全预制装配式混凝土柱—混凝土梁防屈曲耗能节点技术领域
本发明涉及一种混凝土梁柱耗能节点，特别涉及一种全预制装配式混凝
土柱—混凝土梁防屈曲耗能节点。
背景技术
目前，常用的预制装配式框架结构在连接部位都存在二次浇筑问题(湿
式连接)，且布筋复杂，质量不易保证，施工周期长，在施工中仍然需要使
用大量的支撑，这些对预制装配式结构施工速度快、工业化生产的特点产生
了不利的影响。尤为重要的是，对于预制装配式混凝土框架结构中，节点及
其连接方式是预制装配式混凝土结构框架最重要的环节，也是整个结构体系
中最薄弱的环节。根据历次震害(北岭地震、神户地震和汶川大地震中)调
查表明，大量的预制装配式混凝土结构的破坏或倒塌，主要都集中在结构节
点部位，没有实现抗震设计中要求的强节点弱构件的抗震性能要求，从而导
致结构破坏或倒塌。装配式结构节点的连接可靠性差以及节点区损坏后的修
复难度大等问题，都限制了预制装配式混凝土结构在地震频发区的工程运
用。因此，如何改善预制装配式结构的抗震性能已成为国内结构工程领域建
筑工业化的研究重点。
在传统的装配式框架结构中，结构主要是通过自身的塑性变形进行耗能
的，但在强震作用下结构产生的损伤和破坏都给修复和后续使用带来了极大
的困难，因此，传统的装配式框架结构已经越来越不能适应人们对结构抗震
性能的要求了。通过将被动耗能阻尼器的减震技术应用于装配式混凝土框架
结构体系中，可以控制结构的失效模式，使结构在安装耗能阻尼器处集中变
形耗能，减轻主要结构构件的损伤。为此，亟需研发一种新型耗能减震装配
式节点，使之能够实现塑性铰外移，从而提高节点延性，避免在强震作用下
梁柱接头发生脆性破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种全预制装配式混凝土柱—混凝
土梁防屈曲耗能节点，通过该防屈曲耗能节点来实现塑性铰从柱面向外移，
从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤，实现“强柱弱梁”和“强剪弱弯”
的抗震性能要求。
本发明是这样实现的：全预制装配式混凝土柱—混凝土梁防屈曲耗能节
点，所述防屈曲耗能节点包括两个防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器、两块高强
腹板连接板、一块第一预埋钢梁以及一块第二预埋钢梁；
所述第一预埋钢梁的一端埋入所述混凝土柱中，另一端向外伸出柱面；
所述第二预埋钢梁的一端埋入所述混凝土梁中，另一端向外伸出梁端面；
所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁的上下翼缘通过两所述防屈曲翼缘
金属板耗能阻尼器相连接；所述第一预埋钢梁与第二预埋钢梁中部的两侧通
过两所述高强腹板连接板相连接。
进一步地，每所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器均包括一金属板、一矩
形套筒以及一薄橡胶层或者无黏结材料层；所述矩形套筒套设于所述金属板
中部；所述薄橡胶层或者无黏结材料层设置在所述矩形套筒的内表面。
进一步地，所述金属板在中部的两侧各设有一从左至右逐渐变深的局部
削弱缺口，所述矩形套筒套设在该局部削弱缺口上。
进一步地，所述第一预埋钢梁包括第一腹板，以及连接在该第一腹板上
下两端的第一上翼缘板和第一下翼缘板；所述第二预埋钢梁包括一第二腹
板，以及连接在该第二腹板上下两端的第二上翼缘板和第二下翼缘板；设置
在上端的所述金属板的一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第一上翼缘板
相连接，另一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第二上翼缘板相连接；设置
在下端的所述金属板的一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第一下翼缘板
相连接，另一端通过多个摩擦型高强螺栓与所述第二下翼缘板相连接；所述
第一腹板和第二腹板的前后两侧均通过多个摩擦型高强螺栓与所述高强腹
板连接板的两端相连接。
进一步地，所述高强腹板连接板在中部的一侧设置有一方形或弧形缺
口。
进一步地，所述第一上翼缘板与第一下翼缘板之间设置有一第一横隔
板；所述第二上翼缘板与第二下翼缘板之间设置有一第二横隔板。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明使用到的各构件均可在工厂进行标准化生产，施工时全部采
用螺栓进行连接，不仅可以避免现场的湿作业，加快施工进度和保证工程质
