[发明专利]一种钢角钢连接H型截面FRP梁柱节点及其连接方法

说明书

本发明公开了一种钢角钢连接H型截面FRP梁柱节点及其连接方法，属于土木建筑技术领域，包括H型FRP柱、H型FRP梁、翼缘角钢、腹板角钢、高强穿入螺栓、高强度摩擦螺栓、普通螺栓孔、长圆形螺栓孔和垫块，H型FRP梁由上翼板、腹板和下翼板组成，且腹板位于上翼板和下翼板之间，翼缘角钢设有一对，腹板角钢设有一对，高强穿入螺栓设有三组，高强度摩擦螺栓设有三组，普通螺栓孔设有十二组，长圆形螺栓孔设有三组，每组高强穿入螺栓、高强度摩擦螺栓、普通螺栓孔和长圆形螺栓孔均设有四个，垫块设有两组，且一组垫块设有一对，具有很强的延性变形能力和耗能能力。

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域，更具体地说，涉及一种钢角钢连接H型截面FRP梁柱节点及其连接方法。

背景技术

FRP(纤维增强复合材料)是近年来在土木工程结构中得到成功应用的一种新型高性能工程材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、施工成型方便等优点，目前已成为混凝土、钢材等传统结构材料的重要补充。合理地将FRP应用于各类结构中已成为工程结构应用发展的重要方向。

虽然目前FRP研究大多集中在现有工程的修复，结构的抗震加固，桥面板的铺装等方面。但随着挤拉成型技术的商业化，拉挤成型FRP(即PFRP)构件也越来越多在房屋建筑和桥梁工程中得到应用。在众多的住宅建筑结构中，装配式拉挤成型FRP框架体系是一种新型的住宅结构体系，该体系以其工厂化生产、自重轻、施工周期短、施工污染环境少等诸多优点，越来越受到民众的青睐。

梁柱节点是框架结构的关键部位，在地震作用下，最薄弱最容易受损的部位就是框架的梁柱节点，节点的破坏会导致整个框架结构失去承载力，因此，节点的力学性能决定了整个框架结构的抗震性能。

节点连接的目的就是传递弯矩、剪力、轴力和其他载荷。而通过钢角钢和螺栓连接可以形成半刚性梁柱节点。这种半刚性节点能够通过钢角钢的变形进行一定的耗能，但是耗能是有限的，不能满足罕遇地震荷载作用下结构的抗震需求。

利用摩擦型高强螺栓在长圆螺栓孔中的摩擦滑动以提高节点延性是一种全新的研究思路，同济大学马人乐教授等人(马人乐，杨阳，陈桥生等.长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2009，30(1):101-106)将该思路应用于带悬臂梁段的钢结构梁柱刚接节点的钢梁拼接处，并申请了相关的专利(专利号：200820150748.X200810040509，3)。

用长圆孔变型性高强螺栓连接节点作为抗震延性节点，与一般的刚性连接节点相比，它具有如下显著优点：H型FRP柱(1)延性转动能力大，梁柱节点塑性转角大于0.05rad；H型FRP梁(2)转动能力在一定范围内可以调控，只要控制长圆孔长轴即可；翼缘角钢(3)延性转动后摩擦型高强螺栓群变成了承压型高强螺栓群，强度可有一定地提高，所以节点的极限承载能力亦可有一定地提高；腹板角钢(4)螺栓滑动变形后几乎不需要修复；高强度摩擦螺栓(6)制作、安装简便，不同的仅开孔为长圆形。考虑到长圆孔的实际制作工艺要比一般圆孔复杂，建议使用专门的工具和工艺实现机械化生产，既可保证加工的精度，又节约了加工的成本。

针对高烈度设防地震区，福州大学黄冀卓教授申请且获得授权的专利(专利号：201020181041.2，201010164386.1)公开了一种新型的易修复钢结构梁柱节点，该专利可以较好地解决传统梁柱连接节点延性不足、易发生脆性破坏的问题，在震后也容易修复；该易修复钢结构梁柱节点具有半刚性的节点，其延性和耗能能力得到进一步提高。

FRP框架梁柱节点也是一种半刚性节点，具备采用长圆孔高强度摩擦型螺栓的条件，因此本发明在半刚性螺栓连接的基础上发明一种具有更好延性和耗能能力的FRP结构梁柱节点。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钢角钢连接H型截面FRP梁柱节点及其连接方法，它具有很强的延性变形能力和耗能能力。