抗彎部件以及梁柱連接節點的製作方法
2023-09-20 05:16:25 1
抗彎部件以及梁柱連接節點的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗彎部件以及梁柱連接節點，所述抗彎部件為金屬製作的長方體結構，所述抗彎部件具有靠近梁端的第一側面和靠近柱側的第二側面，所述第一側面和所述第二側面均設有安裝孔；與所述第一側面和所述第二側面相鄰的表面均設有緊固孔。上述抗彎部件可以將柱和梁間接連接在一起，在地震發生時通過首先發生塑性變形，改變結構剛度分布，吸收和耗散地震能量，使破壞集中在梁端，保護結構其他部位免遭破壞。在地震發生後能夠方便、經濟地更換抗彎部件，使結構恢復到原來的狀態。上述抗彎部件施工簡單、更換容易，節約了工程造價。本發明還公開了使用上述抗彎部件的梁柱連接節點。
【專利說明】抗彎部件以及梁柱連接節點
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程建設領域，特別是涉及一種抗彎部件以及梁柱連接節點。
【背景技術】
[0002]鋼筋混凝土結構在建築領域中非常常見，一般地，鋼筋混凝土結構在地震中發生損傷多集中在梁端位置，當梁端發生損傷時，會存在以下問題:
[0003]梁端位置一旦損傷，伴隨著梁端縱筋受拉屈服和混凝土被壓潰的損壞，其修複比較困難，嚴重的情況下需要將整個構件進行更換，修復費用較高。
[0004]鋼筋混凝土的結構剛度較大，結構在地震作用下能夠吸收較大的地震能量，從而帶來嚴重的內部損傷。鋼筋混凝土結構構件由於材料的質量、施工質量和設計上的差異，導致整個塑性鉸的分布和發展難以預測，嚴重威脅結構的安全性。
【發明內容】
[0005]基於此，有必要提供一種更換容易、修復費用低、安全性高的抗彎部件以及梁柱連接節點。
[0006]一種抗彎部件，用於連接梁端和柱側，其特徵在於，所述抗彎部件為金屬製作的長方體結構，所述抗彎部件具有靠近梁端的第一側面和靠近柱側的第二側面，所述第一側面和所述第二側面均設有安裝孔；
[0007]與所述第一側面和所述第二側面相鄰的表面均設有緊固孔。
[0008]在其中一個實施例中，所述第一側面和所述第二側面之間還設有橫梁，所述橫梁垂直連接於所述第一側面和第二側面。
[0009]在其中一個實施例中，所述橫梁位於所述第一側面和所述第二側面橫向邊緣的中點。
[0010]一種採用上述抗彎部件的梁柱連接節點，包括支撐部、用於支持所述支撐部的牛腿支座；
[0011]所述牛腿支座焊接或螺栓連接於所述抗彎部件、柱側和支撐部；
[0012]所述支撐部焊接或螺栓連接於所述梁端。
[0013]在其中一個實施例中，還包括U形定位部件，所述抗彎部件位於所述U形定位部件內部並與所述U形定位部件匹配。
[0014]在其中一個實施例中，所述U形定位部件包括第一固定部、第二固定部和連接部，所述第一固定部與所述第二固定部平行，所述連接部位於所述第一固定部和所述第二固定部之間，所述第一固定部、第二固定部、連接部一體成型；
[0015]所述第一固定部和所述第二固定部均設置有錨栓杆，所述錨栓杆的直徑與所述安裝孔匹配。
[0016]在其中一個實施例中，所述牛腿支座焊接或螺栓連接於所述連接部和支撐部。即牛腿支座位於抗彎部件、U形定位部件以及支撐部的正下方，此時，牛腿支座對支撐部的支持力最大。
[0017]在其中一個實施例中，所述支撐部的寬度度大於或等於梁端的寬度。即梁端完全位於支撐部上，此時，支撐部可以更好的傳遞梁端受到的豎向力。
[0018]在其中一個實施例中，所述牛腿支座的寬度等於柱側的寬度。可以使得牛腿支座將支撐部傳遞來的豎向力更好地傳遞給牆或者柱。
[0019]在其中一個實施例中，所述牛腿截面的寬度等於所述第一側面與所述第二側面之間的距離與所述支撐部的寬度之和。
[0020]上述抗彎部件，設置在梁端，在使用時，採用連接件將梁端和柱側通過安裝孔分別與抗彎部件連接，然後再通過緊固孔使抗彎部件與梁端和柱側的連接穩固，從而將梁與柱通過抗彎部件間接連接在一起。抗彎部件具有抗彎能力，可以滿足結構不同部位的梁端抵抗彎曲的需要。上述抗彎部件，在正常使用條件下，處於彈性工作階段，其工作性能同一般的鋼筋混凝土梁一致。當地震來臨時，可以保證梁端先於柱端進入塑性，且金屬材料保證了良好的塑性變形能力和耗能能力。地震過後，可以將發生嚴重塑性變形的抗彎部件進行更換，使結構恢復到完好狀態。