量，有利于降低劳动力成本，而且可以避免预制装配式框架结构在连接部位
存在的二次浇筑问题，具有很强的工程使用性；同时各构件及其连接形式均
相对简单，运输也很方便；
2、可以通过防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器在框架梁上形成薄弱位置，
并实现塑性铰从柱面向外移，从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤，形
成耗能型梁铰屈服机制，实现“强柱弱梁”抗震性能要求，同时可以通过高强
腹板连接板实现“强剪弱弯”抗震性能要求；
3、本发明防屈曲耗能节点在正常使用或者小震作用下时表现为刚性行
为，因此在遭受小于设防烈度的地震时，可以通过结构自身的刚度来抵抗地
震的作用；在中、大震作用下，结构的损伤主要集中在防屈曲翼缘金属板耗
能阻尼器上，而主体梁柱构件则可以在设计的位移水准下几乎没有损伤，这
能够有效避免节点整体失效，较少震后修复工作，通常只需要维修或者更换
防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器即可。
4、在高强腹板连接板中设置有方形或弧形缺口，设备管道可以从该方
形或弧形缺口穿过，可以增加对室内净空高度的建筑使用功能需求。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明防屈曲耗能节点的立面示意图。
图2为本发明中防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器的示意图。
图3为图2中沿C-C方向的剖面图。
图4为图1中沿A-A方向的剖面图。
图5为图1中沿B-B方向的剖面图。
图6为采用本发明防屈曲耗能节点连接的框架结构的立面示意图。
图7为采用本发明后的半跨框架梁的受力状态示意图。
图8为采用本发明后的框架结构失效机制的示意图。
具体实施方式
请参照图1至图8所示，全预制装配式混凝土柱5—混凝土梁6防屈曲
耗能节点100，所述防屈曲耗能节点100包括两个防屈曲翼缘金属板耗能阻
尼器(英文名称：Buckling-RestrainedPlateDamper，简称：BRPD)1、两
块高强腹板连接板2、一块第一预埋钢梁3以及一块第二预埋钢梁4；
所述第一预埋钢梁3的一端埋入所述混凝土柱5中，另一端向外伸出柱
面，向外延伸的长度可以根据实际施工要求来设置；所述第二预埋钢梁4
的一端埋入所述混凝土梁6中，另一端向外伸出梁端面，向外延伸的长度可
以根据实际施工要求来设置；所述第一预埋钢梁3与第二预埋钢梁4的上下
翼缘通过两所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1相连接；所述第一预埋钢梁
3与第二预埋钢梁4中部的两侧通过两所述高强腹板连接板2相连接。
请重点参照图2和图3所示，每所述防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1
均包括一金属板11(该金属板11是主要的受力耗能元件，需要具备屈服强
度低、延性好特点，通常采用低屈服点钢或软钢制成)、一矩形套筒12以及
一薄橡胶层或者无黏结材料层13；所述矩形套筒12套设于所述金属板11
中部，用于约束金属板11，防止其在受压过程中屈曲；所述薄橡胶层或者
无黏结材料层13设置在所述矩形套筒12的内表面，该薄橡胶层或者无黏结
材料层13可以防止外围矩形套筒12通过摩擦或者黏结与金属板11共同承
受轴向荷载。所述金属板11在中部的两侧各设有一从左至右逐渐变深的局
部削弱缺口111，以在框架梁上形成薄弱位置，所述矩形套筒12套设在该
局部削弱缺口111上。
所述第一预埋钢梁3包括第一腹板31，以及连接在该第一腹板31上下
两端的第一上翼缘板32和第一下翼缘板33，即该第一预埋钢梁3为工字钢
梁；所述第二预埋钢梁4包括一第二腹板41，以及连接在该第二腹板41上
下两端的第二上翼缘板42和第二下翼缘板43，即该第二预埋钢梁4为工字
钢梁；设置在上端的所述金属板11的一端通过多个摩擦型高强螺栓7与所
述第一上翼缘板32相连接，另一端通过多个摩擦型高强螺栓7与所述第二
上翼缘板42相连接；设置在下端的所述金属板11的一端通过多个摩擦型高
强螺栓7与所述第一下翼缘板33相连接，另一端通过多个摩擦型高强螺栓
7与所述第二下翼缘板43相连接；所述第一腹板31和第二腹板41的前后
两侧均通过多个摩擦型高强螺栓7与所述高强腹板连接板2的两端相连接。
