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)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程抗震與減震技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種梁柱抗震節(jié)點(diǎn)，尤其是能夠在震時耗能，震后自復(fù)位的智能梁柱抗震節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)雖然強(qiáng)度和延性都較好，但在中震或強(qiáng)震后所引起的永久變形使得修復(fù)過程極其繁瑣。如果永久變形過大則甚至?xí)适迯?fù)的可能性，從而被迫拆除整個結(jié)構(gòu)。為了減少震后節(jié)點(diǎn)永久變形，一種最新的技術(shù)是利用形狀記憶合金螺栓的超彈性特性來加固梁柱節(jié)點(diǎn)。超彈性，即當(dāng)材料在奧氏體狀態(tài)下受應(yīng)力作用產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，但在卸載后變形可瞬時自動回復(fù)的特性。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。雖然可以通過增加螺紋部分與光滑部分的直徑比來降低斷裂的可能性，但這樣做會使得在加工過程中產(chǎn)生大量的材料殘余，造成浪費(fèi)。如果螺栓長細(xì)比過大，會使其預(yù)緊力的施加變得十分困難。另外，形狀記憶合金螺栓適用于受拉工況而不適用于受剪工況，因此需要額外的抗剪部件。這些抗剪部件在地震下本身的塑性變形會很大程度影響整體節(jié)點(diǎn)的自復(fù)位能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有自復(fù)位節(jié)點(diǎn)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種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)，該節(jié)點(diǎn)形式簡單，受力合理，避免了螺桿斷裂的風(fēng)險，并且使得環(huán)簧組預(yù)緊力的施加非常方便。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種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)，包括工字鋼梁柱以及用來連接工字鋼梁柱的節(jié)點(diǎn)域。
[0006]所述工字鋼梁柱包括工字鋼梁與工字鋼柱，所述工字鋼梁梁端通過端板與工字鋼柱前翼緣緊貼，從而與所述工字鋼柱互相垂直放置。
[0007]所述工字鋼梁根據(jù)內(nèi)部空間位置分為工字鋼梁上翼緣、工字鋼梁下翼緣以及工字鋼梁腹板，其中:所述工字鋼梁上翼緣位于所述工字鋼梁腹板上端，并與其相互垂直；所述工字鋼梁下翼緣位于所述工字鋼梁腹板下端，并與其相互垂直。
[0008]所述工字鋼柱根據(jù)內(nèi)部空間位置分為工字鋼柱前翼緣、工字鋼柱后翼緣以及工字鋼柱腹板，其中:所述工字鋼柱前翼緣位于所述工字鋼柱腹板前端，并與其相互垂直；所述工字鋼柱后翼緣位于所述工字鋼柱腹板后端，并與其相互垂直。
[0009]所述節(jié)點(diǎn)域包括第一環(huán)簧組、第二環(huán)簧組、第三環(huán)簧組、第四環(huán)簧組、第五環(huán)簧組、第六環(huán)簧組、第七環(huán)簧組、第八環(huán)簧組、第一高強(qiáng)螺栓、第二高強(qiáng)螺栓、第三高強(qiáng)螺栓、第四高強(qiáng)螺栓、第五高強(qiáng)螺栓、第六高強(qiáng)螺栓、第七高強(qiáng)螺栓、第八高強(qiáng)螺栓、上側(cè)端板加勁肋、下側(cè)端板加勁肋、端板、上側(cè)第一柱加勁肋、上側(cè)第二柱加勁肋、下側(cè)第一柱加勁肋和下側(cè)第二柱加勁肋；
[0010]所述第一環(huán)簧組與所述第二環(huán)簧組位于工字鋼梁上翼緣的外側(cè)，并分布于上側(cè)端板加勁肋的左右兩側(cè)；所述第三環(huán)簧組與所述第四環(huán)簧組位于工字鋼梁上翼緣內(nèi)側(cè)，并分布于工字鋼梁腹板的左右兩側(cè)；所述第五環(huán)簧組和所述第六環(huán)簧組位于工字鋼梁下翼緣的內(nèi)側(cè)，并分布于工字鋼梁腹板的左右兩側(cè)；所述第七環(huán)簧組和第八環(huán)簧組位于工字鋼梁下翼緣的外側(cè)，并分布于下側(cè)端板加勁肋的左右兩側(cè)；所述上側(cè)端板加勁肋的直角邊沿端板與工字鋼梁上翼緣焊接連接，所述下側(cè)端板加勁肋的直角邊沿端板與工字鋼梁下翼緣焊接連接；
