一種裝配式鋼竹混合框架摩擦耗能節點及其施工方法

本發明涉及裝配式耗能節點，特別是一種裝配式鋼竹混合框架摩擦耗能節點及其施工方法，屬于結構工程。

背景技術：

1、建筑行業是全球碳減排的重點領域，其能源消費占全球能源消費的36％，在制造混凝土、鋼材等傳統建筑材料時將排放大量溫室氣體，而竹材等生態材料作為碳負性材料具有綠色環保、生長周期短、可再生、分布廣泛等優勢，近些年來引起了極大關注。

2、將傳統h型鋼柱和工程竹梁組合形成的鋼竹混合框架在具有一定抗側剛度的基礎上同時在構件層面減少了結構的碳排放量。框架結構中梁柱構件的節點是整個結構的關鍵部位，目前現有的鋼竹混合框架梁柱節點連接方式多為鋼插板加對穿螺栓，這種連接方式因為工程竹材橫紋強度過低，外力作用下易在螺栓孔附近發生劈裂破壞，嚴重影響結構的安全。

3、目前公開專利cn116180923a公開了一種摩擦-彎曲復合耗能預應力自復位鋼竹組合梁柱節點，該節點在薄壁型工字鋼梁腹板處設置摩擦彎曲復合耗能器來提供耗能能力，使結構很好的消耗外部荷載。但其局限性在于：梁端無膠合竹的冷彎薄壁型鋼梁段剛度小，易發生局部和整體的屈曲以及面外變形使節點提前失效；用于實現自復位的預應力筋錨固困難、預應力損失無法避免，難以使結構具備理想的自復位功能。公開專利cn115012528a公開了一種可調節預應力自復位工程竹梁柱節點，該節點通過由鋼絞線、滑輪導向裝置、錨固裝置、千斤頂和預應力監測裝置組成的自復位系統來實現提高節點的自復位性能、初始剛度和抗彎承載力的功能。但該節點裝配復雜，難以在工程實踐中應用。公開專利cn115772942a公開了一種采用組合件連接的重組竹梁柱框架節點，該節點的半榫榫頭貫穿連接件設置有橢圓形螺栓通孔利用螺栓與重組竹柱相連，從而使半榫榫頭與重組竹卯口之間產生摩擦耗能，在充分發揮半榫結構優異耗能能力的同時顯著提升其抗拔榫能力。但榫卯連接受力復雜，且該節點梁端開槽過大，削弱了工程竹梁的承載能力；同時該節點形式本質上屬于插板螺栓連接，無有效的抗側力構件，結構不穩定。

技術實現思路

1、針對上述現有技術存在的上述缺陷，本發明提出了一種裝配式鋼竹混合框架摩擦耗能節點及其施工方法。本發明在傳統插板螺栓節點和上述專利公開的節點基礎上進行了改進，通過設置摩擦型耗能板件和斜撐，能夠使節點具備較強的耗能能力和較好的延性，延緩工程竹材的劈裂破壞，同時能夠使框架結構具備有效的抗側剛度。

2、為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

3、一種裝配式鋼竹混合框架摩擦耗能節點，包括h型鋼柱、工程竹梁，所述耗能節點還包括不等肢連接角鋼、外耗能板、u形耗能件以及摩擦型耗能斜撐；

4、所述h型鋼柱與工程竹梁通過兩個不等肢連接角鋼和多枚高強螺栓進行連接；其中，工程竹梁前、后連接角鋼之間設有所述外耗能板以及及所述u形耗能件，所述u形耗能件設置在工程竹梁端部的頂面和底面，所述外耗能板上、下端與u形耗能件前后面側板連接，并螺栓固定在u形耗能件前后面側板外側，所述外耗能板以及及所述u形耗能件整體包裹夾持住所述工程竹梁端部，并抵靠在所述h型鋼柱上；

5、其中，所述u形耗能件前后面側板設有長條形擴大螺栓孔，以便于和外耗能板發生相對轉動而耗能；

6、所述u形耗能件與h型鋼柱之間連接有所述摩擦型耗能斜撐；所述摩擦型耗能斜撐由斜撐內耗能板以及斜撐外耗能板通過多枚高強螺栓連接而成。

7、進一步地，所述摩擦型耗能斜撐兩端的u形耗能件遠柱端以及h型鋼柱上均焊接有連接耳板，摩擦型耗能斜撐與連接耳板之間通過銷軸連接。

8、進一步地，所述摩擦型耗能斜撐中的斜撐內耗能板為單板，斜撐外耗能板為雙板，所述斜撐內耗能板通過高強螺栓固定在斜撐外耗能板內側。

9、進一步地，所述斜撐外耗能板內側固定有黃銅摩擦片。

10、進一步地，所述h型鋼柱上還設置有肋板。

11、進一步地，所述肋板焊接在節點核心區位置h型鋼柱腹板兩側，且對稱的設置。

12、進一步地，所述外耗能板與u形耗能件之間設有黃銅摩擦片，且所述外耗能板、u形耗能件與工程竹梁之間通過高強對拉螺栓連接在一起。

13、進一步地，所述u形耗能件前后面側板為梯形形狀。

14、上述裝配式鋼竹混合框架摩擦耗能節點的施工方法，包括如下步驟：

15、步驟一：在工廠預制h型鋼柱，沿柱標高方向根據高強螺栓的布置方式在h型鋼柱的上翼緣上進行預鉆孔，然后在柱的節點核心區位置腹板兩側對稱的焊接肋板，形成h型鋼柱；

