带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210123771.0

申请日:

2012.04.25

公开号:

CN102628296A

公开日:

2012.08.08

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E04B 1/58申请公布日:20120808|||实质审查的生效IPC(主分类):E04B 1/58申请日:20120425|||公开

IPC分类号:

E04B1/58; E04B1/98

主分类号:

E04B1/58

申请人:

广西大学

发明人:

邓志恒; 唐光暹; 宁应金

地址:

530004 广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学路100号

优先权:

专利代理机构:

广西南宁公平专利事务所有限责任公司 45104

代理人:

黄永校

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内容摘要

带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,梁中的钢骨为桁架式型钢骨架,它是由竖杆、弦杆、斜杆构成。以T形型钢配置在梁的上、下部位作为弦杆,T形型钢用角钢相连,构成桁架式钢骨混凝土梁构件。其中在梁端和节点核心区的竖杆和弦杆组成矩形结构,斜杆呈交叉状,焊接在上弦杆和下弦杆之间,桁架式型钢骨架伸入柱中,伸入端长度为该方向柱截面宽度的0.9倍。采用本发明所述的带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点的延性、等效粘滞阻尼系数he、平均能量耗散系数β较钢筋混凝土节点有了明显的提高。表明其结构抗震性能好,有良好的耗能减震能力。

权利要求书

1.一种带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,其特征在于,梁中的
钢骨为桁架式型钢骨架,它是由竖杆、弦杆、斜杆构成,以T形型钢配置在梁
的上、下部位作为弦杆,T形型钢用角钢相连,构成桁架式钢骨混凝土梁构件,
其中在梁端和节点核心区的竖杆和弦杆组成矩形结构,斜杆呈交叉状,焊接在
上弦杆和下弦杆之间,桁架式型钢骨架伸入钢筋混凝土柱中。
2.根据权利要求1所述的带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,其
特征在于,型钢骨架中上、下弦杆截面积根据实际结构进行调整,桁架式型钢
骨架伸入柱中,伸入端长度为该方向柱截面宽度的0.9倍。

说明书

带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点

一、技术领域

本发明涉及土木工程领域结构工程学科中钢骨混凝土结构、结构抗震与结
构控制研究方向中的节点构件,具体地说是一种带耗能装置的桁架式钢骨混凝
土框架边节点。

二、背景技术

框架结构是建筑工程中最常用的结构形式之一,根据建筑材料的不同框架
结构通常分为钢筋混凝土框架结构、钢骨混凝土框架结构和钢结构框架结构。
框架节点是有效连接框架梁、柱构件,使其二者共同工作的重要部分,在传递
和分配内力、保证结构的整体性和延性等方面起着重要的作用。合理的设计节
点可以有效的耗散地震能量,防止结构整体倒塌。节点抗震性能的好坏直接关
系到整个结构的抗震性能,框架节点是框架结构设计的关键技术。

钢骨混凝土结构是一种内配型钢的组合结构,由于该结构综合了钢筋混凝
土结构和钢结构各自的优点,具有承载力高、刚度大、结构延性好、耗能能力
强、防锈、抗火、结构变形小等显著优点,得到广大研究学者的高度关注,已
成为结构工程领域重要研究方向,并在世界各国得到了越来越广泛的重视和应
用。

对于钢骨混凝土结构的研究,国外许多学者对钢骨混凝土结构抗震性能进
行了大量的低周反复和拟动力试验,对结构抗震性能、破坏模式、延性、耗能
能力及设计方法等进行了深入研究,取得了一系列的研究成果,各国制定了相
应的钢骨混凝土设计条款或规范,并在建筑工程和桥梁工程中得到广泛应用。
随着型钢混凝土构件研究的深入及计算理论的逐步成熟,以钢骨混凝土构件为
主要承重构件的新型结构体系层出不穷,型钢混凝土的研究也逐步由构件转向
体系,由单一型钢混凝土体系的研究转向型钢混凝土与钢筋混凝土、钢及预应
力技术相组合所产生的新型结构体系的研究。各国正大量将型钢混凝土与钢筋
混凝土结构构件组合起来应用于高层建筑中,从而形成以钢-混凝土组合构件为
主要承重构件的新型结构体系。