[0021]上述抗彎部件有效地將梁端剪力和梁端彎矩分開傳遞且不發生塑性變形以滿足正常使用的需要。在地震發生時通過首先發生塑性變形，改變結構剛度分布，吸收和耗散地震能量，使破壞集中在梁端，保護結構其他部位免遭破壞。在地震發生後能夠方便、經濟地更換抗彎部件，使結構恢復到原來的狀態。上述抗彎部件施工簡單、更換容易，節約了工程造價。同時，上述抗彎部件可以預測結構可能的塑性鉸分布和發展路徑，從而為有針對性的結構防災減災提供指導。
[0022]採用上述抗彎部件的梁柱連接節點，支撐部主要傳遞豎向力，釋放水平約束和彎曲約束等來提供足夠的水平變形能力和彎曲變形能力。牛腿支座將支撐部傳遞來的豎向內力傳遞給牆或柱。因此，上述梁柱連接節點將梁端和柱間接連接，既能有效傳遞豎向載荷，又能將梁端的水平約束和轉動約束釋放，使梁端具有有效的適應水平變形和轉動變形的能力。上述梁柱連接節點可以解決結構各部分之間不均勻沉降對結構的破壞以及溫度應力引起的結構開裂問題，可以替代結構中的沉降縫、溫度縫，施工簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為一實施方式的抗彎部件的立體結構示意圖；
[0024]圖2為一實施方式的抗彎部件的正視圖；
[0025]圖3為一實施方式的抗彎部件的俯視圖；
[0026]圖4為一實施方式的梁柱連接節點的正視圖；
[0027]圖5為一實施方式的梁柱連接節點的俯視圖；
[0028]圖6為一實施方式的U形定位部件的正視圖；
[0029]圖7為一實施方式的U形定位部件的俯視圖；
[0030]圖8為一實施方式的梁柱連接示意圖；
[0031]圖9為另一實施方式的梁柱連接示意圖；
[0032]圖10為一實施方式的梁柱連接節點的結構示意圖的俯視圖；
[0033]圖11為一實施方式的梁柱連接節點的剖面圖；[0034]圖12 (a)為一實施方式的梁柱連接節點的水平變形結構示意圖；
[0035]圖12 (b)為一實施方式的梁柱連接節點的水平變形結構示意圖；
[0036]圖13 Ca)為一實施方式的梁柱連接節點的彎曲變形結構示意圖；
[0037]圖13 (b)為一實施方式的梁柱連接節點的彎曲變形結構示意圖；
[0038]附圖標記:
[0039]10、抗彎部件;20、梁;30、柱;40、U形定位部件；100、第一側面；102、第二側面；104、安裝孔；106、緊固孔；108、橫梁；400、第一固定部；402、第二固定部；404、連接部；406、錨栓杆；14支撐部；16牛腿支座。
【具體實施方式】
[0040]為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0041]請參閱圖1-3，一實施方式的抗彎部件10，用於連接梁20和柱30，抗彎部件10為金屬製作的長方體結構，抗彎部件10具有靠近梁20的第一側面100和靠近柱30的第二側面102，第一側面100和第二側面102均設有安裝孔104，與第一側面100和第二側面102相鄰的表面均設有緊固孔106。抗彎部件10為一體成型的長方體結構，第一側面100和第二側面102平行，抗彎部件10其餘的六個表面均設有緊固孔106。安裝孔104的作用是利於柱30或者梁20通過安裝孔104與抗彎部件10連接。在本實施方式中，安裝孔104為錨栓杆孔，柱30或者梁20通過錨栓杆406以及錨栓杆孔與抗彎部件10連接，第一側面100與柱30連接，第二側面102與梁20連接，進而實現了柱30和梁20的間接連接。安裝孔104的個數可以根據抗彎部件10的大小進行選擇。在本實施方式中，安裝孔104的個數為8個，即第一側面100和第二側面102各有4個。
[0042]緊固孔106的作用是方便錨栓的旋緊。在預緊錨栓時，可以從抗彎部件10表面的緊固孔106中伸入鐵鉗預緊，從而使得錨栓杆406與抗彎部件10連接穩固。在本實施方式中，安裝孔104靠近緊固孔106，以達到方便錨栓杆406的旋緊固定的目的。可以理解的是，緊固孔106的形狀可以為任意形狀，只要其大小可以方便鐵鉗的進出即可。在本實施方式中，緊固孔106的形狀為長方形，其面積略小於其所在的抗彎部件10表面的面積。