[0011]所述上側(cè)第一柱加勁肋、所述上側(cè)第二柱加勁肋、所述下側(cè)第一柱加勁肋、所述下側(cè)第二柱加勁肋位于工字鋼柱的內(nèi)側(cè)，所述上側(cè)第一柱加勁肋、所述上側(cè)第二柱加勁肋、所述下側(cè)第一柱加勁肋、所述下側(cè)第二柱加勁肋的三個邊分別與工字鋼柱前翼緣和工字鋼柱后翼緣的內(nèi)側(cè)以及工字鋼柱腹板的一側(cè)三邊焊接連接；所述上側(cè)第一柱加勁肋、所述上側(cè)第二柱加勁肋分布在工字鋼柱腹板的左右兩側(cè)，并與工字鋼梁上翼緣的高度相同；所述下側(cè)第一柱加勁肋、所述下側(cè)第二柱加勁肋分布在工字鋼柱腹板的左右兩側(cè)，并與工字鋼梁下翼緣的高度相同；
[0012]所述第一高強(qiáng)螺栓依次穿過第一環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定；
[0013]所述第二高強(qiáng)螺栓依次穿過第二環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定；
[0014]所述第三高強(qiáng)螺栓依次穿過第三環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定；
[0015]所述第四高強(qiáng)螺栓依次穿過第四環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定；
[0016]所述第五高強(qiáng)螺栓依次穿過第五環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定；
[0017]所述第六高強(qiáng)螺栓依次穿過第六環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定；
[0018]所述第七高強(qiáng)螺栓依次穿過第七環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定；
[0019]所述第八高強(qiáng)螺栓依次穿過第八環(huán)簧組、端板、工字鋼柱前翼緣所預(yù)留的孔洞，在工字鋼柱前翼緣內(nèi)側(cè)位置通過螺母固定。
[0020]所述工字鋼柱前翼緣上預(yù)留與端板上預(yù)留孔洞相對應(yīng)的八個孔洞。
[0021 ] 所述第一環(huán)簧組、第二環(huán)簧組、第三環(huán)簧組、第四環(huán)簧組、第五環(huán)簧組、第六環(huán)簧組、第七環(huán)簧組、第八環(huán)簧組均包括第一形狀記憶合金外環(huán)、第二形狀記憶合金外環(huán)、精鋼內(nèi)環(huán)、第一外側(cè)半片精鋼內(nèi)環(huán)、第二外側(cè)半片精鋼內(nèi)環(huán)、第一墊片和第二墊片；靠近端板依次設(shè)有第一墊片和第一外側(cè)半片精鋼內(nèi)環(huán)，所述第一外側(cè)半片精鋼內(nèi)環(huán)的一側(cè)緊貼所述第一墊片的表面，另一側(cè)扣搭第一形狀記憶合金外環(huán)，所述第一形狀記憶合金外環(huán)另一側(cè)再扣搭一只精鋼內(nèi)環(huán)，所述精鋼內(nèi)環(huán)另一側(cè)再扣搭第二形狀記憶合金外環(huán)，所述第二形狀記憶合金外環(huán)另一側(cè)再扣搭第二外側(cè)半片精鋼內(nèi)環(huán)，所述第二外側(cè)半片精鋼內(nèi)環(huán)的另一側(cè)緊貼靠近螺桿邊緣的第二墊片；所有的內(nèi)外環(huán)扣搭都是通過外環(huán)內(nèi)側(cè)的切角面與內(nèi)環(huán)外側(cè)的切角面相互接觸擠壓來實(shí)現(xiàn)的。
[0022]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0023]本發(fā)明利用端板節(jié)點(diǎn)類型，構(gòu)造精簡、安裝方便，施工過程類似于傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，與其他結(jié)構(gòu)的空間干預(yù)很小。
[0024]本發(fā)明將變形集中于節(jié)點(diǎn)域，使梁柱保持在彈性狀態(tài)，可最大程度的避免殘余變形，減少災(zāi)后修復(fù)工作。
[0025]本發(fā)明提供的環(huán)簧組是一種無斷裂破壞風(fēng)險的系統(tǒng)，并具備過載保護(hù)特性，當(dāng)環(huán)簧組完全壓縮后由于內(nèi)外環(huán)相互接觸制約而無法繼續(xù)產(chǎn)生變形。
[0026]本發(fā)明提供的環(huán)簧組通過受壓來提供抗力，因此無需使用特別張拉錨固措施，環(huán)簧組的預(yù)緊力可以通過施加不同高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力來調(diào)節(jié)。
[0027]本發(fā)明中由于形狀記憶合金材料的大變形能力，在有限的外環(huán)環(huán)數(shù)內(nèi)可以提供很大的變形空間，因此基于此設(shè)計提出的節(jié)點(diǎn)較為經(jīng)濟(jì)簡潔。
[0028]本發(fā)明采用高強(qiáng)螺栓承壓抗剪配合形狀記憶合金環(huán)簧保護(hù)性構(gòu)件的機(jī)制，