一種形狀記憶合金腹板摩擦自復(fù)位鋼框架節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種形狀記憶合金腹板摩擦的自復(fù)位鋼框架節(jié)點(diǎn)，適用于對抗震自復(fù)位性能有較高要求的鋼框架結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、抗震性能好、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類建筑結(jié)構(gòu)中，是目前應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一。我國是個(gè)地震多發(fā)的國家，對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能要求較高，尤其是高層和超高層建筑的抗震問題更為突出。隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震理論與技術(shù)研究的深入，如何設(shè)計(jì)出地震中不發(fā)生破壞或是僅發(fā)生可以迅速修復(fù)破壞的結(jié)構(gòu)，逐漸成為當(dāng)前工程抗震的重要方向之一。
[0003]這種可恢復(fù)結(jié)構(gòu)體系主要包括可更換結(jié)構(gòu)構(gòu)件、搖擺結(jié)構(gòu)和自復(fù)位結(jié)構(gòu)等。節(jié)點(diǎn)作為框架結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其自復(fù)位的能力對結(jié)構(gòu)體系的自復(fù)位能力有較大的影響。因此，人們始終關(guān)注對自復(fù)位節(jié)點(diǎn)的開發(fā)，已公開的一些專利中如:一種具有自復(fù)位功能的帶角鋼裝配式混凝土框架組合節(jié)點(diǎn)(CN204385908U)、一種具有自復(fù)位功能的裝配式混凝土框架組合節(jié)點(diǎn)(CN204385909U)、一種自復(fù)位框架梁柱節(jié)點(diǎn)(CN203096950U)等，均是帶有自復(fù)位功能的框架節(jié)點(diǎn)。
[0004]形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，SMA)是一種重要的智能材料，具有抗疲勞性好、阻尼能力強(qiáng)、可恢復(fù)變形大及性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。目前，在土木工程領(lǐng)域已較多地應(yīng)用于消能減振結(jié)構(gòu)體系中的阻尼器中。在自復(fù)位節(jié)點(diǎn)方面也有了一些新型設(shè)計(jì)，如采用形狀記憶合金螺栓的鋼管柱-H形梁節(jié)點(diǎn)(CNl0321601OB)、一種采用形狀記憶合金螺栓的自復(fù)位鋼連梁(CN105 1 1 364 IB )、基于形狀記憶合金環(huán)簧組的自復(fù)位鋼結(jié)構(gòu)梁柱抗震節(jié)點(diǎn)(CN105239674A)等。這些節(jié)點(diǎn)中，所用的形狀記憶合金主要是螺桿、螺栓等形式，但形狀記憶合金螺栓由于其機(jī)械敏感性，避免其端部螺紋部分的斷裂問題是阻礙其安全應(yīng)用的一大難題；另外，目前的形狀記憶合金制作和加工水平下，成本相同時(shí)，較大直徑的棒或桿的形式的形狀記憶合金性能較絲材差；同時(shí)，單純地利用形狀記憶合金材料來耗散地震能量，將對形狀記憶合金材料提出過高的要求，這些都將很大程度上影響形狀記憶合金在自復(fù)位節(jié)點(diǎn)中發(fā)揮應(yīng)有的作用。
[0005]因此，開發(fā)一種利用性能更加穩(wěn)定的形狀記憶合金絲材來進(jìn)行節(jié)點(diǎn)復(fù)位的高耗能節(jié)點(diǎn)，將有很大的實(shí)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是利用性能更加穩(wěn)定的形狀記憶合金絲材進(jìn)行復(fù)位、腹板摩擦耗能的設(shè)計(jì)一種自復(fù)位鋼框架節(jié)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種形狀記憶合金腹板摩擦自復(fù)位鋼框架節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括柱、牛腿和梁，所述柱一側(cè)固接有牛腿，所述牛腿一端設(shè)置梁，所述牛腿的腹板與梁的腹板之間通過高強(qiáng)螺栓相連接，在所述梁的上部和下部分別通過形狀記憶合金拉索單元與柱相連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述牛腿為雙腹板結(jié)構(gòu)形式，所述梁的腹板伸出部分插入牛腿的雙腹板之間并通過高強(qiáng)螺栓相連接，連接處的牛腿的翼緣與梁的翼緣之間留有間隙。