[0043]抗彎部件10的材質為金屬，如鐵、不鏽鋼等。
[0044]上述抗彎部件10，設置在梁20端，在使用時，梁20和柱30通過安裝孔104分別與抗彎部件10連接，然後再通過緊固孔106使抗彎部件10與梁20和柱30的連接穩固，從而實現將梁20與柱30通過抗彎部件10間接連接在一起。抗彎部件10具有抗彎能力，可以滿足結構不同部位的梁20抵抗彎曲的需要。上述抗彎部件10，在正常使用條件下，處於彈性工作階段，其工作性能同一般的鋼筋混凝土梁一致。當地震來臨時，可以保證梁20端先於柱30端進入塑性，金屬材料保證了良好的塑性變形能力和耗能能力，抗彎部件10按照預期屈服以耗散地震能量，降低結構整體剛度，減小結構吸收的地震能量，同時使破壞集中在抗彎部件10位置，保護其他位置免受地震損壞。地震過後，通過更換嚴重塑性變形的抗彎部件10，使結構恢復到完好狀態。[0045]請再參閱圖3，在一實施方式中，第一側面100和第二側面102之間還設有橫梁108，橫梁108垂直連接於第一側面100和第二側面102。當抗彎部件10較長時，容易發生形變，在第一側面100和第二側面102之間設置橫梁108，可以起到穩固抗彎部件10形狀的作用。在本實施方式中，橫梁108位於第一側面100和第二側面102橫向邊緣的中點。橫梁108的端面應該與抗彎部件10的端面持平。
[0046]上述抗彎部件10可以應用於梁柱連接節點中，請參閱圖4和圖5，一實施方式的梁柱連接節點，包括支撐部14、用於支持支撐部14的牛腿支座16、以及上述抗彎部件10。牛腿支座16焊接或螺栓連接於抗彎部件10、柱側和支撐部14。支撐部14焊接或螺栓連接於梁端。支撐部14傳遞梁端的豎向力，牛腿支座16將支撐部14傳遞來的豎向力傳遞給牆或者柱，釋放了水平約束和彎曲約束來為梁端提供足夠的水平變形能力和彎曲變形能力。在本實施方式中，支撐部14為Z形支撐。在其他實施方式中，支撐部14也可以為其他形狀。Z形支撐位於梁端的正下方並與梁端焊接或螺栓連接，此時，梁與Z形支撐的連接類似於鉸接連接，為梁柱連接節點提供了良好的轉動變形能力。
[0047]上述節點在應用到結構抗震設計和結構加固設計後，能實現理想的鉸接連接，提供良好的轉動變形能力，改善不均勻沉降給該結構帶來的內應力。上述節點還可以實現良好的水平變形能力，替代溫度縫和後澆帶的施工方式，並能有效地解決大體積結構的溫度應力問題。上述梁柱連接節點施工方便，在不影響結構整體性的前提下，使結構具有優異的變形適應能力。
[0048]如圖6和圖7所示，在一實施方式中，梁柱連接節點還包括U性定位部件，抗彎部件10位於U形定位部件40內部並與U形定位部件40匹配。U形定位部件40可以保證抗彎部件10的定位，其一般是採用鑄鐵預製。在鋼筋混凝土梁柱連接節點澆注的時候，將U形定位部件40預先埋設在梁20柱側面，方便抗彎部件10的設置。
[0049]在本實施方式中，U形定位部件40包括平行設置的第一固定部400、第二固定部402和連接部404，第一固定部400與第二固定部402平行，連接部404位於第一固定部400和第二固定部402之間，第一固定部400、第二固定部402和連接部404 —體成型；第一固定部400和第二固定部402均設置有錨栓杆406，錨栓杆406的直徑與安裝孔104匹配。U形定位部件40與錨栓杆406整體注模，即錨栓杆406與第一固定部400和第二固定部402固定連接。當抗彎部件10置於U形定位部件40時，錨栓杆406通過安裝孔104伸入抗彎部件10內部。在本實施方式中，錨栓杆406的個數為8根，其分別通過安裝孔104 —端位於抗彎部件10內，另一端位於U形定位部件40外。首次澆注的時候可以將抗彎部件10與U形定位部件40組裝後澆注。待混凝土澆注28天以後，或混凝土強度達到80%以上，將錨栓杆406預緊至設計的預緊力。此時錨栓杆406 —端位於抗彎部件10內，另一端位於梁20內或者柱30內，實現梁20或者柱30的間接連接。錨栓杆406可以同梁麵筋和底筋焊接連接，也可以直接錨固進兩側的柱30或者梁20中。錨固長度應滿足錨固計算要求。
