[发明专利]一种震后具有自复位功能的新型预应力钢框架梁柱节点

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢结构体系，尤其是建筑结构领域应用的一种震后具有自复位功能的新型预应力钢框架梁柱节点。

背景技术

钢框架梁柱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栓焊混合连接和全焊连接两种形式，但是这两种梁柱节点在地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，国外学者提出了震后具有自复位功能的钢框架梁柱节点（以下称普通自复位钢框架梁柱节点），其基本构成包括框架梁、柱、预应力构件、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。研究表明这种普通自复位钢框架梁柱节点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。

申请号为201210232785.6的中国发明专利申请提供了一种震后可恢复功能的钢框架预制预应力梁柱节点，其包括钢框架柱和短梁段、梁柱连接装置和耗能装置，所述钢框架柱包括钢柱、柱加劲肋和柱加强板，所述短梁段包括短梁段腹板、短梁段翼缘和短梁段翼缘加强板，所述梁柱连接装置包括短梁段腹板加劲肋、预应力拉索和梁端顶板。地震作用达到一定程度时，梁与柱的接触面张开，高强度螺栓摩擦耗能，避免梁柱等主体构件的损坏，但是该钢框架梁柱节点需要现场张拉预应力拉索，尤其应用于高层建筑时，需要高空作业，不但会增加钢框架的施工难度，而且延长了钢框架的施工时间，因此在一定程度上阻碍了自复位钢框架结构体系在实际工程中的应用。该节点可以实现地震后结构恢复其原有功能，但是短梁段与柱通过在工厂张拉预应力索完成连接，在施工现场只需像普通钢梁一样的方法通过全栓接或栓焊混合连接安装中间梁段，现场无需张拉预应力拉索，方便了施工、提高了施工质量且减少了安装时间。

申请号为201210232390.6的中国发明专利申请一种震后可恢复功能的预制预应力钢梁包括中间梁段、位于中间梁段两端的短梁段、连接装置和耗能装置，所述中间梁段包括中间梁段腹板和连接在中间梁段腹板边缘的中间梁段翼缘；所述短梁段包括短梁段腹板和连接在短梁段腹板边缘的短梁段翼缘；所述连接装置是指用于连接中间梁段和短梁段的连接装置，包括连接竖板、预应力拉索；所述耗能装置包括中间梁段腹板两侧的槽钢和高强度螺栓。实现了现场不需要张拉预应力拉索，只需像普通钢梁一样采用栓焊混合连接方法与框架柱相连，从而减小了施工难度，提高了施工质量且减少了施工时间。该专利与申请号为201210232785.6的中国发明专利不同的是预应力拉索不需要穿过柱子，节点受力性能更好。

发明内容

本发明提供一种震后具有自复位功能的新型预制预应力钢框架梁柱节点，针对上述钢框架梁柱节点的缺陷加以改进，在申请号为201210232390.6的中国发明专利的基础上一方面将耗能装置中的槽钢改为钢板，便于预应力索的布置，另一方面增加了加强装置(包括短梁腹板上横向加劲肋与纵向加劲肋)，既提高了短梁的刚度又为预应力索张拉提供了施工空间，改进后的节点在中震或大震后可以实现自动复位和恢复原有结构的功能。

为了实现上述目的，本发明提供的一种震后具有自复位功能的新型预应力钢框架梁柱节点，包括钢框架梁和钢框架柱，所述钢框架梁包括中间梁段、短梁段、加强装置、连接装置和耗能装置；所述钢框架柱包括钢柱、柱加劲肋、柱加强板。

优选的是，所述中间梁段包括中间梁段腹板、中间梁段翼缘，其中中间梁段翼缘连接在中间梁段腹板的边缘。

在上述任一方案中优选的是，所述短梁段包括短梁段腹板、短梁段翼缘，其中短梁段翼缘连接在短梁段腹板的边缘。

在上述任一方案中优选的是，所述加强装置焊接在短梁段腹板上。

在上述任一方案中优选的是，所述加强装置包括横向加劲肋和纵向加劲肋。

在上述任一方案中优选的是，所述连接装置包括连接竖板、预应力拉索，所述连接装置用于连接中间梁段和两个短梁段。

在上述任一方案中优选的是，所述连接竖板的一面与短梁段腹板和短梁段翼缘及短梁段腹板两侧的纵向加劲肋焊接。