16、步驟二：在工廠預制工程竹梁，按照高強對拉螺栓的布置方式，在工程竹梁前、后面預制通長螺栓孔，形成工程竹梁；

17、步驟三：在前、后兩個不等肢連接角鋼的長肢和短肢按照高強對拉螺栓的布置方式分別預制螺栓孔，前、后不等肢連接角鋼的切割長度與工程竹梁的高度相等；

18、步驟四：預制外耗能板和u形耗能件，在外耗能板上按高強對拉螺栓的布置方式分別預制螺栓孔，然后將兩片外耗能板與工程竹梁前、后面的不等肢連接角鋼焊接連接，注意外耗能板與不等肢連接角鋼長肢的螺栓孔要相互對齊；u形耗能件由鋼板經焊接、切割而成，在其側面近柱端預制兩個長條形擴大螺栓孔，上面遠柱端焊接連接耳板，在外耗能板和u形耗能件之間設置有預制正常大小螺栓孔的黃銅摩擦片，用來延緩耗能板的磨損；

19、步驟五：在工廠預制摩擦型耗能斜撐，摩擦型耗能斜撐分為外部的雙層的斜撐外耗能板和內部單層的斜撐內耗能板，斜撐外耗能板按照高強螺栓的布置方式預制正常大小的螺栓孔，斜撐內耗能板預制長條形擴大螺栓孔，斜撐外耗能板的間距要比斜撐內耗能板的厚度大，在斜撐外耗能板和斜撐內耗能板之間設置有預制正常螺栓孔的黃銅摩擦片；在斜撐外耗能板和斜撐內耗能板的端部預制銷孔，用于穿入銷軸，斜撐外耗能板和斜撐內耗能板端部的厚度要與連接耳板間的間距相匹配；

20、步驟六：現場安裝，包括如下安裝步驟：

21、步驟6.1：分別將兩個不等肢連接角鋼的短肢上的螺栓孔與h型鋼柱翼緣上的螺栓孔進行對中，通過高強螺栓進行緊固連接；

22、步驟6.2：沿梁寬方向依次放置外耗能板、u形耗能件、工程竹梁，注意要保證工程竹梁近柱端與與h型鋼柱翼緣緊密貼合、工程竹梁與各連接件接觸面緊密貼合且螺栓孔對中、工程竹梁與各耗能板接觸面緊密貼合且螺栓孔對中；

23、步驟6.3：使用高強對拉螺栓將不等肢連接角鋼的長肢與工程竹梁、各耗能板件進行緊固連接；

24、步驟6.4：將摩擦型耗能斜撐的斜撐內耗能板插入斜撐外耗能板之間，使斜撐外耗能板的普通螺栓孔與斜撐內耗能板的長條形擴大螺栓孔對中，注意保證長條形擴大螺栓孔兩側均有盈余，以確保摩擦型耗能斜撐在受拉壓時斜撐外耗能板、斜撐內耗能板能夠產生相對滑動，同時使用高強螺栓將斜撐外耗能板、斜撐內耗能板緊固連接；

25、步驟6.5：將工程竹梁上、下部的連接耳板底座的螺栓孔與h型鋼柱翼緣上相應位置的螺栓孔進行對中，并使用高強螺栓將連接耳板與h型鋼柱緊固連接；

26、步驟6.6：將摩擦型耗能斜撐兩端的銷孔與h型鋼柱和工程竹梁上的連接耳板銷孔進行對中，然后插入銷軸，至此，裝配式鋼竹混合框架摩擦耗能節點安裝完成。

27、相比現有技術，本發明具有以下有益效果：

28、(1)節點的各連接件和耗能裝置均可在工廠預制，然后在現場完全通過螺栓進行連接，無需焊接；

29、(2)各耗能板、連接角鋼、摩擦型耗能斜撐在磨損破壞以后可實現隨時更換；

30、(3)通過耗能板件、摩擦型耗能斜撐以及高強對拉螺栓彎曲變形或螺栓孔承壓破壞的配合實現三個階段耗能的依次進行，由此使節點可具備較強的耗能能力，使整體結構抗震性能良好；

31、(4)由于摩擦型斜撐的存在，可以在一定程度上提高混合框架的抗側剛度。