钢骨混凝土结构中,目前常用的实腹式钢骨混凝土结构尽管具有承载能力
高、结构刚度大、结构延性好、耗能能力强、结构变形小等显著优点。但结构
用钢量大,钢骨与混凝土粘结力较差,需要增加专门的锚栓提高钢骨与混凝土
的粘结性能,实腹式钢骨混凝土框架结构节点由于钢筋无法穿过,节点构造和
施工都比较复杂。本发明正是基于以上技术背景提出的一种新型的结构形式。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种抗震性能好、可用于工厂和现场同时施工,加快
施工进度的一种带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点。

本发明采用以下技术方案达到上述目的:提供一种带耗能装置的桁架式钢
骨混凝土框架边节点,梁中的钢骨为桁架式型钢骨架,它是由竖杆、弦杆以及
斜杆构成。以T形型钢配置在梁的上、下部位作为弦杆,T形型钢用角钢相连,
构成桁架式钢骨混凝土梁构件。其中在梁端和节点核心区的竖杆和弦杆组成矩
形结构,斜杆呈交叉状,焊接在上弦杆和下弦杆之间,桁架式型钢骨架伸入钢
筋混凝土柱中,伸入端长度为该方向柱截面宽度的0.9倍。

本发明的突出实质性特点和有益效果在于:

1、具有优良的抗震性能,良好的结构延性,便于设计成梁端弯曲型破坏的
节点形式;在节点核心区和梁端设置的交叉腹杆,相当于一被动阻尼控制装置,
具有被动控制特点,节点构件在抗震荷载作用下具有很好的耗能能力,可以根
据抗震设防要求的不同进行参数调节,更加有效地实现耗能减震,进而提高框
架结构体系整体抗震性能;梁中的桁架式型钢骨架可承受施工荷载,充分发挥
钢结构的优势。

2、桁架式钢骨由于腹杆存在剪切作用,可有效改善型钢骨架与混凝土的粘
结性能;合理设计桁架式钢骨混凝土框架节点不仅可以有效解决实腹式钢骨混
凝土梁与柱节点交叉穿筋处理较困难的问题,而且可以有效提高结构的抗震性
能和耗能能力,进入塑性阶段,在大变形情况下,节点区及梁端设置的交叉腹
杆能够起到很好的耗能作用,成为耗能减震装置,交叉腹杆的设置及桁架式钢
骨的特性能起到延缓节点破坏的作用。

3、桁架式钢骨可以根据梁的截面高度调整梁中桁架式型钢骨架的高度,将
T形型钢合理配置在梁的上、下部位,充分发挥型钢强度,是一种具有广泛应
用前景的结构形式。

四、附图说明

图1为本发明所述的桁架式钢骨混凝土梁-钢筋混凝土柱组成的桁架式钢骨
混凝土框架边节点形式示意图。

图2是图1中的a-a剖视图。

五、具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

对照图1,本发明所述的带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,它是
由第一斜杆1、第二斜杆2、上弦杆3、下弦杆4、竖杆5、第三斜杆6构成。
其中,竖杆5、上弦杆3、下弦杆4组成矩形结构,第一斜杆1、第二斜杆2呈
交叉状,焊接在上弦杆3和下弦杆4之间,第一斜杆1、第二斜杆2分别为核
心区和梁端交叉腹杆。桁架式型钢骨架伸入柱中,伸入端长度为该方向柱截面
宽度的0.9倍。以下是两种不同形式的节点的结构性能指标对比。

表1 带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点的试验结果


从表1的试验结果看出,带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点的延
性μ、等效粘滞阻尼系数he、平均能量耗散系数β较钢筋混凝土节点有了明显的
提高。表明其结构抗震性能好,有良好的耗能减震能力。