[0050]請參閱圖8和圖9，在實際施工中，上述梁柱連接節點既可以用於梁柱的兩端，如圖8 ;也可以用於梁柱的一端，如圖9 ;給施工帶來了很大的方便。
[0051]在一實施方式中，牛腿支座16焊接或螺栓連接於連接部404。牛腿支座16連接於連接部404，即牛腿支座16位於抗彎部件10、U形定位部件40以及支撐部14的正下方，此時，牛腿支座16對支撐部14的支持力最大。[0052]請參閱圖10，在一實施方式中，支撐部14的寬度a大於或等於梁端的寬度。支撐部14的寬度大於或等於梁端的寬度，即梁端完全位於支撐部14上，此時，支撐部14可以更好的傳遞梁端受到的豎向力。在本實施方式中，支撐部14的寬度a等於梁端的寬度。
[0053]請參閱圖11，在一實施方式中，牛腿支座16的寬度A大於或等於柱側的寬度。牛腿支座16的寬度A大於或等於柱側的寬度，可以使得牛腿支座16將支撐部14傳遞來的豎向力更好地傳遞給牆或者柱。
[0054]請再次參閱圖10和圖11，在一實施方式中，所述牛腿截面的寬度等於第一側面100與所述第二側面102之間的距離L與支撐部14的寬度之和。
[0055]在本實施方式中，支撐部14的寬度a等於梁的寬度，牛腿支座16的寬度A等於柱寬，支撐部14的截面寬度b按《混凝土結構設計規範》GB50010的抗剪與局部受壓情況計算確定，支撐部14淨高h根據水平變形需求，按照下面水平變形公式計算確定。第一側面100與第二側面102之間的距離L根據水平變形需求確定。牛腿支座16截面的寬度B=L+b ;牛腿截面設計按照《混凝土結構設計規範》GB50010或者《鋼結構設計規範》GB50017要求按照受力情況進行設計。
[0056]如圖12和圖13所示，本實施方式的梁柱連接節點具有水平自由變形能力和轉動自由變形能力，其中，抗彎部件10的第一側面100和第二側面102之間的距離L可以根據水平變形的需求進行確定和計算，計算的公式如下:
[0057]水平變形:
[0058]
【權利要求】
1.一種抗彎部件，其特徵在於，所述抗彎部件為金屬製作的長方體結構，所述抗彎部件具有第一側面和第二側面，所述第一側面與所述第二側面平行，所述第一側面和所述第二側面均設有安裝孔； 與所述第一側面和所述第二側面相鄰的表面均設有緊固孔。
2.根據權利要求1所述的抗彎部件，其特徵在於，所述第一側面和所述第二側面之間還設有橫梁，所述橫梁垂直連接於所述第一側面和所述第二側面。
3.根據權利要求2所述的抗彎部件，其特徵在於，所述橫梁位於所述第一側面和所述第二側面橫向邊緣的中點。
4.一種梁柱連接節點，用於連接梁端和柱側，其特徵在於，包括支撐部、用於支持所述支撐部的牛腿支座、以及權利要求1-3任一項所述的抗彎部件； 所述牛腿支座焊接或螺栓連接於所述抗彎部件、柱側和支撐部； 所述支撐部焊接或螺栓連接於所述梁端。
5.根據權利要求4所述的梁柱連接節點，其特徵在於，還包括U形定位部件，所述抗彎部件位於所述U形定位部件內部並與所述U形定位部件匹配。
6.根據權利要求5所述的梁柱連接節點，其特徵在於，所述U形定位部件包括第一固定部、第二固定部和連接部，所述第一固定部與所述第二固定部平行，所述連接部位於所述第一固定部和所述第二固定部之間，所述第一固定部、第二固定部、連接部一體成型； 所述第一固定部和所述第二固定部均設置有錨栓杆，所述錨栓杆的直徑與所述安裝孔匹配。
7.根據權利要求4所述的梁柱連接節點，其特徵在於，所述牛腿支座焊接或螺栓連接於所述連接部。
8.根據權利要求4所述的梁柱連接節點，其特徵在於，所述支撐部的寬度度大於或等於梁端的寬度。
9.根據權利要求4所述的梁柱連接節點，其特徵在於，所述牛腿支座的寬度等於柱側的寬度。
10.根據權利要求4-9任一項所述的梁柱連接節點，其特徵在於，所述牛腿截面的寬度等於所述第一側面與所述第二側面之間的距離與所述支撐部的寬度之和。
【文檔編號】E04B1/98GK103669592SQ201310675036
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】戚永樂, 周新顯, 彭雪平, 周玉, 楊培紅, 尹春明 申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院