[发明专利]带摩擦节点的钢桁架控制连梁

说明书

一、技术领域

本发明涉及土木工程领域结构工程学科中高层建筑工程剪力墙结构中的连梁构件，具体地说是一种带摩擦节点的钢桁架控制连梁。

二、背景技术

连梁是高层建筑剪力墙结构抗震设计的第一道防线，是高层建筑剪力墙结构或高层建筑框架-剪力墙结构抗震设计最关键的受力构件之一。由于剪力墙中洞口的宽度不大，连梁的跨高比较小，在水平地震作用下，连梁承受的剪力较大，在强烈地震作用下连梁容易发生脆性剪切破坏，结构延性差耗能能力低，产生结构整体倒塌。提高连梁的延性和耗能能力，是改善剪力墙结构的抗震性能的关键。长期以来提高连梁的延性和耗能能力的研究成为研究者和工程技术人员的研究热点。为了实现连梁构件在小震和风荷载作用下的弹性工作状态、在大震作用下连梁构件实现弯曲延性破坏、耗散地震能量，持续约束剪力墙，避免联肢剪力墙变成单肢剪力墙。研究者在混凝土结构连梁领域先后提出了斜对角交叉配筋钢筋混凝土连梁结构体系、菱形配筋钢筋混凝土连梁结构体系、带缝槽钢筋混凝土连梁结构体系、劲性钢筋混凝土连梁结构体系。这些连梁结构在一定程度上改善了结构的延性，提高了构件耗能能力。但由于混凝土材料性能的限制延性和耗能提高有限，加之施工复杂，应用受到限制。为了从根本上克服钢筋混凝土连梁的各种问题，美国和加拿大的研究人员提出钢连梁结构体系。钢连梁结构体系较混凝土连梁结构体系较混凝土结构连梁在结构延性和耗能能力方面有了明显的提高。在钢结构领域研究结构延性和耗能能力更优的连梁结构成为新的研究热点。

传统结构体系抵抗地震作用是通过其自身的强度和变形性能来实现的，其抗震性能无法自行调节，不具备自我控制特性。而地震作用的不确定性，使得结构的安全性可能达不到设计要求，从而导致严重破坏甚至倒塌。同时，高层建筑结构抗风设计与抗震设计对结构刚度的要求是有矛盾的，高层建筑结构要求在风荷载作用下刚度大、周期短，因此动力效应小；而在地震作用下刚度小、周期长，可以降低地震作用。要彻底解决这种矛盾的途径可能需要依靠结构控制方法，通过设置控制装置，并由控制装置与结构本身形成统一体，共同抵御风、地震等动力荷载，使结构的动力反应减小。摩擦耗能减震是被动控制的一种形式，它依靠摩擦产生的阻尼或塑性变形耗散能量。本发明正是基于以上技术背景提出的一种新型的控制连梁结构形式。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种抗震性能好，结构延性大、耗能能力强、具有自控特点、可用于工厂和现场同时施工，且方便维修和更换的一种带摩擦节点的钢桁架控制连梁。

本发明采用以下技术方案达到上述目的：提供一种带摩擦节点的钢桁架控制连梁，它是由弦杆、斜杆、竖杆以及摩擦节点构成。所述弦杆为配置在连梁的上、下部位的T形型钢，T形型钢和摩擦节点用角钢相连，形成带摩擦节点的钢桁架控制连梁；连梁两端埋入剪力墙中，埋入端长度为连梁跨度的0.3-0.4倍。其中，摩擦节点由一块主板、两块副板、两块摩擦片、若干螺栓构成，主板上开设长槽，副板上开设螺栓孔，摩擦片设置在主板和两块副板之间，整个摩擦节点采用螺栓施加一定预紧力，从而形成一个能产生滑动和摩擦力的装置，利用滑动摩擦力做功耗能。

本发明的突出实质性特点和有益效果在于：

1、连梁中部的摩擦节点，相当于一被动阻尼控制装置，具有被动控制特点，摩擦节点的滑动变形和摩擦耗能能力可以根据抗震设防水准要求的不同进行参数调节，更加有效地实现耗能减震，进而提高剪力墙结构体系整体抗震性能。

2、连梁两端采用桁架式钢骨形式，可以直接埋入剪力墙，节点承载力能满足抗震要求。

3、在大震情况下，梁端会产生塑性铰，摩擦节点也会产生不可自行恢复的塑性变形，影响正常使用，采用钢结构连梁可以很方便的更换维修，这一点对于钢筋混凝土连梁结构几乎无法实现。

4、不仅具有优良的抗震性能，良好的结构延性，自重轻，而且受力机理也比钢筋混凝土结构较简单清晰，便于设计成延性破坏的连梁形式。

5、钢结构连梁可在一定程度上采用工厂和现场同时施工，可承受施工荷载，加快施工速度，比混凝土连梁经济等特点。

四、附图说明

图1为本发明所述的带摩擦节点的钢桁架控制连梁的结构示意图；

图2是图1中的摩擦节点的构造示意图；

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是发明所述的带摩擦节点的钢桁架控制连梁与混凝土墙肢的组装示意图。

五、具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。