CN110629897A - 一种多阶段耗能的后张拉自复位节点及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多阶段耗能的后张拉自复位节点及其组装方法,本发明节点可以相对滑动,在小变形下通过T型件和梁翼缘单侧摩擦的方式提供耗能,随着节点开口变形增加,与T型板相连的SMA阻尼器开始进入相变耗能阶段,所引入的金属阻尼在同等预应力水平下不会增加节点的残余变形;为了避免后张拉节点低冗余的特征,通过长圆孔允许连接T型件和梁翼缘的螺栓杆和梁翼缘长圆孔壁接触承压,在极端情况下依然可以有效抗倒塌。本发明在小到中震下,利用摩擦阻尼进行能耗,在中到大震下协同SMA相变实现组合耗能模式耗能,且凭借后张拉预应力筋实现完全复位;在极端情况下,节点传力转变为孔壁承压模式抵抗倒塌,实现了多阶段耗能,多冗余的性质。
Description
技术领域:
本发明属于结构工程领域,具体涉及一种基于SMA阻尼和摩擦机制多阶段耗能的后张拉自复位节点及其组装方法。
背景技术:
钢材具有轻质,高强度,高弹模,高韧性的特点,广泛用于结构工程领域,尤其是复杂的大跨结构,如桥梁和体育馆。较钢结构构件而言,构件的连接部位因刚度突变,施工质量良莠不齐等原因使其受力复杂和可靠性差,通常是结构的薄弱区域,目前钢结构节点连接主要有以下几种形式:全焊连接,螺栓连接以及栓焊混合连接。考虑到劳动力成本和装配化要求,后两者如今普遍被多数国家所采用,尤其是栓焊混合连接。然而,1994北岭地震的震害调查表明:理论上具备较好延性性能的栓焊混合连接钢节点并未展现出所期待的延性破坏的性能,而多是在质量难以保证的翼缘焊缝处发生由裂纹引发的脆断模式,造成了极大的修复难度。这是结构研究者开发新型节点的原因之一。另一方面,震害调查发现,有些钢节点虽然发挥了延性耗能的优势,但是震后因累积的塑性变形残留了较大的永久变形,从而使得结构修复的周期和难度大大增加,有时还面临拆除的可能,造成了巨大的经济损失。
为了提高节点的抗震性能,保证节点的延性耗能,工程师会对节点的连接部位进行加强,如加腋板,或者对毗连区的梁翼缘削弱,让结构的塑性变形集中于目标部位,从而保证“强节点”要求。实际上,上述加强或者削弱的方法是一种相对强度的平衡,而并未改变结构节点处的传力机理(梁上下翼缘形成力偶贡献大部分抗弯能力,腹板传递大部分剪力)。这尽管有利于实现基于生命安全的抗震要求,但从建筑结构全生命周期来看,在中强震下过大的残余变形不可避免使得这种节点失去吸引力。
进而,伴随加强和削弱节点强度方法的同时,另一种新型节点应运而生,即,可恢复性能的节点。可恢复功能的节点又称为自复位节点,它不仅具备满足结构强度,刚度以及延性耗能的设计要求,同时节点在卸载后还可以自行复位,大大减少甚至消除结构的残余变形。此节点本质上,是通过改变上述的节点传力机理,将结构的耗能行为从结构主要构件中分离出来由特定的易更换或者免更换的耗能器承担,并辅之以复位元件实现复位。这种自复位节点通过用增补的耗能元件代替结构塑性铰耗能,在一定程度上降低了结构的耗能能力,但可以大幅提高结构的可恢复性能,经过合理设计,能够达到耗能与复位性的有机统一。如今,实现这种可恢复性能节点的方法主要有两种,采用后张拉预应力筋(Post-tensioned,简称PT)预拉力机制的PT型节点和在节点处使用具有自复位性能的智能材料。其中PT节点中高强钢棒的预应力水平需要结合辅助的耗能器根据基于性能目标要求而定,但初始较高的预应力水平会加大锚固的需求,同时也提高节点在强震下失效的可能,且这种失效在极罕遇情况下往往是致命的。随着冶金技术的革新大大降低了超高性能合金的成本,较多的智能材料开始拓展至结构工程领域,比如形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)。其具有良好的形状记忆效应和超弹性性能,前者是指该智能材料在受到荷载作用发生变形后卸载时通过加热能够恢复原有的形状,后者是指材料在受到荷载作用发生变形后卸掉荷载可以自动恢复至原有的形状,这就赋予这种智能材料用于结构中自带复位的潜能,同时因为这种材料可以自行复位,所以在卸载过程中释放的弹性能很多,而真正被耗散的能量较钢材而言则小很多,所以震后虽然变形可以恢复,但也存在耗能不足的劣势,进一步可能会增加结构在地震作用下的加速度响应。
