一種梁柱鋼環鉸節點的製作方法
2023-04-27 04:02:56
一種梁柱鋼環鉸節點的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種梁柱鋼環鉸節點，包括立柱、多根橫梁、套在立柱上的內鋼環、套在內鋼環上的外鋼環、將內鋼環連接在立柱上的柱鋼環插銷以及將外鋼環連接在內鋼環上的鋼環間插銷，內鋼環以柱鋼環插銷為轉軸轉動，外鋼環以鋼環間插銷為轉軸轉動，柱鋼環插銷的長軸和鋼環間插銷的長軸位於正交方向，地震時，內鋼環相對於立柱和外鋼環作有限度的轉動，使得立柱與橫梁和樓板之間發生相對運動，進而使得建築結構的各個組成構件不產生相互牽製作用，有利於減小地震作用；另外，立柱和橫梁通過有剛性的無粘結預應力鋼筋相連，這些無粘結預應力鋼筋在地震時產生的彈性恢復力能確保建築結構在地震後回復到初始位置，也能減輕地震造成的結構病害。
【專利說明】一種梁柱鋼環鉸節點
【技術領域】
[0001]本發明屬於建築結構工程領域，涉及一種梁柱連接節點。
【背景技術】
[0002]地震作用和風振力是建築結構的主要控制荷載。傳統建築結構的抗震設計是通過加強各個組成構件的截面來抵抗外力作用。現代結構控制理論認為從「抗」的角度並不能有效減少建築結構的地震作用效應，基於結構動力特性和能量分析的新型減隔震結構體系才更能有效地減小地震作用效應。
[0003]現今比較成熟的基於結構控制技術的新型結構體系有隔震結構體系和消能減震結構體系，搖擺結構體系是近年來研究熱點，搖擺結構是通過「弱化」建築結構的整體抗側剛度來減小地震作用效應，並通過設置阻尼器等耗能裝置來控制結構變形，以保證建築結構在遭遇大地震作用時其主體結構基本完好並且便於其他部件的維修，但是實現建築結構在地震作用下的搖擺運動和彈性回復功能尚有很多困難，目前還沒有成熟的解決方案。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術的不足，目的在於提供一種不僅能夠使建築結構在地震作用下發生搖擺減震，而且能夠使建築結構在震後可發生彈性回復的梁柱鋼環鉸節點。
[0005]為達到上述目的，本發明的解決方案是:
[0006]本發明提供了一種梁柱鋼環鉸節點，包括:立柱、多根橫梁、套在立柱上的內鋼環、套在內鋼環上的外鋼環、用於將內鋼環連接在立柱上的柱鋼環插銷以及用於將外鋼環連接在內鋼環上的鋼環間插銷，內鋼環以柱鋼環插銷為轉軸作有限幅度的轉動，外鋼環以鋼環間插銷為轉軸作有限幅度的轉動，柱鋼環插銷的長軸方向和鋼環間插銷的長軸方向的夾角為90。，橫梁通過無粘結預應力鋼筋與立柱相連。
[0007]上述立柱為直四稜柱，內鋼環和外鋼環均為方形環，柱鋼環插銷貫穿立柱和內鋼環相對向的兩條邊，內鋼環的未被柱鋼環插銷貫穿的兩條邊中的任意一邊均通過鋼環間插銷與外鋼環的對應的邊相連接，兩根鋼環間插銷共軸排列。
[0008]上述橫梁的數目為2?4，每根橫梁均與立柱的對應側面相連。
[0009]上述立柱和橫梁均由混凝土材料澆築而成。
[0010]由於採用上述方案，本發明的有益效果是:
[0011]在本發明的梁柱鋼環鉸節點中，內鋼環通過柱鋼環插銷與立柱相連且能夠以該柱鋼環插銷為轉軸轉動，外鋼環通過鋼環間插銷與內鋼環相連且能夠以該鋼環間插銷為轉軸轉動，柱鋼環插銷的長軸方向和鋼環間插銷的長軸方向的夾角為90°，因此，當地震發生時，內鋼環能夠分別相對於立柱和外鋼環發生有限度的自由轉動，使得立柱與橫梁和樓板之間也發生有限度的自由相對運動，從而使相鄰立柱的間距基本保持一致，進而使得建築結構的各種組成構件不會產生大的相互牽製作用，有利於減小地震作用，最終達到減輕地震震動對建築結構的損害的目的。[0012]另外，立柱和橫梁還通過數根有剛性的無粘結預應力鋼筋相連，這些無粘結預應力鋼筋在地震時發生形變而產生了彈性恢復力，能夠保證建築結構在地震後回復到初始位置，從另一個方面減輕了地震震動對建築結構的損害。
