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钢结构梁柱的刚性连接节点的制作专利

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2018-08-13

本实用新型涉及一种梁柱结构,具体涉及一种增强钢结构梁柱整体稳定性的刚性连接节点。



背景技术:

目前钢结构梁柱节点主要有两种形式,一种是铰接节点,另一种是刚性连接节点。

梁与柱铰接节点一般采用角焊缝,角焊缝有单面角焊缝、双面角焊缝,依照具体的情况及计算进行选取。角焊缝与两侧的梁柱所形成的铰接节点的固结效果不及坡口焊,不能够将梁柱中的弯矩进行有效的传递。

而梁与柱刚性连接节点一般采用坡口焊,坡口焊为等强连接,焊缝处的焊接强度和两侧焊接的母材强度一致,同时坡口焊的焊缝形式使梁柱结构构件形成一个完整的固结结构,保证构件所承受的弯矩能够通过刚性连接节点进行传递。

梁柱刚性连接节点中,梁截面一般采用等截面的形式与柱进行刚接。而当纵横两个方向的梁的截面高度不一样时,若截面高度较小的梁与柱采用等截面连接,则在柱上需要另加与柱刚性连接的环箍,其构造要求复杂,施工难度较大;同时,梁柱连接处的截面应力较大,若焊接工艺不到位,焊接质量出现问题,则在焊缝处容易出现应力集中现象,使结构存在安全隐患。

柱距及跨度较大的情况下,为了保证整体结构的剪扭稳定及位移,钢框架一般要设屋面水平支撑和柱间支撑,屋面水平支撑和柱间支撑对结构的整体稳定性及结构侧向位移的控制起到了很大的作用。但是如果柱距及跨度不大的情况下,设置屋面水平支撑和柱间支撑的成本造价较大,同时也加大了施工难度。



技术实现要素:

实用新型目的:为了克服现有技术的缺陷,本实用新型提供了一种钢结构梁柱的刚性连接节点,该节点能够有效避免梁柱连接处的应力集中问题,同时有效的控制了梁柱剪扭效应和侧向水平位移。

技术方案:本实用新型所述的一种钢结构梁柱的刚性连接节点,包括钢柱、第一钢梁和第二钢梁,所述第一钢梁和所述第二钢梁的延伸方向互相垂直,第一钢梁的截面高度小于第二钢梁的截面高度;第一钢梁和所述钢柱之间设置有竖向加腋梁,第一钢梁通过所述竖向加腋梁和钢柱连接;第二钢梁和第一钢梁之间设置有水平加腋角钢,第二钢梁通过所述水平加腋角钢和第一钢梁连接。

其中,所述钢柱顶部设置有端头钢板,所述第一钢梁的上翼缘板以及所述第二钢梁的上翼缘板分别与所述端头钢板连接。

所述钢柱还设置有内环钢板;所述竖向加腋梁包括变截面腹板和翼缘斜板,所述翼缘斜板位于所述变截面腹板下方;翼缘斜板一端连接所述内环钢板,另一端连接所述第一钢梁的下翼缘板;所述第二钢梁的下翼缘板与所述内环钢板连接。

有益效果:本实用新型通过在截面高度较小的第一钢梁与钢柱之间设置竖向加腋梁进行连接,使梁柱节点处的应力能够平缓的传递,有效的避免了梁柱连接处的应力集中问题,同时,对于纵横向梁的截面高度不同的梁柱结构来说,大大缩小了施工难度;而在截面高度不同的第一钢梁和第二钢梁之间采用水平加腋角钢进行加腋连接,有效的控制了结构的剪扭效应和侧向位移,对于跨度不大的梁柱结构,可以省去屋面水平支撑,降低了工程造价,结构简单,施工方便。

附图说明

图1是钢结构梁柱的刚性连接节点的主视图;

图2是钢结构梁柱的刚性连接节点的俯视图。

具体实施方式

以下,参照附图对本实用新型的可实现方式进行详细说明。

如图1、2所示,一种钢结构梁柱的刚性连接节点,包括钢柱1、第一钢梁2和第二钢梁3,第一钢梁2和第二钢梁3均为H型梁。其中,第一钢梁2和第二钢梁3的延伸方向互相垂直,分别为纵梁和横梁,并且第一钢梁2的截面高度小于第二钢梁3的截面高度。

针对通常的刚性连接节点容易出现的应力集中现象,本实用新型在第一钢梁2与钢柱1之间设置竖向加腋梁4,竖向加腋梁4包括竖向布置的变截面腹板41和翼缘斜板42。第一钢梁2通过竖向加腋梁4与钢柱1连接,亦即变截面腹板41截面高度较小的一端与第一钢梁2的腹板连接,变截面腹板41截面高度较大的一端与钢柱1连接,同时翼缘斜板42靠上方的一端与第一钢梁2的下翼缘板连接。该结构能够使梁柱连接处的应力以一定扩散线的方式进行平顺的传递,有效的避免了梁柱连接处的应力集中问题。

而为了控制水平力作用下梁柱的剪扭效应和侧向位移,本实用新型在第一钢梁2和第二钢梁3之间设置水平加腋角钢5,水平加腋角钢5支撑连接在第一钢梁2和第二钢梁3之间,一方面使梁柱的稳固性得到保证,另一方面对梁柱的剪扭效应和侧向水平位移进行了有效的控制。

