【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新型装配式钢结构，具体涉及一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点。
技术介绍
1、地震灾害是影响经济稳定发展的重要制约因素，近年来地震多次灾后和救援工作表明，大量房屋灾后因残余位移无法继续使用，重建房屋产生的经济损失和时间成本对受灾地区在较长时间内的正常生产生活产生不利影响。目前，使用预应力筋的装配式钢结构通过设置特殊的节点构造形式，实现节点的接触-抬起行为，使得该类型节点具有独特的旗帜型滞回曲线。由于该类型自复位钢框架在组装过程中需要张拉大量预应力，对施工技术要求较高。
2、为提高装配效率，沿轴向变形的自复位支撑在工厂张拉预应力筋并完成组装，现场仅需安装成品即可，已有大量工程应用实例。“双套筒”配合预拉筋的自复位机制在支撑中较为常见，但支撑内部构造较为复杂，构件长度差等施工误差难以避免，造成自复位支撑的初始刚度下降，由于该关键设计参数改变，可能产生一定的不安全因素。为解决支撑轴向变形能力不足，采用碟簧替代预拉筋，该新型自复位支撑具有较好的轴向变形能力和经济性。形状记忆合金(sma)具有良好的形状记忆特性和超弹特性，使用该新型材料的支撑构造简单，但价格昂贵，且性能受温度影响。同时，支撑安装占用梁下空间，遮挡居住人室内视线，引起居住人不适，与划分空间功能有关的通道因需要避让支撑而需重新布置，且支撑整体用钢量较大。目前，扭转型阻尼器由于其占用空间小、布置形式不影响使用空间划分，已经逐渐成为研究热点，但相关研究集中于提高阻尼器的耗能能力。此外，由于变形模式改变，扭转型阻尼器的安装空间更为狭
3、新型摩擦阻尼器采用与水平方向成固定角度的摩擦面，构造简单，利用几何非线性实现自复位，该装置在轴向运动的自复位支撑中具有广阔的应用前景。将上述原理应用于扭转型阻尼器，在扭转变形模式下，如果仍采用沿径向坡度相同的摩擦平面，转动中将会造成局部受力过大，因此将固定角度的摩擦平面修改为空间摩擦曲面。此外，梁-柱节点由于高强螺栓连接或焊接等连接方式的局限性，梁-柱节点区域内仅允许平面内转动。但是，上、下摩擦曲面在平面内扭转的同时产生平面外位移，为避免端板在平面转动中不发生平面外的扭转破坏，该自复位摩擦阻尼器难以直接使用在该节点区域。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点。
2、具体的技术方案如下：
3、一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，包括工字钢柱、端部带有加强连接装置的工字钢梁和具有空间摩擦曲面的自复位扭转型阻尼器，自复位扭转型阻尼器包括具有空间摩擦曲面的摩擦机构、限位钢板、圆钢管销轴、碟形弹簧和高强螺栓，限位钢板设于摩擦机构的上方和下方，上方和下方的限位钢板通过圆钢管销轴固定连接，碟形弹簧设于限位钢板和摩擦机构之间，高强螺栓穿过限位钢板、碟形弹簧和摩擦机构以实现自复位扭转型阻尼器的整体铰接，并按照设计要求对高强螺栓施加扭矩，摩擦机构包括具有空间摩擦曲面的双面波纹空间摩擦板、第一单面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板，第一单面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板的波纹面分别与双面波纹空间摩擦板的波纹面咬合连接，第一单面波纹空间摩擦板、双面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板依次摆放，保证波纹接触面处在闭合、可靠接触状态，圆钢管销轴穿过摩擦机构，双面波纹空间摩擦板与加强连接装置连接，限位钢板与工字钢柱连接。
4、进一步地，双面波纹空间摩擦板、第一单面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板均采用空间曲面，包括多个摩擦面，每个摩擦面的一侧为波峰线，另一侧为波谷线，波峰线和波谷线沿径向的高度保持一致，保证双面波纹空间摩擦板、第一单面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板在错动过程中，仍可保证可靠接触。
5、考虑到双面波纹空间摩擦板、第一单面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板的耐磨性，推荐使用45号钢材或额外增加黄铜摩擦片，上述2种材料的摩擦系数约为0.2-0.25，推荐该空间曲面在高强螺栓中心处坡度为15°。
6、进一步地，第一单面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板的波纹面的波谷线和波峰线上均开设有第一圆形通孔，双面波纹空间摩擦板的波谷线和波峰线上都开设有椭圆形通孔。
7、进一步地，第一单面波纹空间摩擦板和第二单面波纹空间摩擦板的平面侧设有第一圆形通孔处还开设有用于放置碟形弹簧的环形卡槽，环形卡槽的直径和碟形弹簧的外径相近，多个碟形弹簧放置在环形卡槽内，通过穿过其中心的高强螺栓对碟形弹簧施加压力，进而在双面波纹空间摩擦板和第一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板的接触面之间能产生可靠的法向压力，该阻尼器的启动弯矩与法向压力、摩擦板材质和加工方式有关，水平地震作用下，梁柱节点达到启动弯矩后，中间双面波纹空间摩擦板与第一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板产生相对滑动，通过摩擦消耗地震输入的能量，同时第一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板在上坡的过程中，与双面波纹空间摩擦板产生间隙，即平面外变形，因此设计多个碟形弹簧满足平面外变形需求，碟形弹簧随着间隙产生会继续受压，中间双面波纹空间摩擦板与第一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板之间的压力持续增加，因此扭矩型阻尼器在启动后承载力仍可持续增加，有利于消耗地震能量，进一步提高耗能能力。震后，多个碟形弹簧组合内压力迫使已向上滑动的第一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板回到或接近初始位置，与峰值位移相比，该阻尼器震后残余位移可以忽略。
