[发明专利]一种可变刚度的耗能钢结构梁柱节点

说明书

技术领域

 本发明涉及一种建筑结构中钢梁与钢柱的连接节点，特别是涉及一种适用于各种钢柱结构的可变刚度的耗能钢结构梁柱节点。

背景技术

钢结构由于其具有的轻质高强，材质均匀，施工安装便捷，建设周期短等优点被广泛应用于高层建筑、大跨建筑和工业建筑等，是目前应用非常广泛的建筑结构形式之一。此外，随着我国工业化水平的不断发展，结构用钢材的质量不断提高，成本不断下降，同时随着城镇化建设的迅速发展，加之大中型城市建筑用地的日趋紧张，高层和超高层钢结构建筑必将得到更加广泛的发展。

然而，我国是个地震多发的国家，对于建筑结构的抗震性能要求较高，尤其是高层和超高层建筑的抗震问题更为突出。因此，对钢结构体系的抗震性能研究具有十分重要的工程实践意义和社会经济效益。

目前我国建筑结构的抗震设计原则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”小震不坏是指多遇地震烈度作用下结构保持弹性工作；中震可修是指发生相当于本地区设防烈度地震时，结构的塑性变形不大且震后不需要修复或局部修复后可继续使用；大震不倒是指当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震时结构不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

显然，如实现“大震不倒”的目标，建筑结构必须具有一定的变形耗能能力，尤其是对于建筑结构的梁柱节点处，应保证变形耗能集中区域应发生在梁端而不是柱端，否则易使结构变为机构而导致结构整体倒塌。

钢结构的梁柱节点是钢结构设计中的关键问题之一，梁柱节点不但要在钢梁和钢柱或型钢组合柱两种构件之间可靠传递弯矩和剪力，而且为满足“大震不倒”的抗震要求，还应具备足够的变形耗能能力。事实上，梁柱节点处受力复杂，其设计和施工难度大，过去国内外的钢结构梁柱节点一般按照“强节点弱杆件”的设计原则，将梁柱节点做成刚性连接或铰接，其连接方式一般分为焊接节点、螺栓连接节点和栓焊混合连接节点。以上常用的连接方法和构造在实际工程应用中难以确保节点处具有可控的变形耗能能力，无法准确实现变形耗能区域一定出现在梁端的设计要求。此外，由于焊缝、高强螺栓等本身的塑性变形能力较差，极易导致节点处变形不足，使节点处过早发生断裂破坏。因此研究具有良好抗震性能的钢结构新型梁柱节点连接形式，提高钢结构的抗震性能具有广泛的应用价值和现实意义。

发明内容

本发明针对上述存在的技术问题，提供一种结构合理、成本低的钢梁和钢柱的连接节点形式，用于调节节点处梁端连接刚度的大小，实现摩擦耗能的作用，达到提高结构抗震性能目的的一种可变刚度的耗能钢结构梁柱节点。

为了实现上述目的本发明解决技术问题的技术方案是：

一种可变刚度的耗能钢结构梁柱节点，包括：钢柱、钢梁、连接板件以及高强度螺栓，其钢柱和钢梁节点处的钢梁翼缘和钢梁腹板至少一面分别设有钢梁翼缘连接板和钢梁腹板连接板；所述的钢梁翼缘连接板和钢梁腹板连接板上分别设有若干个条形螺栓孔和弧形螺栓孔；所述的钢梁翼缘和钢梁腹板上分别相应设有若干个标准螺栓孔；所述的钢梁翼缘和钢梁腹板与所述的钢梁翼缘连接板和钢梁腹板连接板通过高强度螺栓固连，钢梁翼缘通过焊在钢柱上的钢梁翼缘连接板与钢柱固连；钢梁腹板通过焊在钢柱上的钢梁腹板连接板与钢柱固连。

所述的钢梁为工字形钢梁。

所述的钢柱为工字形钢柱、箱形钢柱、箱形钢管混凝土组合柱、圆管钢柱或钢管混凝土组合柱中的任意一种形式。

所述的钢柱的适配位置设有若干钢柱加劲肋。

所述的钢柱和钢梁节点为钢柱一面设有钢梁、钢柱相对面分别设有钢梁、钢柱三面分别设有钢梁以及钢柱两个相对面分别设有钢梁中的任意一种形式。

所述的弧形螺栓孔设于相同圆心的各同心圆的适配位置上，且弧形螺栓孔所处同心圆的圆心为梁端转动中心。

所述的条形螺栓孔沿钢梁跨度方向平行设置。

所述的条形螺栓孔和弧形螺栓孔的长度按结构所能允许的最大变形计算确定。

所述的钢梁翼缘连接板和钢梁腹板连接板的尺寸和所述的高强度螺栓数量及性能等级按设计所需承载力和刚度要求计算确定。