在使用过程中，当在中、大震的作用下使防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1
或高强腹板连接板2遭受到损伤时，只需要将摩擦型高强螺栓7旋出来，再
换上新的防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1或高强腹板连接板2即可，因此可
以方便快速修复，并降低修复的成本。
所述高强腹板连接板2在中部的一侧设置有一方形或弧形缺口21，在
具体实施时，设备管道等可以直接从该方形或弧形缺口21穿过，可以增加
对室内净空高度的建筑使用功能需求。
所述第一上翼缘板32与第一下翼缘板33之间设置有一第一横隔板34，
以增加工字钢梁的腹板局部屈曲稳定性；所述第二上翼缘板42与第二下翼
缘板43之间设置有一第二横隔板44，以增加工字钢梁的腹板局部屈曲稳定
性。
请重点参照图6所示，本发明防屈曲耗能节点100在使用时，可以通过
该防屈曲耗能节点100将混凝土柱5与混凝土梁6一根接一根地装配在一
起，从而实现对建筑框架结构的构建。
本发明防屈曲耗能原理如下：请重点参照图7所示，本发明的防屈曲耗
能节点100可以将梁端承受的弯矩M和剪力V进行分解，并分别由不同的
构造来承受。其中，弯矩M由防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1承受，即将
弯矩M分解成防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1承受的拉力与压力N；剪力
V则由高强腹板连接板2承担。该防屈曲耗能节点100在正常使用或小震时
表现为刚性行为；在中、大震作用下，防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1在拉
力与压力N的作用下屈服，在梁端防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1的安装
处形成塑性铰c耗能。由于防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1设置在距离梁柱
连接节点根部的一定距离，同时防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器1的金属板
11的中部设置有局部削弱缺口111，因此，可以在框架梁上形成薄弱位置，
实现塑性铰c从柱面向外移(如图8所示，其中，a表示未变形时的框架，
b表示变形后的框架)，从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤，形成耗
能型梁铰屈服机制，实现“强柱弱梁”效果。
总之，本发明具有如下有益效果：
1、本发明使用到的各构件均可在工厂进行标准化生产，施工时全部采
用螺栓进行连接，不仅可以避免现场的湿作业，加快施工进度和保证工程质
量，有利于降低劳动力成本，而且可以避免预制装配式框架结构在连接部位
存在的二次浇筑问题，具有很强的工程使用性；同时各构件及其连接形式均
相对简单，运输也很方便；
2、可以通过防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器在框架梁上形成薄弱位置，
并实现塑性铰从柱面向外移，从而减少对防屈曲耗能节点核心区的损伤，形
成耗能型梁铰屈服机制，实现“强柱弱梁”抗震性能要求，同时可以通过高
强腹板连接板实现“强剪弱弯”抗震性能要求；
3、本发明防屈曲耗能节点在正常使用或者小震作用下时表现为刚性行
为，因此在遭受小于设防烈度的地震时，可以通过结构自身的刚度来抵抗地
震的作用；在中、大震作用下，结构的损伤主要集中在防屈曲翼缘金属板耗
能阻尼器上，而主体梁柱构件则可以在设计的位移水准下几乎没有损伤，这
能够有效避免节点整体失效，较少震后修复工作，通常只需要维修或者更换
防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器即可。
4、在高强腹板连接板中设置有方形或弧形缺口，设备管道可以从该方
形或弧形缺口穿过，可以增加对室内净空高度的建筑使用功能需求。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人
员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发
明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的
修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。