[0013]總之，本發明提供了一種在大震作用下具有優良減震效果的免損傷結構，工程實踐可行，造價相對便宜，具有很好的經濟價值和社會意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例中的梁柱鋼環鉸節點的立體圖。
[0015]圖2為圖1所示的實施例的AA』側剖視圖。
[0016]圖3為圖1所示的實施例的BB』側剖視圖。
[0017]圖4為本發明實施例中的內鋼環的結構示意圖。
[0018]圖5為本發明實施例中的外鋼環的結構示意圖。
[0019]附圖標記:
[0020]立柱1、內鋼環2、柱鋼環插銷3、外鋼環4、鋼環間插銷5、無粘結預應力鋼筋6、橫梁7和梁柱鋼環鉸節點8。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。
[0022]實施例
[0023]本實施例提供了一種在建築結構中使用的梁柱鋼環鉸節點，該梁柱鋼環鉸節點能夠使建築結構在發生地震時具有搖擺減震功能並在地震結束後具有自動復位功能。如圖1、圖2和圖3所示，該梁柱鋼環鉸節點8包括立柱1、橫梁7、內鋼環2、柱鋼環插銷3、外鋼環
4、鋼環間插銷5和無粘結預應力鋼筋6。
[0024]立柱I和橫梁7均由混凝土材料澆築成直四稜柱。四根橫梁7設置在樓層的同一標高處並分別與立柱I的四個側面通過多根無粘結預應力鋼筋6相連。無粘結預應力鋼筋6的一端錨固在立柱I內，另一端錨固在橫梁7的遠端。這些無粘結預應力鋼筋6具有一定剛度，受拉時能發生變形。當建築結構在地震作用下發生搖擺時，這些無粘結預應力鋼筋6發生變形，產生彈性恢復力；當地震結束後，彈性恢復力使得建築結構回復到初始位置，即發生復位。無粘結預應力鋼筋6的截面積、位置和數量可根據實際需要計算調整，用來確定梁柱鋼環鉸節點8的剛度。
[0025]如圖2、圖3和圖4所示，內鋼環2為方形環，套在立柱I的外表面，並且其內表面與立柱I的外表面具有一定間隙。柱鋼環插銷3貫穿立柱I和內鋼環2相對向的兩條邊將內鋼環2和立柱I相連接。因為內鋼環2的內表面與立柱I的外表面具有一定間隙，所以內鋼環2能夠以柱鋼環插銷3為轉軸作有限幅度的轉動，其轉動的方向如圖4的雙箭頭所示，其轉動的幅度取決於內鋼環2的沒有被柱鋼環插銷3貫穿的兩邊與立柱I對應的側面的距離。實際施工時，內鋼環2的被柱鋼環插銷3貫穿的兩邊與立柱I對應的側面的外表面可以留有間隙，也可以不留間隙。
[0026]如圖2、圖3和圖5所示，外鋼環4為方形環，套在內鋼環2的外表面，其內表面與內鋼環2的外表面相隔一定距離，並且外表面通過預埋件與橫梁7及樓板澆築成一個整體。內鋼環2的未被柱鋼環插銷3貫穿的兩條邊中的任意一邊均通過鋼環間插銷5與外鋼環4的對應的邊相連接。這兩根鋼環間插銷共軸排列，即它們的長軸處於同一條直線上。因為外鋼環4的內表面與內鋼環2的外表面具有間隙，所以外鋼環4能夠以鋼環間插銷5為轉軸作有限幅度的轉動，其轉動的方向如圖5的雙箭頭所示，其轉動的幅度取決於外鋼環4的沒有被鋼環間插銷5貫穿的兩邊與立柱I對應的側面的距離。實際施工時，外鋼環4的被鋼環間插銷5貫穿的兩邊與內鋼環2對應邊的外表面可以留有間隙，也可以不留有間隙。柱鋼環插銷3的長軸方向(圖1的Y方向)和鋼環間插銷5的長軸方向(圖1的X方向)所成的角度為90° (即二者位於正交方向)。本實施例中的立柱和橫梁均為直四稜柱，外鋼環和內鋼環均為方形環，實際上，如果立柱、橫梁、外鋼環和內鋼環為其他結構時，柱鋼環插銷的長軸方向和鋼環間插銷的長軸方向所成的角度也不限於90°，只要二者具有一定夾角即可。例如，立柱為圓柱等形狀，內鋼環和外鋼環為圓環等形狀。
