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一种基于SMA的自复位装配式梁柱节点制造技术

技术编号:41458578 阅读:4 留言:0更新日期:2024-05-28 20:44
本技术提供了一种基于SMA的自复位装配式梁柱节点,包括:柱体,柱体外设有放大头;梁体,梁体的端部设有两层SMA复位单元,放大头插入在两层SMA复位单元之间;第一盖板和第二盖板,第一盖板和第二盖板分别位于两层SMA复位单元的相对外侧;紧固连接件,相向紧固连接第一盖板和第二盖板,使第一盖板和第二盖板将两层SMA复位单元压紧在放大头上。本技术利用SMA的超弹性性能耗散地震能量,能够使得梁构件、柱构件、节点处于低损伤甚至免损伤状态。自复位装置构造更加简单、降低成本、安装便捷。需要更换构件时,机械剪断SMA棒和梁纵筋的连接进行新构件的更换,过程更容易快捷,缩短建筑恢复正常使用的时间,促进震后生活生产的快速恢复,减少损失。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及装配式抗震建筑,尤其是涉及一种基于sma的自复位装配式梁柱节点。


技术介绍

1、装配式结构具有施工周期短、节省劳动力成本、耗能少、绿色环保、空间位置灵活等诸多优点,并且在实际工程中可以很好地做到质量可控、施工方便、标准化批量生产以及对环境友好。但是,和现浇式结构相比,传统的装配式结构的耗能能力、延性等抗震性能较差,在地震作用下基本上都是在梁柱节点处发生破坏,而更换新的梁柱节点会给施工带来诸多不便,同时也影响建筑的正常使用时间和造成更多经济上的损失。当前,在地震所造成的损失以及震后重建难度大等巨大挑战下,一种可以在经历地震作用之后能够维持或者快速恢复正常使用功能的装配式建筑成为迫切之需,即具有良好“抗震恢复性”的装配式建筑。因此如何提高装配式梁柱节点的震后迅速恢复能力,稳定发挥节点的耗能作用,减少地震作用所造成的损失,是装配式结构未来适应社会发展的关键。

2、形状记忆合金(sma)具有形状记忆效应及超弹性效应,近年来被广泛应用于航空海天、医学及土木工程等领域,在大变形循环中具有良好的抗疲劳性及耗能能力。形状记忆效应为,某些具有热弹性马氏体相变的合金在马氏体状态下有一定限度的变形或变形诱发马氏体后,当加热温度超过马氏体相消失的温度时,材料能完全恢复变形前的形状和体积。超弹性效应为,在一定的应变范围内卸载,则形状记忆合金在不需要加热的情况下就可以回到原来的母相状态,应变会完全消失,但其应变量远超通常意义上的弹性变形,显示为超弹性。该两种特性对结构构件起到施加预应力、降低残余变形、提高耗能能力等作用。

3、形状记忆合金具有良好的受力性能。受到sma直径、镍的含量、环境温度、加载频率、应变幅值、材料强度等因素的影响,镍钛记忆合金的抗拉强度约为450~850mpa,屈服强度约为195~690mpa,逆向变的恢复应力最大可达到400mpa,最大可恢复应变可达到8%。以1mmni49.8ti50.2sma为例,其屈服强度约为300mpa,在应变为6%时抗拉强度约为500mpa,在应变为8%时抗拉强度约为700mpa。相比于传统的钢材,形状记忆合金在相同的材料强度下具有更优良的延性、耗能能力以及抵抗变形的能力。在实际工程中,可以依据实际情况选择不同强度、不同直径的sma丝以起到不同的约束效果。

4、2023-04-28公开的中国专利专利cn116025061a,公开了一种基于sma材料的装配式自复位rc框架梁柱节点,提出了利用复位耗能阻尼器及摩擦耗能阻尼器将rc柱和梁连接起来形成的自复位梁柱节点。连接处的复位耗能阻尼器复位耗能阻尼器上下间隔设有两组,包括sma内核、上约束盖板、下约束盖板、柱端连接加强板和梁端连接加强板。当框架遇到地震时,通过复位耗能阻尼器的弹性变形消耗地震能量,并在地震结束后自动复位,抵抗震动变形实现震后结构无损伤、无残余变形;震后结构不需修复即可继续使用。

5、但这类现有技术存在的不足之处有:复位耗能阻尼器的构造中,采用了在rc预制柱上直接通过螺栓连接柱端连接加强板,并且sma内核与柱端连接加强板之间也通过螺栓固定连接。以上这些结构特征,使得该类现有技术在地震强度极高时,要么超过sma内核的变形能力导致sma内核拉断;要么超过rc预制柱的强度能力使柱端连接加强板拉裂连接节点,进而可能导致rc预制柱的断裂。存在强震作用下可能导致建筑结构损伤更大的缺陷,损伤后修复困难。


技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于sma的自复位装配式梁柱节点,能够避免塑性铰出现在柱端,不会在柱体节点和梁上形成损伤裂缝。