[0009]進(jìn)一步的，所述高強(qiáng)螺栓包括多個(gè)弧形孔高強(qiáng)螺栓、以及設(shè)置于多個(gè)弧形孔高強(qiáng)螺栓之間的中心高強(qiáng)螺栓，所述牛腿雙腹板與弧形孔高強(qiáng)螺栓的配合連接處設(shè)有弧形孔，用于為梁提供轉(zhuǎn)動(dòng)行程，所述梁的腹板與弧形孔高強(qiáng)螺栓的配合連接處設(shè)有正常圓孔，所述中心高強(qiáng)螺栓與牛腿和梁的腹板連接處的螺栓孔為正常圓孔，所述牛腿雙腹板與梁的腹板伸出段的接觸面為摩擦處理結(jié)構(gòu)面，用于在梁轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成摩擦阻尼器，提供和調(diào)節(jié)摩擦阻尼的參數(shù)。
[0010]進(jìn)一步的，所述形狀記憶合金拉索單元由形狀記憶合金索、連接套和螺紋桿組成，所述形狀記憶合金索由形狀記憶合金絲材平行合并或纏繞捻成，所述形狀記憶合金索通過連接套與螺紋桿相連接。
[0011]進(jìn)一步的，所述形狀記憶合金索通過兩端的螺紋桿分別錨固于柱和梁端。
[0012]進(jìn)一步的，所述柱通過一柱加勁肋與螺紋桿相連接，所述梁通過一梁加勁肋與螺紋桿相連接，在所述柱加勁肋和梁加勁肋與螺紋桿的連接處皆設(shè)有張拉螺母和固定螺母，用于通過調(diào)節(jié)張拉螺母和固定螺母以控制形狀記憶合金索的初始狀態(tài)。
[0013]進(jìn)一步的，所述柱加勁肋設(shè)置于柱中部與牛腿翼緣對應(yīng)位置處，柱加勁肋由橫向加勁肋和縱向加勁肋組成，所述梁加勁肋橫向設(shè)置于梁的端部。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明利用了由形狀記憶合金絲材制作成的形狀記憶合金索作為復(fù)位材料，相較于利用棒材的形狀記憶合金螺栓和螺桿更具有實(shí)用性;小震時(shí)，由摩擦阻尼提供耗能能力，大震時(shí)，由摩擦阻尼和超彈性阻尼共同提供耗能能力，在地震發(fā)生時(shí)，有效地耗散了地震能量，保護(hù)了主體結(jié)構(gòu);利用形狀記憶合金索的超彈性，使得震后節(jié)點(diǎn)能夠恢復(fù)初始狀態(tài)。本發(fā)明的形狀記憶合金腹板摩擦自復(fù)位鋼框架節(jié)點(diǎn)具有實(shí)用性強(qiáng)、受力明確、高耗能、自復(fù)位等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的形狀記憶合金拉索單元示意圖；
圖5是本發(fā)明的另一種拉索布置方案示意圖。
[0016]圖中標(biāo)號說明:1.柱，2.牛腿，3.梁，4.形狀記憶合金拉索單元，5.張拉螺母，6.固定螺母，7.弧形孔高強(qiáng)螺栓，8.中心高強(qiáng)螺栓，11.柱加勁肋，31.梁加勁肋，41.形狀記憶合金索，42.連接套，43.螺紋桿。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0018]參照圖1至圖4所示，一種形狀記憶合金腹板摩擦自復(fù)位鋼框架節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括柱1、牛腿2和梁3，所述柱I 一側(cè)固接有牛腿2，本實(shí)施例中為焊接，所述牛腿2—端設(shè)置梁3，所述牛腿2的腹板與梁3的腹板之間通過高強(qiáng)螺栓相連接，在所述梁3的上部和下部分別通過形狀記憶合金拉索單元4與柱I相連接。
[0019]所述牛腿2為雙腹板結(jié)構(gòu)形式，所述梁3的腹板伸出部分插入牛腿2的雙腹板之間并通過高強(qiáng)螺栓相連接，連接處的牛腿2的翼緣與梁3的翼緣之間留有間隙。
[0020]所述高強(qiáng)螺栓包括多個(gè)弧形孔高強(qiáng)螺栓7、以及設(shè)置于多個(gè)弧形孔高強(qiáng)螺栓7之間的中心高強(qiáng)螺栓8，所述牛腿2雙腹板與弧形孔高強(qiáng)螺栓7的配合連接處設(shè)有弧形孔，用于為梁3提供轉(zhuǎn)動(dòng)行程，所述梁3的腹板與弧形孔高強(qiáng)螺栓7的配合連接處設(shè)有正常圓孔，所述中心高強(qiáng)螺栓8與牛腿2和梁3的腹板連接處的螺栓孔為正常圓孔，所述牛腿2雙腹板與梁3的腹板伸出段的接觸面為摩擦處理結(jié)構(gòu)面，用于在梁3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成摩擦阻尼器，提供和調(diào)節(jié)摩擦阻尼的參數(shù)。
[0021 ]所述形狀記憶合金拉索單元4由形狀記憶合金索41、連接套42和螺紋桿43組成，所述形狀記憶合金索4由形狀記憶合金絲材平行合并或纏繞捻成，其材料為NiTi形狀記憶合金，所述形狀記憶合金索41通過連接套42與螺紋桿43相連接。
[0022]所述形狀記憶合金索41通過兩端的螺紋桿43分別錨固于柱I和梁3端。
[0023]所述柱I通過一柱加勁肋11與螺紋桿43相連接，所述梁3通過一梁加勁肋31與螺紋桿43相連接，在所述柱