屈曲约束式钢梁柱端板连接节点和钢结构建筑制造技术

本实用新型专利技术公开了一种屈曲约束式钢梁柱端板连接节点和钢结构建筑，属于建筑钢结构领域，所述屈曲约束式钢梁柱端板连接节点包括钢梁和钢柱，所述钢梁和钢柱的接合处设置有端部连接件，所述端部连接件包括一对水平设置的翼缘连接板和设置于所述翼缘连接板末端的端板，所述翼缘连接板的自由端用于与所述钢梁的上下翼缘连接，所述端板的两端用于与所述钢柱的翼缘连接，所述翼缘连接板的中部为削弱区。本实用新型专利技术抗震性能优越，能显著提高钢框架结构的延性和耗能能力；并将塑性铰外移，避免出现在钢梁端部焊接处；地震后钢梁和钢柱不损坏，只需更换或修复端部连接件即可重复使用；并且安装方便。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及建筑钢结构领域，特别是指一种屈曲约束式钢梁柱端板连接节点和钢结构建筑。
技术介绍
在多、高层装配式钢结构住宅中，如何令钢梁柱有效而快速的连接日渐成为一个重要的研究课题。因为钢梁柱连接节点是影响钢结构住宅力学性能的关键。它同时受到轴力、弯矩和剪力的作用，如图9所示，N为轴力，M为弯矩，V为剪力，传力机制复杂，因此是结构设计的重、难点。目前装配式钢结构住宅中最常用的梁柱连接节点是端板连接节点。端板连接节点是预先将钢梁端部和带有螺栓孔的钢板(端板)焊接，再将带有端板的钢梁和钢柱用螺栓连接。这种节点是装配式钢结构中最常见的连接形式，具有施工步骤少的优点。但这种节点的焊接处存在严重的应力集中。在地震荷载下，塑性铰在钢梁端部(焊缝处)出现，焊缝易开裂，使节点的延性和耗能能力大幅下降。为减少焊缝，装配式钢结构还常用全栓接节点。全栓接节点是将钢梁的上下翼缘用连接件(T形或L形)与钢柱相连。该节点的特点是现场无需焊接，全部使用高强螺栓连接。相比于其他节点，全栓接节点装配快速，符合建筑工业化要求。但由于撬力作用，连接件(T形或L形)与钢柱翼缘的连接螺栓容易受拉破坏，在钢梁受弯产生塑性铰前，连接件就与柱翼缘脱开。因此，急需一种抗震性能优越，施工便捷可靠，现场焊接作业少，震后可快速更换与修复，符合建筑工业化要求的新型节点。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种屈曲约束式钢梁柱端板连接节点和钢结构建筑，本技术抗震性能优越，能显著提高钢框架结构的延性和耗能能力；并将塑性铰外移，避免出现在钢梁端部焊接处；地震后钢梁和钢柱不损坏，只需更换或修复端部连接件即可重复使用；并且安装方便。为解决上述技术问题，本技术提供技术方案如下：一方面，提供一种屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，包括钢梁和钢柱，所述钢梁和钢柱的接合处设置有端部连接件，所述端部连接件包括一对水平设置的翼缘连接板和设置于所述翼缘连接板末端的端板，所述翼缘连接板的自由端用于与所述钢梁的上下翼缘连接，所述端板的两端用于与所述钢柱的翼缘连接，所述翼缘连接板的中部为削弱区。进一步的，所述翼缘连接板的自由端用于通过第一组螺栓与所述钢梁的上下翼缘连接，所述端板的两端用于通过第二组螺栓与所述钢柱的翼缘连接。进一步的，所述翼缘连接板中部两侧有切槽/切口，形成削弱区；或者，所述翼缘连接板中部开有长孔，形成削弱区。进一步的，所述翼缘连接板和端板的连接处设置有竖向加劲肋，所述第一组螺栓和第二组螺栓为摩擦型高强螺栓。进一步的，所述翼缘连接板的外侧在所述削弱区的上方设置有盖板，所述盖板通过第三组螺栓与所述钢梁的翼缘连接，其中，所述第三组螺栓穿过所述切槽/切口或长孔。进一步的，所述翼缘连接板从钢柱侧面至所述削弱区的范围内，沿着从内到外的方向，其截面面积逐渐增大，所述翼缘连接板厚度为6～30mm，宽度为80～400mm，长度不超过1000mm；所述盖板的厚度为6～34mm，宽度为80～400mm，长度不超过1000mm。进一步的，所述端板的中部设置有用于通过第四组螺栓连接所述钢梁的腹板的剪力板，所述第四组螺栓为高强螺栓。进一步的，所述剪力板上开有至少三个上下排布的螺栓孔，中间的螺栓孔为圆孔，上方和下方的两个螺栓孔为水平方向的长圆孔。进一步的，所述钢柱的腹板两侧设置有竖向加劲钢板，所述钢柱的两个翼缘之间对应翼缘连接板的位置设置有水平加劲肋。另一方面，提供一种钢结构建筑，包括上述屈曲约束式钢梁柱端板连接节点。本技术具有以下有益效果：本技术中，通过在翼缘连接板的中部设置削弱区的方式，使钢框架在地震载荷下的塑性铰发生在翼缘连接板的削弱区，实现塑性铰出现的位置可控，并且通过合理的设计，在翼缘连接板的削弱区出现塑性铰时，钢梁和钢柱还保持弹性，使得塑性铰出现的时机可控避，这就避免了塑性铰出现在应力集中严重的钢梁的翼缘端部，使连接焊缝不开裂，在节点工作过程中钢梁和钢柱始终保持弹性，提高了钢框架结构的延性和耗能能力；此外，翼缘连接板中部的削弱区能降低钢柱侧面的弯矩，减少端板与钢柱的翼缘的连接螺栓数量；并且端部连接件具有震后易修复、可快速更换的特点，通过合理设计可以保证震后的钢梁和钢柱仍处于弹性状态，只需更换或修复端部连接件，该节点仍能重复使用。