專利名稱：用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及土木工程中的結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，具體是指一種用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格 柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)及其制作方法。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)60年代中期鋼管混凝土開始引入我國(guó)，以其優(yōu)越的力學(xué)性能廣泛應(yīng)用于高 層及超高層建筑、大跨度橋梁建設(shè)中。 一方面由于鋼管對(duì)填充混凝土的約束作用，混凝土 處于三向壓縮的應(yīng)力狀態(tài)，從而能充分發(fā)揮其抗壓強(qiáng)度；另一方面由于混凝土的填充效果， 提高了鋼管在軸向力作用下抵抗屈曲的能力。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)以其非常合理的材料組合， 能充分發(fā)揮和利用鋼和混凝土材料的特點(diǎn)，在性能上達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高構(gòu)件承載能力的 同時(shí)又具有較好的塑性和韌性，為高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼材的應(yīng)用提供了新的途徑。采用鋼 管混凝土結(jié)構(gòu)可節(jié)省大量的建筑材料并且施工方便，經(jīng)濟(jì)效益也是顯而易見的。
19世紀(jì)后期，人們?cè)谠O(shè)計(jì)高層建筑的時(shí)候開始認(rèn)識(shí)到斜撐構(gòu)件有利于結(jié)構(gòu)抵抗水平荷 載，斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系由此逐漸發(fā)展起來。斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系中所有的豎向柱都由斜交成 網(wǎng)格狀的斜柱代替。該體系從整體上看是無數(shù)三角幾何不變體系的組合體，能夠同時(shí)承受 豎向荷載和水平荷栽，具有較大的側(cè)向剛度和良好的抗震抗風(fēng)性能。
上述斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系可由鋼筋混凝土柱、鋼結(jié)構(gòu)柱或者鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)柱組成。 但無論采用哪種材料，由于斜交網(wǎng)格由結(jié)構(gòu)柱相貫而成，其節(jié)點(diǎn)處的橫截面面積僅相當(dāng)于 一根結(jié)構(gòu)柱的截面積，因此節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的設(shè)計(jì)必然是整個(gè)設(shè)計(jì)中最為重要的一環(huán)。相貫節(jié)點(diǎn) 直接影響到結(jié)構(gòu)的整體剛度、受力性能和安全性，也影響到施工的難易和工程進(jìn)度。特別 對(duì)于鋼管混凝土柱相貫節(jié)點(diǎn)而言，其構(gòu)造復(fù)雜，傳力不甚明確，至今未有一套完善的節(jié)點(diǎn) 構(gòu)造和計(jì)算理論，有待進(jìn)一步的試驗(yàn)研究和理論分析。但在建筑及施工設(shè)計(jì)的要求下，迫 切地需要一種具有良好受力性能的相貫節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，因此本實(shí)用新型應(yīng)運(yùn)而生。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于突破現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)形式的空白，提供一種傳力明確、能有效保證節(jié) 點(diǎn)的可靠性、施工方便的用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)及其制作方法。 本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，包括4根用作鋼管混凝土相貫柱的 圓鋼管、橢圓形連接板、環(huán)向加強(qiáng)板、環(huán)板、加勁肋板、節(jié)點(diǎn)外伸牛腿；4根圓鋼管在橢
圓形連接板處相交，4根圓鋼管之間以及圓鋼管與橢圓形連接板焊接連接；在4根圓鋼管 相交的中心平面形成圓鋼管焊接焊縫，所述環(huán)向加強(qiáng)板由至少兩塊環(huán)形鋼板組成，焊接在 所述中心平面焊縫處的4根圓鋼管上，與環(huán)向加強(qiáng)板平行的兩環(huán)板分別焊接在環(huán)向加強(qiáng)板 上下方的圓鋼管上，加勁肋板分布均勻地焊接于環(huán)向加強(qiáng)板與環(huán)板之間，節(jié)點(diǎn)外伸牛腿焊 接在環(huán)板上。
本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果