此外,这种智能材料,虽然具有良好的可恢复性,但较钢材而言,其奥氏体弹性模量(以NITI记忆合金为例)为钢材的三分之一左右。因此,仅用SMA bar充当节点的复位和耗能元件时,节点的强度,刚度和耗能均是有限的,而如果引入其他耗能机制(如:摩擦,角钢)来改善节点的行为,需严格考察节点本身所储备的恢复力能否使得节点有效复位。
发明内容:
本发明的目的就是通过技术创新,有效发挥各种材料的优势,进而达到改善现有节点存在的不足和缺陷的目的,最终提出一种可行的基于SMA阻尼和摩擦机制通过控制耗能时序的多阶段耗能的后张拉自复位节点。
针对上述两类自复位节点的各自优劣势,通过组合两者节点技术,相辅相成,实现了更高的节点性能(如耗能,刚度)。基于SMA阻尼和摩擦机制多阶段耗能的后张拉自复位节点解决了后张拉节点由于保证可恢复性而伴随的较高初始预应力水平带来的锚固难度和卸载后节点转动刚度锐减的问题;解决了SMA节点因初始刚度较少,耗能不足,造成了在地震下,层间位移及层间加速度需求较大的问题。该新型节点基于性能化设计使得节点设计理念更加清晰,通过低预应力钢棒和T型件腹板与钢梁梁端加强板(填板)的摩擦来抵抗正常使用下的荷载(如:风载)以及稳定的耗散在中小震范围内输入体系的能量。同时在奥氏体工作范围内的SMA bar阻尼会优化PT节点脱开后的刚度锐减现象,从而控制节点的变形。当节点在中大震下,SMA bar进入从奥氏体转变为马氏体的相变过程,节点的刚度再次降低,这有助于减小主要构件的局部损伤(保证主要构件维持在弹性状态),由于SMA bar阻尼器开始工作,节点进入组合耗能模式,强化了节点在大震下的耗能行为。此外,节点在卸载后,可以自行恢复,且无需更换任何元件,进而实现免修复功能。在节点设计方面,为了抵抗极罕遇工况,合理设计了钢梁的长圆孔尺寸,使得高强螺栓杆可以在这工况挤压孔壁,发挥钢梁的承载力,从而克服了传统PT节点在极罕遇工况下由于预应力钢棒失效节点随之完全失效的不足,增加了节点的冗余度。
为实现上述目的,本发明提供技术方案如下:
一种多阶段耗能的后张拉自复位节点,包括钢柱1,T型连接件4,SMA bar阻尼器6,后张拉预应力钢棒9和钢梁8,其特征在于,所述钢柱1翼缘一侧安装有钢梁8,钢梁8端部成形有长圆螺栓孔8-1,钢梁8端部上下侧均安装有T型连接件4;高强第一螺栓5-1穿过长圆螺栓孔8-1将T型连接件4与钢梁8固定;T型连接件4与钢柱1翼缘相连;钢梁8上还固定有锚固装置7;SMA bar阻尼器6一端与T型连接件4相连,另一端与锚固装置7相连;所述后张拉预应力钢棒9穿过钢柱1,钢梁6,对称布置在钢梁6轴线两侧,并通过锚具11锚固在钢柱1外翼缘和钢梁8端部加劲肋13处。
进一步的改进,所述T型连接件4中间腹板端部上下凸起成形有T型件放大端4-2,T型件放大端4-2内嵌有攻丝螺孔4-3;所述锚固装置7包括主体部分和盖板部分7-2;主体部分与钢梁8固定连接;主体部分和盖板部分7-2盖合后形成圆台式孔7-3,主体部分和盖板部分7-2通过螺丝7-1固定;所述SMA bar阻尼器6一端与攻丝螺孔4-3螺纹固定,另一端与圆台式孔7-3固定。
进一步的改进,所述SMA bar阻尼器6包括工作段6-1,工作段6-1两端分别通过过度段6-3连接有与攻丝螺孔4-3配合的螺纹放大端4-2和与圆台式孔7-3配合的圆台式放大端6-3。
进一步的改进,所述钢梁8上成形有圆孔8-2,第三螺栓5-3穿过圆孔8-2将锚固装置7与钢梁8相连。
进一步的改进,所述钢梁8端部加劲肋13处焊接有横向短肋10。
进一步的改进,所述T型连接件4的腹板和钢梁8之间安装有填板12;T型连接件4的腹板和填板12的接触面均成形有粗糙层。
进一步的改进,所述的钢柱1为工字形钢柱;钢梁8为工字形钢梁;T型件由翼缘,腹板4-1及T型件放大端4-2组成;所述的第一螺栓5-1,第二螺栓5-2和第三螺栓5-3均为摩擦性高强螺栓;所述的钢柱上配有横向加劲肋2和锚固预应力钢棒的加强板3。
进一步的改进,所述节点转角为5%时,第一螺栓5-1与长圆螺栓孔8-1的孔壁接触,即高强第一螺栓5-1的圆心与长圆螺栓孔8-1孔壁的径向距离为为梁高h乘以5%的积加上第一螺栓5-1的半径。
一种多阶段耗能的后张拉自复位节点的组装方法,包括如下步骤:
步骤一:在工厂标准化生产钢柱1、钢梁8、带有螺纹放大端4-2的T型连接件4,SMAbar阻尼器6,锚固装置7,后张拉预应力钢棒9以及相应的梁柱加紧肋,锚固板;在钢梁8,钢柱1,T型连接件4,锚固装置7和填板12的相应部分开设螺栓孔;于钢柱1和钢梁8相应部分焊接加劲肋13及加强板3;
步骤二:将钢梁8、钢柱1以及带有带有螺纹放大端4-2的T型连接件4通过螺栓安装定位,拧紧螺栓;
步骤三:在T型件放大端4-2安装拧紧SMA bar阻尼器6一端,SMA bar阻尼器6另一端与锚固装置7连接,且锚固装置7通过螺栓固定在钢梁8预设位置上,固定钢梁8与T型连接件4的第二螺栓5-2和固定锚固装置7与钢梁8的第三螺栓5-3先施加目标预紧力的一半,将T型连接件4腹板(4-1)和钢梁8压紧以及锚固装置7,此外第一螺栓5-1手动拧紧定位;随后,通过液压千斤顶施加后张拉预应力钢棒9预应力,压紧钢柱1翼缘和钢梁8;最后将第一螺栓5-1,第二螺栓5-2和第三螺栓5-3,施加至目标预紧力,组装完成。
本发明具有以下效益:
1.本发明通过结合了PT节点和SMA节点各自的优势,实现了更高的节点性能(如耗能,刚度)。基于SMA阻尼和摩擦机制多阶段耗能的后张拉自复位节点解决了后张拉节点由于保证可恢复性而伴随的较高初始预应力水平带来的锚固难度和节点脱开后转动刚度锐减的问题;解决了SMA节点因初始刚度较少,耗能不足,造成了在地震下,层间位移及层间加速度需求较大的问题;实现了节点在大震下依然自复位和免修复的功能。
2.本发明基于性能化设计,同时合理安排两类阻尼机制的工作时序,使得节点性能更加灵活可调,由于引入SMA阻尼器以及中低水平的摩擦阻尼,预应力钢棒的初始应力水平(施加的初始强度/钢棒屈服强度)可以降低至0.1,从而大大降低预应力钢棒的锚固难度和提高锚固可靠性。轻微张拉的PT节点配合中低的摩擦阻尼来抵抗正常使用下的荷载(如风载)以及耗散中小震范围以内的能量,且在这一过程中SMA阻尼器仅贡献一定的节点转动刚度,优化节点脱开后刚度锐减的不利情况,几乎不提供耗能。随着地震动的增加,SMA阻尼进入相变阶段,节点随即进入组合耗能模式,同时节点转动刚度进一步降低以减少主要构件梁柱的损伤,节点在震后可以完全复位。
3.本发明安装方便,且性能可以通过更改高强螺栓的预紧力,SMA bar的尺寸调节以适应不同抗震地区和业主需求。
4.本发明专利提出的节点关于中性轴完全对称,因此节点在正负弯矩作用下的性能一致,以承受正弯矩为例,在正弯矩作用下,与T型件接触的梁下翼缘逐渐“消压”,梁上翼缘逐渐“增压”,以此传力模式提供节点抗弯能力,直至梁下翼缘“消压”完全,随后梁下翼缘进入克服与T型件之间的静摩擦阶段,进一步,梁和T型件发生相对转动,SMA bar阻尼发生弹性伸长变形,随着加载持续,SMA bar阻尼进入相变耗能,此时节点卸载后,可完全复位且主要构件梁柱处于弹性工作范围,摩擦和SMA阻尼也无需更换,因而无需修复工作。
5.本节点采用弹模适中的形状记忆的NITI智能合金具有两阶段效益:第一,在中小震下,能够改善节的脱开后力学性能(增加节点转动刚度,依靠其弹性变形),进而控制结构的侧向变形,达到保护对层间侧移敏感的非结构构件,第二,在中大震下,激活其相变耗能行为,充当增补阻尼与摩擦阻尼形成复合阻尼实现充分耗散体系能量的目的,同时伴随节点刚度的降低,有利于主要构件(梁、柱)维持在弹性状态,降低构件承压的局部损伤。此外,遭受中大震后,SMA阻尼自动复位,即附加的阻尼不会对钢绞线的需求有增加,节点无需修复,即可恢复至无损状态。
6.本设计通过合理设计长圆孔尺寸,考虑节点转角超过5%后允许孔壁和螺栓杆承压,即节点转变为承压型节点(发挥梁的极限承载力,与传统节点受力一致),阻止结构发生完全失效,呈现出多冗余特征。
附图说明:
图1为本发明在结构中的位置示意图;
图2-1为本发明节点整体立体结构示意图;
图2-2为T型连接件的立体结构示意图;
图2-3为锚固装置的立体结构示意图;
图3为节点拆解示意图;
图4为本发明正视图;
图5为本发明侧视图;
图6为本发明俯视图;
图7为带有螺栓孔的工字形钢梁示意图;
图8为SMA bar示意图。
图9为预应力钢棒和圆柱锚具示意图
其中,各部件的编号为:1、钢柱;2、柱横向加劲肋;3、加强板;4、T型连接件;4-1、T型件腹板;4-2、螺纹放大端;4-3、攻丝螺孔;5-1、第一螺栓;5-2、第二螺栓;5-3、第三螺栓;6、SMA bar阻尼器;6-1、工作段;6-2、螺纹放大端;6-3、圆台式放大端;6-4、过渡段;7、锚固装置;7-1、螺丝;7-2、盖板部分;7-3、圆台式孔;7-4、SMA安装装置安装螺孔;8、钢梁;9、后张拉预应力钢棒;10、横向短肋;11、锚具;12、填板;13、加劲肋。
具体实施方式:
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清晰,下面结合附图以及具体实施案例进行详细描述。
本发明提出了一种基于SMA阻尼装置和摩擦多阶段耗能的后张拉自复位节点,包括:一、工字形钢柱,二、工字形钢梁,三、带有放大端的T型连接件,四、SMA bar阻尼器,五、预应力钢棒,六、锚具,七、柱外翼缘锚固处加强版,八、柱横向加劲肋,九、梁锚固端板和端加劲肋,十、梁翼缘端板加强板十一、、摩擦性高强螺栓。
本自复位节点,取自于结构中所选的梁柱节点,其中包括上述描述构造组件,所述的柱锚固处加强板采用四面角焊在柱外翼缘处,所述的柱横向加劲肋采用三面角焊在工字形钢柱节点域处,所述的梁端部锚固端板,短肋和梁端翼缘加强版以采用角焊形式焊接在预设位置上。
工字形钢梁的翼缘与钢柱的翼缘同T型件定位并螺栓安装,进一步安装SMA bar阻尼器,所有螺栓初拧即可,此时安装预应力钢棒并施加超过预紧力目标值,持续一段时间,回油并观察预应力锚固处回弹,几次迭代至预应力目标值,最后将所有摩擦型高强螺栓拧至预设值。其中,T型件的腹板既充当摩擦板也传递节点剪力。节点在受力过程中,梁柱主要构件均处于弹性范围,摩擦和SMA阻尼耗散能量,但这些耗能机制均可以重复使用,因而在预设性能内无需任何修复。基于SMA阻尼装置和摩擦多阶段耗能的后张拉自复位节点的组装方法:
1.上述的构件在相应的工厂标准化生产后,在工厂流水线上进行预定位,对工字形钢柱、钢梁,T型件,各个锚固及加强板进行开孔,并将加劲肋以及加强板焊在钢柱和钢梁的预设的位置上;SMA bar成形后需要热处理,随后加工螺纹;T型件放大端需要钻孔攻丝以连接SMA bar阻尼;SMA阻尼锚固安装装置需要钻孔并切割。
2.将T型件的翼缘通过螺栓连接到柱翼缘预设位置。连接完成后,运输到现场完成各个构件的连接,所有螺栓均初拧。
3.张拉预应力钢棒,张拉完,拧紧所有螺栓至目标扭矩。
与传统接节点相比,本节点有如下创新:(1)SMA bar阻尼从节点抗剪机制中分离出来作为中小震下改善节点脱开后转动刚度,中大震下增强结构耗能行为,功能更加明确。(2)正因为上述引用SMA bar阻尼,其改善节点耗能行为不增加节点的复位负担,且改善节点脱开后刚度,因而可以将高强钢棒的初始预应力水平大大降低,从而提高锚固的可靠性和降低锚固难度。(3)此节点将耗能行为从主要构件中分离出来,有摩擦和SMA相变来承担,而这些机制可以无限多次使用,无需更换修复,且在预应力钢棒的恢复力下几乎完全复位。(4)较PT节点而言,此新型节点用较小的预应力水平实现了同等的初始刚度,且在节点脱开后极大地改善了节点卸载刚度,有利于结构在中小震下控制层间变形。(5)较SMA bar自复位节点而言,大大提高了节点的初始刚度,避免了SMA bar处于受剪的不利情况。(6)新型节点通过合理安排两种耗能机制的耗能时序,实现了多阶段耗能,进而优化了节点性能。(7)上述所有安装操作均可以装配化,加快施工周期。
本发明的节点本质上是对两种自复位节点的有效结合,并调节耗能机制的工作时序进而实现不同阶段下的抗震需求,如节点在中小震下为避免非结构构件的损伤,需要严格控制层间变形,因此节点卸载后转动刚度不能降低太多,但又不能太柔,而SMA bar阻尼器可在这一阶段灵活调节节点的刚度。而当结构遭受强震时,保证主要构件不损伤是降低震后修复难度和周期的关键,因而要将主要结构弱化,对应于SMA阻尼进入相变耗能阶段,在震后还可以凭借复位元件复位,且无需修复,因此从结构的全生命周期看,本发明具有较高的综合经济效益。
上述仅仅为本发明的一个具体的案例,对本专利如若仅仅进行简单的改进和替换均在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种多阶段耗能的后张拉自复位节点,包括钢柱(1),T型连接件(4),SMA bar阻尼器(6),后张拉预应力钢棒(9)和钢梁(8),其特征在于,所述钢柱(1)翼缘一侧安装有钢梁(8),钢梁(8)端部成形有长圆螺栓孔(8-1),钢梁(8)端部上下侧均安装有T型连接件(4);高强第一螺栓(5-1)穿过长圆螺栓孔(8-1)将T型连接件(4)与钢梁(8)固定;T型连接件(4)与钢柱(1)翼缘相连;钢梁(8)上还固定有锚固装置(7);SMA bar阻尼器(6)一端与T型连接件(4)相连,另一端与锚固装置(7)相连;所述后张拉预应力钢棒(9)穿过钢柱(1),钢梁(6),对称布置在钢梁(6)轴线两侧,并通过锚具(11)锚固在钢柱(1)外翼缘和钢梁(8)端部加劲肋(13)处。
2.如权利要求1所述的多阶段耗能的后张拉自复位节点,其特征在于,所述T型连接件(4)中间腹板端部上下凸起成形有T型件放大端(4-2),T型件放大端(4-2)内嵌有攻丝螺孔(4-3);所述锚固装置(7)包括主体部分和盖板部分(7-2);主体部分与钢梁(8)固定连接;主体部分和盖板部分(7-2)盖合后形成圆台式孔(7-3),主体部分和盖板部分(7-2)通过螺丝(7-1)固定;所述SMA bar阻尼器(6)一端与攻丝螺孔(4-3)螺纹固定,另一端与圆台式孔(7-3)固定。
3.如权利要求2所述的多阶段耗能的后张拉自复位节点,其特征在于,所述SMA bar阻尼器(6)包括工作段(6-1),工作段(6-1)两端分别通过过度段(6-3)连接有与攻丝螺孔(4-3)配合的螺纹放大端(4-2)和与圆台式孔(7-3)配合的圆台式放大端(6-3)。
4.如权利要求2所述的多阶段耗能的后张拉自复位节点,其特征在于,所述钢梁(8)上成形有圆孔(8-2),第三螺栓(5-3)穿过圆孔(8-2)将锚固装置(7)与钢梁(8)相连。
5.如权利要求1所述的多阶段耗能的后张拉自复位节点,其特征在于,所述钢梁(8)端部加劲肋(13)处焊接有横向短肋(10)。
6.如权利要求1所述的多阶段耗能的后张拉自复位节点,其特点在于,所述T型连接件(4)的腹板和钢梁(8)之间安装有填板(12);T型连接件(4)的腹板和填板(12)的接触面均成形有粗糙层。
7.如权利要求1所述的多阶段耗能的后张拉自复位节点,其特点在于,所述的钢柱(1)为工字形钢柱;钢梁(8)为工字形钢梁;T型件由翼缘,腹板(4-1)及T型件放大端(4-2)组成;所述的第一螺栓(5-1),第二螺栓(5-2)和第三螺栓(5-3)均为摩擦性高强螺栓;所述的钢柱上配有横向加劲肋(2)和锚固预应力钢棒的加强板(3)。
8.如权利要求1所述的多阶段耗能的后张拉自复位节点,其特点在于,所述节点转角为5%时,第一螺栓(5-1)与长圆螺栓孔(8-1)的孔壁接触,即高强第一螺栓(5-1)的圆心与长圆螺栓孔(8-1)孔壁的径向距离为为梁高h乘以5%的积加上第一螺栓(5-1)的半径。
9.一种多阶段耗能的后张拉自复位节点的组装方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:在工厂标准化生产钢柱(1)、钢梁(8)、带有螺纹放大端(4-2)的T型连接件(4),SMA bar阻尼器(6),锚固装置(7),后张拉预应力钢棒(9)以及相应的梁柱加紧肋,锚固板;在钢梁(8),钢柱(1),T型连接件(4),锚固装置(7)和填板(12)的相应部分开设螺栓孔;于钢柱(1)和钢梁(8)相应部分焊接加劲肋(13)及加强板(3);
步骤二:将钢梁(8)、钢柱(1)以及带有带有螺纹放大端(4-2)的T型连接件(4)通过螺栓安装定位,拧紧螺栓;
步骤三:在T型件放大端(4-2)安装拧紧SMA bar阻尼器(6)一端,SMA bar阻尼器(6)另一端与锚固装置(7)连接,且锚固装置(7)通过螺栓固定在钢梁(8)预设位置上,固定钢梁(8)与T型连接件(4)的第二螺栓(5-2)和固定锚固装置(7)与钢梁(8)的第三螺栓(5-3)先施加目标预紧力的一半,将T型连接件(4)腹板(4-1)和钢梁(8)压紧以及锚固装置(7),此外第一螺栓(5-1)手动拧紧定位;随后,通过液压千斤顶施加后张拉预应力钢棒(9)预应力,压紧钢柱(1)翼缘和钢梁(8);最后将第一螺栓(5-1),第二螺栓(5-2)和第三螺栓(5-3),施加至目标预紧力,组装完成。
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Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
CN111535469A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-08-14 | 湖南大学 | 一种具有耗能时序特点的自复位支撑及其组装方法 |
CN111636745A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-08 | 南昌大学 | 一种钢结构自复位梁柱组合节点装置 |
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CN112096158A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-18 | 重庆大学 | 一种装配式自复位梁柱节点及其施工方法 |
CN113356383A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 重庆大学 | 一种配置形状记忆线与板组的套筒式自复位阻尼器 |
CN113982113A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-01-28 | 上海泰大建筑科技有限公司 | 一种三段梁与柱结构及其组合框架式结构 |
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111636745A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-08 | 南昌大学 | 一种钢结构自复位梁柱组合节点装置 |
CN111535469A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-08-14 | 湖南大学 | 一种具有耗能时序特点的自复位支撑及其组装方法 |
CN111852069A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-30 | 西安建筑科技大学 | 隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点及方法 |
CN111852069B (zh) * | 2020-08-20 | 2024-06-04 | 西安建筑科技大学 | 隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点及方法 |
CN112096158A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-18 | 重庆大学 | 一种装配式自复位梁柱节点及其施工方法 |
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