[发明专利]翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-中柱节点

说明书

本发明公开了一种翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁‑中柱节点，包括中柱、两根分别位于中柱两侧的梁、横穿过中柱的形状记忆合金杆、位于梁翼缘内侧的L型支架、位于梁腹板中间位置的剪切板、位于梁翼缘外侧的摩擦耗能器；摩擦耗能器包括梁翼缘外侧的钢板、填充于钢板和梁翼缘之间的耗能摩擦片、穿过梁翼缘将钢板、耗能摩擦片、L型支架连接在一起的高强螺栓。本发明通过引入摩擦耗能器，以显著提升节点的稳定耗能能力；同时利用形状记忆合金的超弹性，以实现节点的自复位性能；通过合理设计节点构造，以提高节点处楼板布置的便利性和构件的可更换性，并加强梁翼缘抵抗局部屈曲变形的能力。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-中柱节点。

背景技术

地震给人类带来极其严重的灾难。传统的抗震设计采用的是延性设计方法，即在地震作用下，通过结构部分构件的提前屈服和破坏，但整体不丧失功能，依靠构件的塑性变形来耗散大部分的地震能量，从而达到主体结构安全的目的。

梁柱节点作为框架结构中重要的组成部分，对结构的可恢复功能具有很大的影响。随着基于性能抗震设计理念的发展，通过控制结构的震后残余变形，提高结构的可恢复性功能需求已逐渐被国内外学者所关注和研究。目前，自复位梁柱节点形式主要以后张预应力体系为主，即通过在梁柱节点中引入后张预应力技术或形状记忆合金材料，将梁、柱构件装配成整体，从而实现结构的可恢复功能。相比后张预应力技术中用到的预应力筋和钢绞线，形状记忆合金具有优越的超弹性性能和一定的耗能能力。因此，形状记忆合金杆自复位梁柱节点利用形状记忆合金杆提供的回复力，使结构在震后恢复到初始状态；同时，节点中设置耗能构件，以耗散地震对结构输入的能量；因此，主要结构构件在地震中发生弹性变形，而耗能构件和形状记忆合金杆发生非弹性变形；

然而，在现有的形状记忆合金杆自复位梁柱节点中，形状记忆合金杆常被设置于梁上下翼缘外侧，这对节点处的楼板布置造成不便，同时有可能使梁受压翼缘侧形状记忆合金杆出现受压屈曲现象，从而使节点性能退化；另外耗能构件的选择和设置，对节点的耗能贡献以及节点性能的稳定性具有很大的影响。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提升节点的稳定耗能能力和自复位性能，克服因形状记忆合金杆布置在梁翼缘外侧造成的楼板布置不便，以及梁翼缘局部屈曲变形的不足。提供一种有效增强节点耗能能力和自复位性能，提高构件可更换性的翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-中柱节点。

技术方案：本发明的翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-中柱节点，包括中柱、两根分别位于中柱两侧的梁、横穿过中柱的形状记忆合金杆、位于梁翼缘内侧的L型支架、位于梁翼缘外侧的摩擦耗能器；摩擦耗能器包括设置在梁翼缘外侧的钢板、填充于钢板和梁翼缘之间的耗能摩擦片、穿过梁翼缘将钢板、耗能摩擦片、L型支架连接在一起的高强螺栓。形状记忆合金杆的两端分别与一根梁中的L型支架连接。

本发明的一种优选方案中，形状记忆合金杆通过设置在其端部的张拉螺母和固定螺母与L型支架连接，并通过调节张拉螺母和固定螺母，对形状记忆合金杆施加预应变。

进一步的，本发明中，形状记忆合金杆Ni-Ti的组成成分镍钛Ni-Ti比重应近似相同，且其相变温度A_f应低于常温，以保证形状记忆合金杆处于奥氏体状态，从而实现材料的超弹性性能。

本发明的一种优选方案中，L型支架与梁翼缘焊接，并在L型支架两侧分别设置一个与梁轴线平行的加劲肋，所述加劲肋与L型支架和梁翼缘焊接。

本发明的一种优选方案中，耗能摩擦片采用非石棉材料。

本发明的一种优选方案中，中柱内设置有与梁的翼缘在同一水平高度处的柱翼缘加劲肋，并在中柱的翼缘和梁翼缘交接处设置垫块，所述垫块与中柱翼缘外侧焊接，且垫块不与L型支架连接。