[0027]本實施例中的梁柱鋼環鉸節點8在立柱I和橫梁7及樓板之間設置了嵌套的內鋼環2和外鋼環4，使得內鋼環2在某個方向能發生相對於立柱I的有限度的轉動，同時也使得內鋼環2在另外的方向能發生相對於外鋼環4的有限度的轉動，從而整體上形成了一種類似「萬向節」的三維鉸接點。採用本實施例中的梁柱鋼環鉸節點建成的鋼筋混凝土框架的結構整體剛度比傳統設計的鋼筋混凝土框架小很多。當發生地震時，梁柱鋼環鉸節點8在地震作用下擺動，內鋼環2能夠隨之發生分別相對於立柱I和外鋼環4的轉動，使得立柱I與橫梁7和樓板之間實現一定限度內的三維轉動，起到消震效果。該種三維轉動不會產生組成構件之間的相互牽製作用，也能夠使相鄰立柱I之間的距離基本保持一致，能夠減輕建築結構的震動損害。另外，無粘結預應力鋼筋6在地震時因為形變而產生彈性恢復力，可保證建築結構在地震後回復到初始位置，也有利於減輕建築結構的震動損害。
[0028]本實施例中的梁柱鋼環鉸節點8的施工步驟如下:
[0029]使用混凝土材料澆築立柱I並在立柱I內預留預應力鋼筋孔道、無粘結預應力鋼筋和錨板，使用柱鋼環插銷3將內鋼環2安裝到立柱I上，然後使用鋼環間插銷5將外鋼環4安裝到內鋼環2上，使用混凝土材料澆築橫梁7並在橫梁7內預留預應力鋼筋孔道、無粘結預應力鋼筋和錨板，待混凝土養護強度達到設計值後張拉預應力至設計值，至此完成梁柱鋼環鉸節點8的施工步驟。
[0030]上述的對實施例的描述是為便於該【技術領域】的普通技術人員能理解和使用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種梁柱鋼環鉸節點，包括:立柱和多根橫梁，其特徵在於:還包括:套在所述立柱上的內鋼環、套在所述內鋼環上的外鋼環、用於將所述內鋼環連接在所述立柱上的柱鋼環插銷以及用於將所述外鋼環連接在所述內鋼環上的鋼環間插銷，所述內鋼環以所述柱鋼環插銷為轉軸作有限幅度的轉動，所述外鋼環以所述鋼環間插銷為轉軸作有限幅度的轉動，所述柱鋼環插銷的長軸方向和所述鋼環間插銷的長軸方向的夾角為90°，所述橫梁通過無粘結預應力鋼筋與所述立柱相連並且與所述外鋼環的外表面固定相連。
2.根據權利要求1所述的梁柱鋼環鉸節點，其特徵在於:所述立柱為直四稜柱，所述內鋼環和所述外鋼環均為方形環。
3.根據權利要求2所述的梁柱鋼環鉸節點，其特徵在於:所述柱鋼環插銷貫穿所述立柱和所述內鋼環相對向的兩條邊，所述內鋼環的未被所述柱鋼環插銷貫穿的兩條邊中的任意一邊均通過所述鋼環間插銷與所述外鋼環的對應的邊相連接，兩根鋼環間插銷共軸排列。
4.根據權利要求2所述的梁柱鋼環鉸節點，其特徵在於:所述橫梁的數目為2?4。
5.根據權利要求4所述的梁柱鋼環鉸節點，其特徵在於:每根所述橫梁均與所述立柱的對應側面相連。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的梁柱鋼環鉸節點，其特徵在於:所述立柱和所述橫梁均由混凝土材料澆築而成。
【文檔編號】E04B1/98GK103866868SQ201410060624
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2014年2月21日
【發明者】魯亮, 呂西林 申請人:同濟大學