在钢柱1的顶部还设置有端头钢板6,端头钢板6固定连接在钢柱1上,同时,第一钢梁2的上翼缘板和第二钢梁3的上翼缘板分别与端头钢板6连接。所述端头钢板6呈多边形,多边形的各个边与对应连接的梁的上翼缘板尺寸吻合,保证能够无缝结合,形成牢固的整体,增加该刚性连接节点的稳固性。

同时,钢柱1上还设置有内环钢板7,内环钢板7上开设有通孔,内环钢板7通过开设的通孔套在钢柱1上并固定连接。翼缘斜板42靠下方的一端以及第二钢柱3的下翼缘板分别与内环钢板7相连。内环钢板7能够支撑竖向加腋梁4以及第二钢梁3,使应力传递到内环钢板7上并最终集中在钢柱1上,从而是该刚性连接节点的结构整体更加稳固。内环钢板7和端头钢板6之间设置有加强腹板11,两个加强腹板11焊接在钢柱1侧壁上的对称位置,加强腹板11与第二钢柱3的腹板截面尺寸吻合,以便连接第二钢柱3,同时,加强腹板11也能使结构稳固性得到加强。

该钢结构梁柱的刚性连接节点的施工过程如下:

再次参照图1、2,施工时,先将钢柱1与基础进行连接,待施工完毕后再进行上部结构的安装焊接。上部结构的施工首先是制作和安装内环钢板7,内环钢板7的通孔的开孔尺寸要准确,与钢柱1的外径相符合,不能过大,也不能过小。开孔过大会使焊接出现问题导致焊接强度不够,开孔过小会使内环钢板7套不上钢柱1,导致无法施工。优选方式是两者直径一致,从而两者可紧密结合保证强度。内环钢板7外侧边呈多边形样式,各边长要与待焊接的第一钢梁2以及第二钢梁3的截面尺寸相吻合,从而能够保证内环钢板7能够与各个梁顺利连接。安装时将内环钢板7套在钢柱1上,内环钢板7与钢柱1顶端的距离由截面高度较大的第二钢梁3确定,内环钢板7与钢柱1之间采用坡口焊进行焊接。

施工完内环钢板7后,再施工端头钢板6,端头钢板6不需要开孔,既方便施工,同时又能对钢柱1进行封堵遮挡,防止雨水灰尘进入,防止钢材的锈蚀,端头钢板6与钢柱1之间采用角焊缝进行围焊。

然后焊接竖向加腋梁4,将变截面腹板41与钢柱1、端头钢板6以及内环钢板7焊接,焊接方式采用双面角焊缝的形式。翼缘斜板42靠下方的侧边与内环钢板7的一侧边采用坡口焊的形式焊接。焊接时,要保证竖向加腋梁4的变截面腹板41处于竖直位置,防止因错位而导致结构受力失衡。

在端头钢板6和内环钢板7之间焊接加强腹板11,加强腹板11的延伸方向与第二钢梁3的延伸方向一致,加强腹板11的上下边以及一侧边分别与端头钢板6、内环钢板7以及钢柱1焊接固定。然后焊接第二钢梁3,焊接前,采用安装螺栓8以及焊板9将第二钢梁3的腹板与加强腹板11临时固定,对第二钢梁3进行精确定位,采用角焊缝在焊板9周围进行围焊,位置固定精确后,对第二钢梁3的腹板与加强腹板11采用坡口焊进行刚性连接,然后将第二钢梁3的上翼缘板和下翼缘板分别与端头钢板6及内环钢板7的侧边进行焊接,焊接方式采用坡口焊形式,以实现第二钢梁3的固结,保证第二钢梁3的侧向刚度。

以同样的方法对截面高度较小的第一钢梁2进行安装,同样采用安装螺栓8与焊板9配合的方式精确定位第一钢梁2,定位时在焊板9周围采用角焊缝进行围焊以临时固定第一钢梁2,位置固定精确后,通过坡口焊将第一钢梁2的上翼缘板、腹板以及下翼缘板分别对应焊接端头钢板6、变截面腹板41以及翼缘斜板42,实现第一钢梁2的固结,保证第一钢梁2的侧向刚度。

第一钢梁2和第二钢梁3安装完成后,再进行水平加腋角钢5的施工。为了便于精确定位水平加腋角钢5,分别在第一钢梁2和第二钢梁3的腹板中,设置与各钢梁的上下翼缘板齐平的连接板10,连接板与各钢梁的上下翼缘板以及腹板进行三面围焊,焊接过程中保证连接板10的焊接倾角与最终成型的水平加腋角钢5的连接倾角一致,从而保证后续焊接水平加腋角钢5时能够精确定位。水平加腋角钢5与连接板10在焊接前,需要采用安装螺栓8进行临时固定,以保证其位置的准确性,精确定位后,采用角焊缝将水平加腋角钢5与各梁的上下翼缘板以及连接板10进行三面围焊。

对于纵横向梁的截面高度不一致的钢结构梁柱来说,上述方法不需要另加刚性环箍,施工更加简便。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出在不脱离本实用新型的构思的前提下,还可以做出若干推演或替代,这些推演或替代都应视为本实用新型的保护范围。

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