2、本技术提供一种基于sma的自复位装配式梁柱节点,包括:柱体,所述柱体外设有放大头;梁体,所述梁体的端部设有两层sma复位单元,所述放大头插入在两层所述sma复位单元之间;第一盖板和第二盖板,所述第一盖板和所述第二盖板分别位于两层所述sma复位单元的相对外侧;紧固连接件,相向紧固连接所述第一盖板和所述第二盖板,使所述第一盖板和所述第二盖板将两层所述sma复位单元压紧在所述放大头上。

3、进一步地,所述sma复位单元包括套筒和sma棒;所述sma棒的内端固定连接所述梁体,所述sma棒的外端活动插入所述套筒内;所述套筒的外端设有紧固件,所述sma棒的外端与所述紧固件连接。

4、进一步地,所述紧固件为紧固螺母,所述sma棒的外端穿过所述紧固螺母,并与所述紧固螺母螺纹连接。

5、进一步地,所述套筒为钢套筒,外轮廓为方形。

6、进一步地,所述梁体的纵筋从端部延伸出,所述sma棒固定连接在所述纵筋的外端。

7、进一步地,所述纵筋的外端活动插入在所述套筒中。

8、进一步地,所述放大头呈环形凸出于所述柱体的外侧,多个所述梁体连接于所述放大头的不同周向位置。

9、进一步地,所述紧固连接件包括螺栓,所述螺栓贯穿所述第一盖板、所述放大头和所述第二盖板,所述螺栓的两端套接有螺母。

10、进一步地,每层所述sma复位单元包括间隔设置的多个套筒和sma棒,多个所述螺栓分别穿过多个所述套筒的间距内。

11、进一步地,所述柱体为钢筋混凝土柱,所述梁体为钢筋混凝土梁,所述第一盖板和第二盖板均为钢盖板。

12、本技术的技术方案的有益效果在于:

13、①通过在柱体节点构造方面增设放大头部分,使梁体通过sma复位单元与放大头之间压紧连接,能够使得梁柱节点更加容易实现“强节点弱构件”的损伤模式,有效避免塑性铰出现在柱端,而梁端的塑性铰可以持续稳定地发挥耗能能力。

14、②通过在梁和柱放大头连接区域采用sma复位单元连接,能够充分发挥sma材料的超弹性性能特点。在地震作用下,梁上端或者下端受拉,通过sma棒的拉伸变形使梁与柱放大头自由分开,不会在放大头节点和梁上形成损伤裂缝,同时利用sma超弹性耗散地震能量,提高节点的延性;在地震作用卸载后,利用sma的超弹性性能使梁自复位,恢复到初始状态和柱放大头连接,实现了自复位功能;在地震的往复作用下,利用sma的超弹性性能耗散地震能量,能够使得梁构件、柱构件、节点处于低损伤甚至免损伤状态。自复位装置构造更加简单、减少材料用量、降低成本、安装便捷。

15、③在经历大震导致sma复位单元破坏或者梁构件受损需要更换构件时,方便机械剪断sma棒和梁纵筋的连接进行新构件的更换,过程更容易、简便、快捷,缩短建筑恢复正常使用的时间,促进震后生活生产的快速恢复,减少损失。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述SMA复位单元包括套筒和SMA棒;

3.根据权利要求2所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述紧固件为紧固螺母,所述SMA棒的外端穿过所述紧固螺母,并与所述紧固螺母螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述套筒为钢套筒,外轮廓为方形。

5.根据权利要求2所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述梁体的纵筋从端部延伸出,所述SMA棒固定连接在所述纵筋的外端。

6.根据权利要求5所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述纵筋的外端活动插入在所述套筒中。

7.根据权利要求1所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述放大头呈环形凸出于所述柱体的外侧,多个所述梁体连接于所述放大头的不同周向位置。

8.根据权利要求2所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述紧固连接件包括螺栓,所述螺栓贯穿所述第一盖板、所述放大头和所述第二盖板,所述螺栓的两端套接有螺母。

9.根据权利要求8所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,每层所述SMA复位单元包括间隔设置的多个套筒和SMA棒,多个所述螺栓分别穿过多个所述套筒的间距内。

10.根据权利要求1所述的基于SMA的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述柱体为钢筋混凝土柱,所述梁体为钢筋混凝土梁,所述第一盖板和第二盖板均为钢盖板。

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【技术特征摘要】

1.一种基于sma的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于sma的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述sma复位单元包括套筒和sma棒;

3.根据权利要求2所述的基于sma的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述紧固件为紧固螺母,所述sma棒的外端穿过所述紧固螺母,并与所述紧固螺母螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的基于sma的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述套筒为钢套筒,外轮廓为方形。

5.根据权利要求2所述的基于sma的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述梁体的纵筋从端部延伸出,所述sma棒固定连接在所述纵筋的外端。

6.根据权利要求5所述的基于sma的自复位装配式梁柱节点,其特征在于,所述纵筋的外端活动插...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴轶刘焕峰曹忠明曾子航
申请(专利权)人:广州大学
类型:新型
国别省市:

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