阅读说明：本技术 一种抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件 (Shock-resistant and continuous collapse-resistant steel structure corrugated steel pipe joint member ) 是由 王茹 孙菲 臧玉澄 路焕军 邹亚兰 于 2021-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件,包括波形钢管、钢柱及钢梁；所述波形钢管包括第一平板、第二平板、SMA形状记忆合金板及波形板,SMA形状记忆合金板的一端及波形板的一端均固定于第一平板上,SMA形状记忆合金板的另一端及波形板的另一端均固定于第二平板上,第一平板固定于钢柱上,第二平板固定于钢梁上,该构件能够有效解决传统钢结构节点抗震抗连续倒塌能力不足导致结构发生破坏的问题。(The invention discloses an earthquake-resistant and continuous collapse-resistant steel structure corrugated steel pipe node member, which comprises a corrugated steel pipe, a steel column and a steel beam, wherein the corrugated steel pipe is connected with the steel column; the corrugated steel pipe comprises a first flat plate, a second flat plate, an SMA shape memory alloy plate and a corrugated plate, one end of the SMA shape memory alloy plate and one end of the corrugated plate are fixed on the first flat plate, the other end of the SMA shape memory alloy plate and the other end of the corrugated plate are fixed on the second flat plate, the first flat plate is fixed on a steel column, and the second flat plate is fixed on a steel beam.)

一种抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件

技术领域

本发明属于钢结构领域，涉及一种抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件。

背景技术

钢结构工程因自身重量轻，强度高，塑性韧性好，以及制造安装机械化程度高等优点而广泛应用于建筑行业。由于近年来建筑结构的使用周期更长，因此遭受偶然荷载作用(如地震、火灾、爆炸、冲击等)的概率相应地不断增大，结构构件受损或失效的概率也显著升高，若节点过早破坏，结构将不能发挥主要用于抵抗连续倒塌破坏的悬链线效应。于是，节点具有足够的强度和变形能力是梁柱连接节点不发生连续倒塌破坏的重要保障。同时，建筑结构抗震设计规范要求节点具有足够的延性以满足地震作用下结构能够满足变形要求从而不发生脆性破坏。无论是抗震设计或是抗连续倒塌设计，节点都是至关重要的构件，因此，亟需一种既能抗震又能抵抗连续倒塌的节点构件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件，该构件能够有效解决传统钢结构节点抗震抗连续倒塌能力不足导致结构发生破坏的问题。

为达到上述目的，本发明所述的抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件包括波形钢管、钢柱及钢梁；

所述波形钢管包括第一平板、第二平板、SMA形状记忆合金板及波形板，SMA形状记忆合金板的一端及波形板的一端均固定于第一平板上，SMA形状记忆合金板的另一端及波形板的另一端均固定于第二平板上，第一平板固定于钢柱上，第二平板固定于钢梁上。

第一平板与钢柱之间通过摩擦型高强螺栓相连接。

第二平板与钢梁之间通过高强螺栓相连接。

波形板的数目为两块，其中，SMA形状记忆合金板位于两块波形板之间。

波形钢管的水平轴线与钢梁的中和轴在同一直线上。

SMA形状记忆合金板连接于第一平板的中间位置处及第二平板的中间位置处。

第一平板上设置有用于供摩擦型高强螺栓穿过的长圆形螺栓孔。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件在具体操作时，在钢梁的端部与钢柱之间设置波形钢管，在正常使用荷载作用下，波形钢管不发生大变形，在地震作用下，波形板随着钢梁的转动而伸展或压缩，从而增加节点的延性，提高结构的抗震能力；在结构的连续倒塌发生初期，因结构内产生梁机制，使得失效柱节点承受负弯矩，节点域上侧受压下侧受拉，此时波形板沿其水平中轴线伸展或压缩，即受压区域压缩，受拉区域伸展，进而提高节点在连续倒塌初期的转动能力；当结构的连续倒塌到大变形时期，结构内产生悬链线效应，此时节点域处于完全受拉状态，在不影响结构极限承载力的情况下，波形板完全伸展但不发生破坏，从而保证悬链线效应的充分发挥。此外，在结构遭受竖向冲击荷载时，摩擦型高强螺栓相对于竖向长圆形螺栓孔的摩擦滑移以减小注入结构的瞬时冲击能量，从而降低结构发生连续倒塌破坏的概率，继而有效解决传统钢结构节点抗震时节点延性不足和抗连续倒塌时节点连接区域过早破坏的问题。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的俯视图；

图5为波形钢管4与梁柱相连的主视图；

图6为图5中A-A断面图。

其中，1为波形板、21为第一平板、22为第二平板、3为SMA形状记忆合金板、4为波形钢管、5为钢柱、6为钢梁、7为摩擦型高强螺栓、8为高强螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1至图6，本发明所述的抗震抗连续倒塌的钢结构波形钢管节点构件包括波形钢管4、钢柱5及钢梁6；所述波形钢管4包括第一平板21、第二平板22、SMA形状记忆合金板3及波形板1，SMA形状记忆合金板3的一端及波形板1的一端均固定于第一平板21上，SMA形状记忆合金板3的另一端及波形板1的另一端均固定于第二平板22上，第一平板21固定于钢柱5上，第二平板22固定于钢梁6上。

第一平板21与钢柱5之间通过摩擦型高强螺栓7相连接；第二平板22与钢梁6之间通过高强螺栓8相连接，第一平板21上设置有用于供摩擦型高强螺栓7穿过的长圆形螺栓孔。

波形板1的数目为两块，其中，SMA形状记忆合金板3位于两块波形板1之间；波形钢管4的水平轴线与钢梁6的中和轴在同一直线上；SMA形状记忆合金板3连接于第一平板21的中间位置处及第二平板22的中间位置处。

第一平板21、第二平板22、波形板1、钢柱5及钢梁6均由Q245钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成，摩擦型高强螺栓7和高强螺栓8均为8.8或10.9级高强度螺栓，以保证节点的强度。

本发明的施工过程为：

波形钢管4使用模具制作完成，并在第一平板21及第二平板22开设螺栓孔，施工时，先使用摩擦型高强螺栓7将波形钢管4固定于钢柱5上，再将钢梁6与波形钢管4通过高强螺栓8连接。

需要说明的是，本发明根据建筑结构抗震设计要求和抗连续倒塌要求，应合理布置波形板1的弯曲弧度和波形线的长度，使波形钢管4在地震时能够伸展或压缩，在抗连续倒塌时能在悬链线效应充分发挥之前完全伸展但不发生塑性破坏，保证钢节点充分发挥悬链线效应，使钢结构节点同时具有抗震抗连续倒塌的作用，从而减轻结构的破坏。