[发明专利]一种形状记忆合金复合翼缘摩擦的钢结构梁柱拼接节点

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种形状记忆合金复合翼缘摩擦的梁柱拼接节点，尤其适用于对抗震自复位性能有较高要求的钢框架结构。

背景技术

钢结构具有轻质高强、抗震性能好、建设周期短等优点，被广泛应用于各类建筑结构中，是目前应用最为广泛的结构形式之一。我国是个地震多发的国家，对于建筑结构的抗震性能要求较高，尤其是高层和超高层建筑的抗震问题更为突出。因此，钢结构体系的抗震性能研究具有十分重要的社会和经济意义。

随着建筑结构抗震理论与技术研究的深入，如何设计出地震中不发生破坏或是仅发生可以迅速修复破坏的结构，逐渐成为当前工程抗震的重要方向之一。这种可恢复结构体系主要包括可更换结构构件、摇摆结构和自复位结构等。可自复位的球入式带翼摇摆隔震墩柱(CN104278620A)，自复位梁-格栅式摩擦墙结构体系(CN203583708U)、带可更换连梁的自复位剪力墙(CN203626080U)等公开专利就对可恢复结构体系进行了创新设计。与此同时，作为建筑结构体系中最为关键的构件节点也成为创新开发的热点之一，已公开的一些专利中如：一种具有自复位功能的带角钢装配式混凝土框架组合节点(CN204385908U)、一种具有自复位功能的装配式混凝土框架组合节点(CN204385909U)、一种自复位框架梁柱节点(CN203096950U)等。

形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）是一种重要的智能材料，具有抗疲劳性好、阻尼能力强、可恢复变形大及性能稳定等优点。目前，在土木工程领域已较多地应用于消能减振结构体系中的阻尼器中。在自复位节点方面也有了一些新型设计，如采用形状记忆合金螺栓的钢管柱-H形梁节点(CN103216010B)、一种采用形状记忆合金螺栓的自复位钢连梁(CN105113641B)、基于形状记忆合金环簧组的自复位钢结构梁柱抗震节点(CN105239674A)等。这些节点中，所用的形状记忆合金主要是螺杆、螺栓等形式，但形状记忆合金螺栓由于其机械敏感性，避免其端部螺纹部分的断裂问题是阻碍其安全应用的一大难题；另外，目前的形状记忆合金制作和加工水平下，成本相同时，较大直径的棒或杆的形式的形状记忆合金性能较丝材差；同时，单纯地利用形状记忆合金材料来耗散地震能量，将对形状记忆合金材料提出过高的要求，这些都将很大程度上影响形状记忆合金在自复位节点中发挥应有的作用。

因此，开发一种利用性能更加稳定的形状记忆合金丝材来进行节点复位的高耗能节点，将有一定的现实意义。

发明内容

本发明的目的是利用性能更加稳定的形状记忆合金丝材设计一种高耗能的自复位钢结构梁柱节点。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种形状记忆合金复合翼缘摩擦的钢结构梁柱拼接节点，该节点包括柱、牛腿和梁，所述柱沿梁方向连接并伸出牛腿，所述牛腿的腹板与梁的腹板之间通过腹板拼接板及腹板螺栓拼接在一起，所述牛腿的翼缘与梁的翼缘之间通过翼缘拼接板及双螺母螺栓拼接在一起，所述双螺母螺栓与翼缘拼接板之间缠绕有形状记忆合金丝，并且所述双螺母螺栓对形状记忆合金丝施加适当的预应力。

进一步的，所述牛腿与梁的腹板及翼缘之间的拼接处留有间隙，所述翼缘拼接板上与梁的翼缘连接部分的螺栓孔为带有行程的长圆孔，用于与双螺母螺栓配合，并且所述翼缘拼接板与梁的翼缘的接触面为摩擦处理面，用于为梁的翼缘与翼缘拼接板相对滑动时提供摩擦阻尼。

进一步的，所述双螺母螺栓由外螺母、内螺母和螺杆组成，所述螺杆两端安装有外螺母，在外螺母与翼缘拼接板之间的螺杆位置处设有内螺母，内螺母用于给形状记忆合金丝施加预应力，外螺母用于限位形状记忆合金丝的上下移动。

进一步的，所述形状记忆合金丝缠绕设置于内螺母与外螺母之间的螺杆上。

进一步的，所述形状记忆合金丝采用NiTi形状记忆合金。

进一步的，所述外螺母为螺帽结构。

进一步的，所述柱为工字形截面或箱型截面，并且所述柱与牛腿之间为焊接连接。

进一步的，所述牛腿端部加腋设置，用于确保梁和柱节点的塑性机制发生在牛腿与梁的拼接位置，所述柱中部与牛腿的翼缘对应连接处设置有加劲肋，用于传递弯矩产生的集中力。

本发明的有益效果是: