一种自复位耗能方柱柱脚的制作方法

本发明属于钢结构减震，具体涉及一种自复位耗能方柱柱脚。

背景技术：

1、近几年，随着抗震技术的日益成熟，地震中建筑物的倒塌与人员伤亡的情况都得到了有效的控制，但地震造成的损失和影响依然巨大，且地震灾害所造成的总体经济损失隐隐有上升的趋势。在传统的钢结构建筑中，通过设计具有减震功能的钢结构柱脚节点来减少地震中主体结构的破坏，进而减小地震带来的损失，已成为当下行业内亟待攻克的技术难题之一，这也对柱脚节点的抗震性能提出了更高的要求。

2、针对上述存在问题，现有技术中，中国专利cn201621429806.3公开了一种新型免受拉消能减震钢柱柱脚结构装置，该方案通过将弹性缓冲件螺栓连接在底板上，利用其弹性能力来增加消能，达到抗震效果。中国专利cn201320161935.9公开了一种跷动减震防屈曲柱式支座，该方案主要利用可屈服翼板在地震时可以屈服同时产生较大的塑性变形，使柱脚抬起，上部结构物发生跷动，消耗能量。但是，已有的钢结构柱脚节点中多数采用加固的做法，不仅不能与耗能材料组合使用，而且具有自复位耗能减震功能也相对较差，因此，已有的钢结构柱脚节点的经济性普遍比较差。

技术实现思路

1、针对背景技术中已有的钢结构柱脚节点存在的问题，本发明提供了一种自复位耗能的钢结构方柱柱脚。

2、本发明提供了如下技术方案：一种自复位耗能方柱柱脚，包括方型钢柱、顶板、底板、加劲板、钢绞线和软钢耗能装置；

3、顶板与方型钢柱垂直固定连接，顶板绕方型钢柱一周；

4、加劲板分布在方型钢柱的四周，加劲板的顶边与顶板垂直固定连接、内侧立边与方型钢柱的柱面垂直固定连接；

5、加劲板与底板之间通过软钢耗能装置连接，软钢耗能装置展开状态下，加劲板和方型钢柱与底板之间预留活动空隙；

6、顶板和底板上在方型钢柱四周开有预应力孔，顶板和底板上的预应力孔同轴，每两个同轴布置的预应力孔内穿有一根钢绞线，钢绞线的一端锚固在顶板上，另一端预埋在混凝土基座中。

7、进一步地，方型钢柱的每个柱面至少连接两个加劲板，加劲板以所在柱面的纵向中线为轴对称布置，方型钢柱的两个对立的柱面上的加劲板对齐；方型钢柱的同一柱面处的软钢耗能装置分为左向的软钢耗能装置和右向的软钢耗能装置，左向的软钢耗能装置和右向的软钢耗能装置以所在柱面的纵向中线为轴对称布置。

8、进一步地，软钢耗能装置包括纵向连接部、横向连接部和弹性弯曲部；纵向连接部和横向连接部之间通过弹性弯曲部连接，纵向连接部与加劲板连接，横向连接部与底板连接。

9、进一步地，弹性弯曲部包括两个u型弯，两个u型弯的开口之间通过中间立板连接，上部的u型弯的开口上沿与纵向连接部连接，下部的u型弯的开口下沿通过下部立板与横向连接部连接；软钢耗能装置展开状态下，中间立板和下部立板平贴着加劲板。

10、进一步地，纵向连接部和横向连接部是板体，纵向连接部通过螺栓与加劲板连接，横向连接部通过螺栓与底板连接。

11、进一步地，顶板上开有与方型钢柱契合的缺口，顶板套在方型钢柱上与方型钢柱焊接连接。

12、进一步地，加劲板与顶板和方型钢柱焊接连接。

13、进一步地，软钢耗能装置是屈服强度范围为175mpa-277mpa的低屈服点lyp钢材构件；方型钢柱、顶板、底板、加劲板是q355的钢材构件。

14、进一步地，顶板和底板上的预应力孔的孔径大于钢绞线的直径。

15、进一步地，软钢耗能装置展开状态下，加劲板和方型钢柱的底端距离底板10～15mm。

16、与现有技术相比，本发明的优势在于：

17、1.本发明在方型钢柱的柱脚部位四侧分别加装软钢耗能装置，软钢耗能装置连接在加劲板与底板之间，通过软钢耗能装置屈曲形变耗散传递到方型钢柱上的地震能量，以此起到减震的作用。