附图说明图1为本技术的屈曲约束式钢梁柱端板连接节点的一个实施例的结构示意图；图2为本技术中的端部连接件的实施例1的示意图；图3为本技术中的端部连接件的实施例2的示意图；图4为本技术中的端部连接件的实施例3的示意图；图5为本技术中的端部连接件的实施例4的示意图；图6为本技术中的端部连接件的实施例5的示意图；图7为本技术中的端部连接件的实施例6的示意图；图8为本技术中的端部连接件的实施例7的示意图；图9为钢梁柱连接节点的受力原理图。具体实施方式为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。一方面，本技术实施例提供一种屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，包括钢梁1和钢柱2，钢梁1和钢柱2的接合处设置有端部连接件3，端部连接件3包括一对水平设置的翼缘连接板31和设置于翼缘连接板31末端的端板32，翼缘连接板31的自由端用于与钢梁1的上下翼缘11连接，端板32的两端用于与钢柱2的翼缘21连接，翼缘连接板31的中部为削弱区33。优选的，翼缘连接板31与端板32可以为焊接连接，并且两翼缘连接板31外边缘的距离优选为钢梁1的高度。本技术实施例中，通过在翼缘连接板31的中部设置削弱区33的方式，使钢框架在地震载荷下的塑性铰发生在翼缘连接板31的削弱区33，实现塑性铰出现的位置可控，并且通过合理的设计，在翼缘连接板31的削弱区33出现塑性铰时，钢梁1和钢柱2还保持弹性，使得塑性铰出现的时机可控避，这就避免了塑性铰出现在应力集中严重的钢梁1的翼缘11端部，使连接焊缝不开裂，在节点工作过程中钢梁1和钢柱2始终保持弹性，提高了钢框架结构的延性和耗能能力；此外，翼缘连接板31中部的削弱区33能降低钢柱侧面的弯矩，减少端板32与钢柱2的翼缘21的连接螺栓数量；并且端部连接件3具有震后易修复、可快速更换的特点，通过合理设计可以保证震后的钢梁1和钢柱2仍处于弹性状态，只需更换或修复端部连接件3，该节点仍能重复使用。进一步的，翼缘连接板31的自由端可以用于通过第一组螺栓311与钢梁1的上下翼缘11连接，端板32的两端可以用于通过第二组螺栓321与钢柱2的翼缘21连接。端板32和钢柱2的翼缘21上设置有对应的第二组螺栓孔322，这种连接方式使得端部连接件3分别与钢梁1和钢柱2
之间安装方便。作为本技术实施例的一种改进，翼缘连接板31中部两侧有切槽/切口331，形成削弱区33，或者，翼缘连接板31中部开有长孔332，形成削弱区33。通过切槽/切口331或开长孔332的方式得到削弱区33，这种方法简单方便，易根据设计要求计算削弱区33的削弱程度，使得削弱区33出现塑性铰时，钢梁1和钢柱2还保持弹性，令塑性铰出现的时机可控。优选的，翼缘连接板31和端板32的连接处可以设置有竖向加劲肋34，第一组螺栓311和第二组螺栓321优选为摩擦型高强螺栓。竖向加劲肋34的设置能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，包括钢梁和钢柱，其特征在于，所述钢梁和钢柱的接合处设置有端部连接件，所述端部连接件包括一对水平设置的翼缘连接板和设置于所述翼缘连接板末端的端板，所述翼缘连接板的自由端用于与所述钢梁的上下翼缘连接，所述端板的两端用于与所述钢柱的翼缘连接，所述翼缘连接板的中部为削弱区。

【技术特征摘要】
1.一种屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，包括钢梁和钢柱，其特征在于，所述钢梁和钢柱的接合处设置有端部连接件，所述端部连接件包括一对水平设置的翼缘连接板和设置于所述翼缘连接板末端的端板，所述翼缘连接板的自由端用于与所述钢梁的上下翼缘连接，所述端板的两端用于与所述钢柱的翼缘连接，所述翼缘连接板的中部为削弱区。2.根据权利要求1所述的屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，其特征在于，所述翼缘连接板的自由端用于通过第一组螺栓与所述钢梁的上下翼缘连接，所述端板的两端用于通过第二组螺栓与所述钢柱的翼缘连接。3.根据权利要求2所述的屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，其特征在于，所述翼缘连接板中部两侧有切槽/切口，形成削弱区；或者，所述翼缘连接板中部开有长孔，形成削弱区。4.根据权利要求3所述的屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，其特征在于，所述翼缘连接板和端板的连接处设置有竖向加劲肋，所述第一组螺栓和第二组螺栓为摩擦型高强螺栓。5.根据权利要求3所述的屈曲约束式钢梁柱端板连接节点，其特征在于，所述翼缘连接板的外侧在所述削弱区的上方设置有盖板，所述盖板通过第三组螺栓与所述钢梁的翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯和涛，刘翔，曲冰，邱灿星，罗建良，刘晓芳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37