后快速更换，迅速恢复结构的正常使用性能，减小了后期加固的费用或避免结构拆除重建；结构简单、易于安装、工程适用性较强、易于推广使用。
附图说明
23.图1为本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点的整体结构示意图；
24.图2为本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点的立面示意图；
25.图3为本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点的俯视示意图；
26.图4为本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点的梁端板结构示意图；
27.图5为本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点的柱端板结构示意图；
28.图6为本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点中的梁端连接板结构示意图；
29.图7为本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点中的柱端连接板结构示意图。
30.其中，1预制柱，2预制梁，3柱端板，4梁端板，5端板固定螺栓，6柱端凹槽板，7梁端凹槽板，8耗能板，9柱端连接板，10梁端连接板，11第一高强螺栓，12预紧螺栓，13垫片，14圆弧滑道，15第二高强螺栓。
具体实施方式
31.为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.如附图1-7所示，本实用新型提供了一种二阶耗能梁柱节点，包括预制柱1、预制梁2及耗能连接件，耗能连接件的一端通过高强螺栓与预制柱1相连，另一端通过高强螺栓与预制梁2相连。
33.耗能连接件包括柱端板3、梁端板4、柱端凹槽板6、梁端凹槽板7、耗能板8、柱端连接板9及梁端连接板10；柱端板3通过固定设置在预制柱1上，梁端板4固定设置在预制梁2上；预制柱1的侧壁及预制梁2的梁端部分别均匀设置有若干端板固定螺栓5，柱端板3通过若干端板固定螺栓5与预制柱1的侧壁固定连接，梁端板4通过若干端板固定螺栓5与预制梁2的梁端部固定连接；优选的，端板固定螺栓5预埋设置在预制柱1的侧壁及预制梁2的梁端部，端板固定螺栓5采用普通螺栓。
34.柱端凹槽板6固定设置在柱端板3的中部，梁端凹槽板7固定设置在梁端板4的中部；优选的，柱端凹槽板6与柱端板3之间采用焊接固定，梁端板凹槽7与梁端板4之间采用焊接固定；柱端连接板9及梁端连接板10竖向设置在柱端板3与梁端板4之间，柱端连接板9的一端与柱端凹槽板6固定连接，柱端连接板9的另一端与梁端连接板10的一端铰接，梁端连接板10的另一端与梁端凹槽板固定连接。
35.柱端凹槽板6上设置有第一竖向凹槽，柱端连接板9的固定端卡设在第一竖向凹槽中，并通过若干第二高强螺栓15将柱端凹槽板6与柱端连接板9固定连接；梁端凹槽板7上设置有第二竖向凹槽，梁端连接板10的固定端卡设在第二竖向凹槽中，并通过若干第二高强螺栓15将梁端凹槽板7与梁端连接板10固定连接。
36.本实用新型中，第一竖向凹槽的宽度与柱端连接板9的厚度相适应，第二竖向凹槽的宽度与梁端连接板10的厚度相适应。
37.柱端凹槽板6的铰接端设置有竖向卡位槽，梁端连接板10的铰接端配合设置在柱端凹槽板6的竖向卡位槽中；竖向卡位槽的宽度与梁端连接板10的厚度相适应。
38.柱端连接板9的铰接端设置有圆弧滑道14，梁端连接板10的铰接端设置有圆形通孔，圆弧滑道14与圆形通孔之间采用铰接轴连接；利用铰接轴带动梁端连接板10的铰接端沿圆弧滑道14滑动，实现结构耗能；其中，圆弧滑道14的圆心靠近预制柱1一侧设置；优选的，铰接轴采用预紧螺栓12，预紧螺栓12与柱端板连接板9之间设置有垫片13。
39.耗能板8竖向平行设置在柱端连接板9或梁端连接板10的两侧，且位于柱端板3及梁端板4之间；耗能板8的一端通过若干第一高强螺栓11与柱端板3固定连接，另一端通过若干第一高强螺栓11与梁端板4相连；其中，柱端板3及梁端板4的外侧分别设置有外伸部，柱端板3及梁端板4的外伸部与耗能板8的两端通过第一高强螺栓11固定连接。
40.本实用新型中，耗能板采用狗骨式耗能钢板，能够有效削弱耗能板的截面面积；在