18、2.本发明在方型钢柱的柱脚部位增加钢绞线的设计，使得节点具有较为理想的自复位能力。

19、3.本发明的软钢耗能装置采用屈服强度范围为175mpa-277mpa的低屈服点lyp钢材制成，软钢耗能装置具有延性好，抗疲劳能力强的优点，有着较长的使用周期，且双u形状的软钢耗能装置更符合内力作用的力学机制，合理地节约了材料。

20、4.软钢耗能装置与底板和加劲板采用螺栓连接，各部件之间构造明确，加工、制作简单便于装配，可大大缩短施工周期。

技术特征：

1.一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：包括方型钢柱(1)、顶板(2)、底板(3)、加劲板(4)、钢绞线(8)和软钢耗能装置(5)；

2.根据权利要求1所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的方型钢柱(1)的每个柱面至少连接两个加劲板(4)，加劲板(4)以所在柱面的纵向中线为轴对称布置，方型钢柱(1)的两个对立的柱面上的加劲板(4)对齐；方型钢柱(1)的同一柱面处的软钢耗能装置(5)分为左向的软钢耗能装置和右向的软钢耗能装置，左向的软钢耗能装置和右向的软钢耗能装置以所在柱面的纵向中线为轴对称布置。

3.根据权利要求2所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的软钢耗能装置(5)包括纵向连接部(5.1)、横向连接部(5.2)和弹性弯曲部(5.3)；纵向连接部(5.1)和横向连接部(5.2)之间通过弹性弯曲部(5.3)连接，纵向连接部(5.1)与加劲板(4)连接，横向连接部(5.2)与底板(3)连接。

4.根据权利要求3所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的弹性弯曲部(5.3)包括两个u型弯(5.3.1)，两个u型弯(5.3.1)的开口之间通过中间立板(5.3.2)连接，上部的u型弯(5.3.1)的开口上沿与纵向连接部(5.1)连接，下部的u型弯(5.3.1)的开口下沿通过下部立板(5.3.3)与横向连接部(5.2)连接；软钢耗能装置(5)展开状态下，中间立板(5.3.2)和下部立板(5.3.3)平贴着加劲板(4)。

5.根据权利要求3或4所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的纵向连接部(5.1)和横向连接部(5.2)是板体，纵向连接部(5.1)通过螺栓(7)与加劲板(4)连接，横向连接部(5.2)通过螺栓(7)与底板(3)连接。

6.根据权利要求1所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的顶板(2)上开有与方型钢柱(1)契合的缺口，顶板(2)套在方型钢柱(1)上与方型钢柱(1)焊接连接。

7.根据权利要求6所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的加劲板(4)与顶板(2)和方型钢柱(1)焊接连接。

8.根据权利要求3所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的软钢耗能装置(5)是屈服强度范围为175mpa-277mpa的低屈服点lyp钢材构件；方型钢柱(1)、顶板(2)、底板(3)、加劲板(4)是q355的钢材构件。

9.根据权利要求1所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的顶板(2)和底板(3)上的预应力孔的孔径大于钢绞线(8)的直径。

10.根据权利要求1所述的一种自复位耗能方柱柱脚，其特征在于：所述的软钢耗能装置(5)展开状态下，加劲板(4)和方型钢柱(1)的底端距离底板(3)10～15mm。

技术总结本发明属于钢结构减震技术领域，具体涉及一种自复位耗能方柱柱脚；包括方型钢柱、顶板、底板、加劲板、钢绞线和软钢耗能装置；顶板与方型钢柱垂直固定连接；加劲板分布在方型钢柱的四周；加劲板与底板之间通过软钢耗能装置连接，软钢耗能装置展开状态下，加劲板和方型钢柱与底板之间预留活动空隙；顶板和底板上在方型钢柱四周开有预应力孔，顶板和底板上的预应力孔同轴，每两个同轴布置的预应力孔内穿有一根钢绞线，钢绞线的一端锚固在顶板上，另一端预埋在混凝土基座中；本发明在方型钢柱的柱脚部位四侧分别加装软钢耗能装置，通过软钢耗能装置屈曲形变耗散传递到方型钢柱上的地震能量，以此起到减震的作用。技术研发人员：胡杰,周磊,刘晓勇,王秋明,李金鑫,王静,曹根嘉,李映忠,武学文,杨晓笨受保护的技术使用者：中铁城建集团第一工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11