[发明专利]内置可拆卸式耗能元件的预制装配钢结构梁柱节点系统

说明书

本发明涉及一种内置可拆卸式耗能元件的预制装配钢结构梁柱节点系统，包括钢柱(1)、钢梁(2)，耗能元件(3)，该耗能元件(3)包括一体成型的元件横部(31)、连接部(32)和元件竖部(33)，其中，元件横部(31)和元件竖部(33)相互垂直；钢梁(2)与钢柱(1)铰接，元件竖部(33)与钢梁(2)铰接，元件横部(31)与钢柱(1)刚接。与现有技术相比，本发明具有减少或消除现场焊接工作量，确保工程质量可靠，提高钢结构的预制装配化程度，满足钢结构的抗震耗能要求，方便震后结构加固和修复等优点。

技术领域

本发明涉及预制装配式建筑钢结构梁柱节点抗震耗能设计领域，尤其涉及一种内置可拆卸式耗能元件的预制装配钢结构梁柱节点系统。

背景技术

钢结构天然具有装配式特点，安装速度快，已被广泛应用于多高层工业厂房、住宅、商业、办公及构筑物等工程之中。当前，钢结构的安装还存在着较多的现场焊接和高空危险作业等现象，致使钢结构工程的质量时而出现不良问题，给环境带来污染。随着我国整体装配式混凝土结构的大力推广和新技术应用，钢结构主体虽还能以自重轻和延性好等处于优势，但其装配化的优势逐步减少。为进一步推进我国装配式钢结构的技术发展及其推广应用和国家去钢材产能政策，装配式钢结构梁柱节点将成为装配式钢结构的关键部分，其装配化程度和抗震性能直接影响整体结构。寻求一种改变传统节点的受力模式和耗能方式，满足梁柱节点本身及整体结构的安全下，抗震性能更加优良，这种梁柱节点势必是一种更好的途径。本发明正是基于这种的思路进行开发。

随着全球气候的日益恶化，世界对环境的要求日趋严格，装配式钢结构正是顺应这种形式下的建造方式，发达国家已大力推广多年。装配式钢结构中的大多构件在工厂加工制作完成，但节点安装还未完全实现工业化，其节点的抗震安全性能还存在一些不足，如全焊接梁柱节点在强震作用下易脆裂等。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种减少或消除现场焊接工作量，确保工程质量可靠，提高钢结构的预制装配化程度，满足钢结构的抗震耗能要求，方便震后结构加固和修复的内置可拆卸式耗能元件的预制装配钢结构梁柱节点系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种内置可拆卸式耗能元件的预制装配钢结构梁柱节点系统，包括钢柱、钢梁，耗能元件，该耗能元件包括一体成型的元件横部、连接部和元件竖部，其中，元件横部和元件竖部相互垂直；所述的钢梁与钢柱铰接，所述的元件竖部与钢梁铰接，所述的元件横部与钢柱刚接。系统遭遇多遇地震作用时，处于弹性阶段，耗能元件与钢梁和钢柱形成有机整体，提供侧向和竖向刚度，共同承受水平和竖向荷载，最大应力位于耗能元件；系统遭遇罕遇地震作用时，耗能元件开始进入塑性阶段，随着水平地震作用的不断增大，耗能元件率先形成塑性铰，耗散地震能量，直至发生破坏，钢梁和钢柱始终处于弹性阶段而不屈服或破坏；系统遭遇地震作用后，可以方便地将耗能元件进行拆卸，采用相同或同等耗能元件进行替换，从而系统可以恢复至初始同等受力水平。系统安装方便，预制装配化程度高，施工速度快；现场焊接工作少，质量可靠。

进一步地，所述的连接部为斜杆，并与元件竖部呈40-50°夹角，或者所述的连接部为圆弧状。

进一步地，所述的耗能元件的线刚度与钢梁的线刚度之比，即EI_dg/L_dg：EI_b/L_b＝0.3-0.6。所述的耗能元件的横向跨度与钢梁的跨度之比，即L_dg/L_b＝0.18-0.30。此时，节点系统的强度、刚度、延性和抗震性能可等同或高于普通钢框架的刚性梁柱节点，并随着耗能元件高度H_dg的增大，节点系统的强度、刚度、延性和抗震性能更佳。

进一步地，所述的钢柱上设有加劲板，该加劲板的一部分伸出钢柱，所述的加劲板的伸出部分与钢梁连接。