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1、10申请公布号CN102628296A43申请公布日20120808CN102628296ACN102628296A21申请号201210123771022申请日20120425E04B1/58200601E04B1/9820060171申请人广西大学地址530004广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学路100号72发明人邓志恒唐光暹宁应金74专利代理机构广西南宁公平专利事务所有限责任公司45104代理人黄永校54发明名称带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点57摘要带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,梁中的钢骨为桁架式型钢骨架,它是由竖杆、弦杆、斜杆构成。以T形型钢配置在梁的上、下部位作为弦。

2、杆,T形型钢用角钢相连,构成桁架式钢骨混凝土梁构件。其中在梁端和节点核心区的竖杆和弦杆组成矩形结构,斜杆呈交叉状,焊接在上弦杆和下弦杆之间,桁架式型钢骨架伸入柱中,伸入端长度为该方向柱截面宽度的09倍。采用本发明所述的带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点的延性、等效粘滞阻尼系数HE、平均能量耗散系数较钢筋混凝土节点有了明显的提高。表明其结构抗震性能好,有良好的耗能减震能力。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页1/1页21一种带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,其特征在于,梁中的钢骨为桁架式型钢骨架,。

3、它是由竖杆、弦杆、斜杆构成,以T形型钢配置在梁的上、下部位作为弦杆,T形型钢用角钢相连,构成桁架式钢骨混凝土梁构件,其中在梁端和节点核心区的竖杆和弦杆组成矩形结构,斜杆呈交叉状,焊接在上弦杆和下弦杆之间,桁架式型钢骨架伸入钢筋混凝土柱中。2根据权利要求1所述的带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,其特征在于,型钢骨架中上、下弦杆截面积根据实际结构进行调整,桁架式型钢骨架伸入柱中,伸入端长度为该方向柱截面宽度的09倍。权利要求书CN102628296A1/3页3带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点一、技术领域0001本发明涉及土木工程领域结构工程学科中钢骨混凝土结构、结构抗震与结构控制研究方。

4、向中的节点构件,具体地说是一种带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点。二、背景技术0002框架结构是建筑工程中最常用的结构形式之一,根据建筑材料的不同框架结构通常分为钢筋混凝土框架结构、钢骨混凝土框架结构和钢结构框架结构。框架节点是有效连接框架梁、柱构件,使其二者共同工作的重要部分,在传递和分配内力、保证结构的整体性和延性等方面起着重要的作用。合理的设计节点可以有效的耗散地震能量,防止结构整体倒塌。节点抗震性能的好坏直接关系到整个结构的抗震性能,框架节点是框架结构设计的关键技术。0003钢骨混凝土结构是一种内配型钢的组合结构,由于该结构综合了钢筋混凝土结构和钢结构各自的优点,具有承载力高、刚度。

5、大、结构延性好、耗能能力强、防锈、抗火、结构变形小等显著优点,得到广大研究学者的高度关注,已成为结构工程领域重要研究方向,并在世界各国得到了越来越广泛的重视和应用。0004对于钢骨混凝土结构的研究,国外许多学者对钢骨混凝土结构抗震性能进行了大量的低周反复和拟动力试验,对结构抗震性能、破坏模式、延性、耗能能力及设计方法等进行了深入研究,取得了一系列的研究成果,各国制定了相应的钢骨混凝土设计条款或规范,并在建筑工程和桥梁工程中得到广泛应用。随着型钢混凝土构件研究的深入及计算理论的逐步成熟,以钢骨混凝土构件为主要承重构件的新型结构体系层出不穷,型钢混凝土的研究也逐步由构件转向体系,由单一型钢混凝土体。

6、系的研究转向型钢混凝土与钢筋混凝土、钢及预应力技术相组合所产生的新型结构体系的研究。各国正大量将型钢混凝土与钢筋混凝土结构构件组合起来应用于高层建筑中,从而形成以钢混凝土组合构件为主要承重构件的新型结构体系。0005钢骨混凝土结构中,目前常用的实腹式钢骨混凝土结构尽管具有承载能力高、结构刚度大、结构延性好、耗能能力强、结构变形小等显著优点。但结构用钢量大,钢骨与混凝土粘结力较差,需要增加专门的锚栓提高钢骨与混凝土的粘结性能,实腹式钢骨混凝土框架结构节点由于钢筋无法穿过,节点构造和施工都比较复杂。本发明正是基于以上技术背景提出的一种新型的结构形式。三、发明内容0006本发明的目的是提供一种抗震性。

7、能好、可用于工厂和现场同时施工,加快施工进度的一种带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点。0007本发明采用以下技术方案达到上述目的提供一种带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,梁中的钢骨为桁架式型钢骨架,它是由竖杆、弦杆以及斜杆构成。以T形型钢配置在梁的上、下部位作为弦杆,T形型钢用角钢相连,构成桁架式钢骨混凝土梁构件。其说明书CN102628296A2/3页4中在梁端和节点核心区的竖杆和弦杆组成矩形结构,斜杆呈交叉状,焊接在上弦杆和下弦杆之间,桁架式型钢骨架伸入钢筋混凝土柱中,伸入端长度为该方向柱截面宽度的09倍。0008本发明的突出实质性特点和有益效果在于00091、具有优良的抗震性能。

8、,良好的结构延性,便于设计成梁端弯曲型破坏的节点形式;在节点核心区和梁端设置的交叉腹杆,相当于一被动阻尼控制装置,具有被动控制特点,节点构件在抗震荷载作用下具有很好的耗能能力,可以根据抗震设防要求的不同进行参数调节,更加有效地实现耗能减震,进而提高框架结构体系整体抗震性能;梁中的桁架式型钢骨架可承受施工荷载,充分发挥钢结构的优势。00102、桁架式钢骨由于腹杆存在剪切作用,可有效改善型钢骨架与混凝土的粘结性能;合理设计桁架式钢骨混凝土框架节点不仅可以有效解决实腹式钢骨混凝土梁与柱节点交叉穿筋处理较困难的问题,而且可以有效提高结构的抗震性能和耗能能力,进入塑性阶段,在大变形情况下,节点区及梁端设。

9、置的交叉腹杆能够起到很好的耗能作用,成为耗能减震装置,交叉腹杆的设置及桁架式钢骨的特性能起到延缓节点破坏的作用。00113、桁架式钢骨可以根据梁的截面高度调整梁中桁架式型钢骨架的高度,将T形型钢合理配置在梁的上、下部位,充分发挥型钢强度,是一种具有广泛应用前景的结构形式。四、附图说明0012图1为本发明所述的桁架式钢骨混凝土梁钢筋混凝土柱组成的桁架式钢骨混凝土框架边节点形式示意图。0013图2是图1中的AA剖视图。五、具体实施方式0014以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。0015对照图1,本发明所述的带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点,它是由第一斜杆1、第二斜杆2、上。

10、弦杆3、下弦杆4、竖杆5、第三斜杆6构成。其中,竖杆5、上弦杆3、下弦杆4组成矩形结构,第一斜杆1、第二斜杆2呈交叉状,焊接在上弦杆3和下弦杆4之间,第一斜杆1、第二斜杆2分别为核心区和梁端交叉腹杆。桁架式型钢骨架伸入柱中,伸入端长度为该方向柱截面宽度的09倍。以下是两种不同形式的节点的结构性能指标对比。0016表1带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点的试验结果00170018从表1的试验结果看出,带耗能装置的桁架式钢骨混凝土框架边节点的延性、说明书CN102628296A3/3页5等效粘滞阻尼系数HE、平均能量耗散系数较钢筋混凝土节点有了明显的提高。表明其结构抗震性能好,有良好的耗能减震能力。说明书CN102628296A1/1页6图1图2说明书附图CN102628296A。

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