8、进一步地，限位钢板上均匀开设有第二圆形通孔，限位钢板的内侧表面设有第二圆形通孔处还设有用于放置碟形弹簧的环形卡槽，多个高强螺栓穿过对应的第二圆形通孔、碟形弹簧、第一圆形通孔和椭圆形通孔实现限位钢板和摩擦机构的连接，高强螺栓对摩擦机构进行固定，保证扭矩型阻尼器在水平地震作用下可以转动。
9、进一步地，圆钢管销轴的两端与限位钢板焊接。
10、为消除扭转型阻尼器中在第一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板向上运动过程中，随着平面内的扭转变形增加的平面外变形，限位钢板和第一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板之间形成仅可以传递平面内弯矩、但允许轴向压缩的“剪力销”， 其中，限位钢板和一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板留有与高强螺栓尺寸相近的圆孔，且均设置又环形卡槽，“剪力销”在平面内弯矩作用下，高强螺栓的抗剪效应和上、下环形卡槽对碟形弹簧的固定效应均确保限位钢板和一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板之间转动角度相同，即平面内弯矩的可靠传递。同时，由于高强螺栓轴向刚度远大于碟形弹簧组合刚度，碟形弹簧组合的继续压缩位移约等于一单面波纹空间摩擦板以及第二单面波纹空间摩擦板的平面外变形量，保证受高强螺栓“夹紧”作用的限位钢板处平面外位移可以忽略。
11、进一步地，双面波纹空间摩擦板本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，包括工字钢柱（1）、端部带有加强连接装置的工字钢梁（2）和具有空间摩擦曲面的自复位扭转型阻尼器（3），自复位扭转型阻尼器（3）包括具有空间摩擦曲面的摩擦机构（31）、限位钢板（32）、圆钢管销轴（33）、碟形弹簧（34）和高强螺栓（35），限位钢板（32）设于摩擦机构（31）的上方和下方，上方和下方的限位钢板（32）通过圆钢管销轴（33）固定连接，且圆钢管销轴（33）穿过摩擦机构（31），碟形弹簧（34）设于限位钢板（32）和摩擦机构（31）之间，高强螺栓（35）穿过限位钢板（32）、碟形弹簧（34）和摩擦机构（31）以实现自复位扭转型阻尼器（3）的整体铰接，
2.如权利要求1所述的一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，双面波纹空间摩擦板（311）、第一单面波纹空间摩擦板（312）和第二单面波纹空间摩擦板（313）均采用空间曲面，包括多个摩擦面，每个摩擦面的一侧为波峰线，另一侧为波谷线，波峰线和波谷线沿径向的高度保持一致。
3.如权利要求2所述的一
4.如权利要求3所述的一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，第一单面波纹空间摩擦板（312）和第二单面波纹空间摩擦板（313）的平面侧设有第一圆形通孔（314）处还开设有用于放置碟形弹簧（34）的环形卡槽（316）。
5.如权利要求4所述的一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，限位钢板（32）上均匀开设有第二圆形通孔（321），限位钢板（32）的内侧表面设有第二圆形通孔（321）处还设有用于放置碟形弹簧（34）的环形卡槽（316），多个高强螺栓（35）穿过对应的第二圆形通孔（321）、碟形弹簧（34）、第一圆形通孔（314）和椭圆形通孔（315）实现连接。
6.如权利要求1所述的一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，圆钢管销轴（33）的两端与限位钢板（32）焊接。
7.如权利要求1所述的一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，双面波纹空间摩擦板（311）的一端通过连接板（36）与加强连接装置连接，限位钢板（32）的一端通过连接板（36）与工字钢柱（1）连接。
...【技术特征摘要】
1.一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，包括工字钢柱（1）、端部带有加强连接装置的工字钢梁（2）和具有空间摩擦曲面的自复位扭转型阻尼器（3），自复位扭转型阻尼器（3）包括具有空间摩擦曲面的摩擦机构（31）、限位钢板（32）、圆钢管销轴（33）、碟形弹簧（34）和高强螺栓（35），限位钢板（32）设于摩擦机构（31）的上方和下方，上方和下方的限位钢板（32）通过圆钢管销轴（33）固定连接，且圆钢管销轴（33）穿过摩擦机构（31），碟形弹簧（34）设于限位钢板（32）和摩擦机构（31）之间，高强螺栓（35）穿过限位钢板（32）、碟形弹簧（34）和摩擦机构（31）以实现自复位扭转型阻尼器（3）的整体铰接，
2.如权利要求1所述的一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，双面波纹空间摩擦板（311）、第一单面波纹空间摩擦板（312）和第二单面波纹空间摩擦板（313）均采用空间曲面，包括多个摩擦面，每个摩擦面的一侧为波峰线，另一侧为波谷线，波峰线和波谷线沿径向的高度保持一致。
3.如权利要求2所述的一种基于空间摩擦曲面且无需张拉预应力筋的自复位梁柱耗能节点，其特征在于，第一单面波纹空间摩擦板（312）和第二单面波纹空间摩擦板（313）的波纹面的波谷线和波峰线上均开...
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