外力作用下，塑性铰将首先出现在耗能板的削弱部位，梁柱连接节点处的变形能够转移到耗能板上，以实现耗能的作用，避免了梁柱连接节点处变形过大发生脆性破坏；狗骨式耗能钢板的中部设置有椭圆形开孔，椭圆形开孔的长轴方向水平设置；椭圆形开孔的四个角部分别设置有圆形开孔；通过在狗骨式耗能钢板上设置椭圆形开孔，并在椭圆形开孔的四个角部设置圆形开孔，通过对称开孔，再次削弱耗能板的截面面积，确保梁柱节点的变形转移并集中在耗能板的中部，有效提高其耗能能力，并确保了耗能板耗能变形的均匀性。
41.本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点，通过在预制柱与预制梁之间设置耗能连接件，耗能连接件具有二阶耗能能力；采用在柱端板与梁端板之间设置耗能板，在中小地震时，耗能板发挥耗能作用，吸收地震能量；采用将柱端连接板与梁端连接板之间铰接，发生大震时，当耗能板变形失效后，柱端连接板与梁端连接板相对滑动实现消耗地震输入的能量，实现了多阶段耗能，有效吸收地震能量，提高结构的整体抗震性能。
42.装配过程及耗能原理：
43.本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点，装配过程具体包括以下步骤：
44.步骤1、构件制作
45.在工厂进行预制柱、预制梁、柱端板、梁端板、柱端凹槽钢板、梁端凹槽钢板、狗骨式耗能钢板、柱端连接板和梁端连接板的制作。
46.制作预制柱、预制梁时，在内部设置与柱端板或梁端板的固定的预埋件；制作柱端板或梁端板时，在与梁柱接触面上预留螺栓孔；柱端板或梁端板的外伸部位预留与狗骨式耗能钢板连接的螺栓孔；
47.制作狗骨式耗能板时，预留与柱端板或梁端板的外伸部位相对应的螺栓孔，并开设一个椭圆型孔和四个圆形孔；
48.制作柱端凹槽板或梁端凹槽板时，竖向凹槽的宽度与连接板的厚度相适应；
49.制作柱端或梁端连接板时，柱端连接板铰接端的竖向卡位槽的宽度与梁端连接板铰接端的厚度相适应，且开有圆弧滑道，梁端连接板的铰接端端开有一个圆形通孔，该圆形通孔与柱端连接板的圆弧滑道位置相对应。
50.步骤2、预制柱的制作
51.先定位好预埋件在预制柱中的位置，进行预制梁纵筋的架立、箍筋的绑扎，然后预埋螺栓，然后立模板，浇筑混凝土、振捣密实，并养护至设计强度后进行拆模。
52.步骤3、预制梁的制作
53.先定位好预埋件在预制梁中的位置，进行预制梁纵筋的架立、箍筋的绑扎，预埋螺栓，然后立模板、浇筑混凝土、振捣密实，并养护至设计强度后拆模。
54.步骤4、连接件的组装
55.将柱端凹槽板或梁端凹槽板对应焊接在柱端板或梁端板相应的位置，然后将柱端连接板或梁端连接板通过高强螺栓与柱端凹槽板或梁端凹槽板相连接，柱端连接板和梁端连接板的铰接端通过预紧螺栓连接，最后将狗骨式耗能钢板通过高强螺栓与柱端板或梁端板外伸部位相连接。
56.步骤5、现场吊装
57.上述预制件在工厂加工完成后，运输至现场进行安装；先将预制柱安装好，然后将组装后的连接件与预制柱固定，接着吊装预制梁，最后将连接件与预制梁固定。
58.本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点，通过在预制柱和预制梁上对应连接节点的位置设有预埋件，此预埋件具有一组普通螺栓，该普通螺栓带螺纹的一头穿出预制柱或预制梁和柱端板或梁端板；柱端板或梁端板通过普通螺栓与预制柱或预制梁固接；狗骨式耗能钢板通过高强螺栓与柱端板和梁端板连接；柱端板上焊接有一个凹槽钢板用于连接柱端板和柱端连接板，凹槽钢板和柱端连接板采用高强螺栓连接；同理，梁端板上焊接有另一个凹槽钢板用于连接梁端板和梁端连接板，凹槽钢板和梁端连接板采用高强螺栓连接；柱端连接板和梁端连接板通过预紧螺栓连接。
59.本实用新型采用二阶耗能设计，有效提高了节点的耗能能力；狗骨式耗能钢板的耗能能力较好，且在其上开设一个椭圆型孔和四个圆形孔，更有助于在狗骨式耗能钢板上形成塑性铰；柱端连接板自由端两侧均开有圆弧滑道，梁端连接板自由端设有一圆形通孔，该通孔与柱端连接板的圆弧滑道位置相对应，柱端连接板和梁端连接板通过该孔和圆弧滑道相铰接；当发生中、小地震时，位于外侧的两个狗骨式耗能钢板发挥作用即可，发生大震时，位于外侧的两个狗骨式钢板破坏后，中间的两个连接板相对滑动可以消耗地震输入的能量。
60.本实用新型所述的二阶耗能梁柱节点，该连接节点具有二阶耗能能力，发生中、小地震时，位于外侧的两个狗骨式耗能钢板发挥作用即可，发生大震时，位于外侧的两个狗骨式钢板破坏后，中间的两个连接板相对滑动可以消耗地震输入的能量，从而提高结构的整体抗震性能；将耗能钢板和连接板均与端板通过螺栓固定，可以实现震后快速更换，迅速恢复结构的正常使用性能，减小了后期加固的费用或避免结构拆除重建；结构简单、易于安装、工程适用性较强、易于推广使用。
61.上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。