(1) 本實(shí)用新型首次提出用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，利用橢圓形連 接板和環(huán)向加強(qiáng)板對(duì)鋼管相貫處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，可同時(shí)承受軸力和彎矩作用，傳力明確。
(2) 承載力高，鋼管柱的壁厚與混凝土的等級(jí)均高于非節(jié)點(diǎn)區(qū)的斜交網(wǎng)格柱，加之橢 圓形連接板的承栽能力較高，能很好地保證"強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件"的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，有效地 連接節(jié)點(diǎn)上、下部的斜交網(wǎng)格柱。
(3) 連接合理，節(jié)點(diǎn)通過內(nèi)襯管與上、下部斜交網(wǎng)格柱焊接連接，通過節(jié)點(diǎn)外伸牛腿 與結(jié)構(gòu)樓面梁螺栓連接，保證了節(jié)點(diǎn)與整體結(jié)構(gòu)的連接。
(4) 施工方便，鋼管、橢圓形連接板、環(huán)向加強(qiáng)板、環(huán)板、加勁肋板等的焊接都可在 工廠完成，現(xiàn)場(chǎng)只需完成與上下鋼管柱的連接和節(jié)點(diǎn)外伸牛腿和結(jié)構(gòu)樓面梁的連接工作， 大大減少了現(xiàn)場(chǎng)的焊接工作量，能更好地保證焊縫質(zhì)量。
圖la是本實(shí)用新型用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖lb是圖la的右4見圖。
圖2是圖1中A-A向剖-f見圖。
圖3是圖1中B-B向剖視圖。
圖4是圖1中C處放大圖。
圖5是圖1中D處放大圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式 不限于此。
如圖la、圖lb所示，本用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)包括圓鋼管l、 橢圓形連接板2、環(huán)向加強(qiáng)板3、環(huán)板4、加勁肋板5、節(jié)點(diǎn)外伸牛腿6。 4根圓鋼管1在橢 圓形連接板處相交，4根圓鋼管1之間以及圓鋼管1與橢圓形連接板2焊接在一起；在4 根圓鋼管1相交的中心平面形成圓鋼管焊接焊縫10，環(huán)向加強(qiáng)板3由1對(duì)半環(huán)形鋼板組成
(也可以是多塊環(huán)形鋼板組成)，焊接在混凝土斜交網(wǎng)格柱相貫節(jié)點(diǎn)中心焊縫10處的4根 圓鋼管上；與環(huán)向加強(qiáng)板3平行的兩環(huán)板4分別焊接在環(huán)向加強(qiáng)板上下方的圓鋼管柱上， 加勁肋板5分布均勻地焊接于環(huán)向加強(qiáng)板與環(huán)板之間，節(jié)點(diǎn)外伸牛腿6焊接在環(huán)板4上。
如圖la、圖lb所示，圓鋼管之間的角度分為平面內(nèi)角度a (上端或下端兩圓鋼管之間 的夾角)與平面外角度(3 (上端或下端兩圓鋼管與豎直方向的夾角)，a取值為10。-90。， |3 取值為0°~10°。設(shè)圓鋼管外直徑為D,圓鋼管的長(zhǎng)度約為(會(huì)cot， + 0.5)D-(*cot| + 1.5)D,橢
圓形連接板為兩塊夾角為(180-2p)的半橢圓形相交而成，其長(zhǎng)度為(cotl+0.05)D,寬度為
1. 05D，厚度為2倍鋼管壁厚，按照鋼管相貫線對(duì)鋼管和橢圓形連接板進(jìn)行切割形成。環(huán)向 加強(qiáng)板3和環(huán)板4優(yōu)選由1對(duì)半環(huán)形鋼板焊接組成，該環(huán)形鋼板內(nèi)徑為d (環(huán)形鋼板內(nèi)徑d 和圓鋼管外直徑D相同，d=D),寬度為(0. 2-0. 5)d,厚度為兩倍鋼管壁厚；設(shè)環(huán)板與環(huán)
向加強(qiáng)板的距離為L(zhǎng),則環(huán)板的內(nèi)徑為d+L[lan2,寬度為(0. 2 ~ 0. 5 ) d-Lotan仝，厚度為1~
2 2
2倍鋼管壁厚；加勁肋板為梯形鋼板，上寬同環(huán)板寬度，下寬同環(huán)向加強(qiáng)板寬度，厚度為 0. 5 l倍鋼管壁厚；圓鋼管為直徑優(yōu)選為0. 2-2. 0米，環(huán)向加強(qiáng)板和環(huán)板的寬度優(yōu)選為 50 - 500毫米。
圖2為本用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中圓鋼管1與橢圓形連接板 2連接關(guān)系的剖視圖，在連接板同側(cè)的兩根圓鋼管1通過坡口焊縫9與橢圓形連接板2焊 接，也可采用其他形式的焊接代替Jl皮口焊接，但必須保證焊縫與母材等強(qiáng)。
圖3為本用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中圓鋼管1、環(huán)向加強(qiáng)板3、 加勁肋板5、節(jié)點(diǎn)外伸牛腿6連接關(guān)系的剖4見圖。如圖3所示，環(huán)向加強(qiáng)板3與圓銅管1 通過坡口焊縫11焊接；環(huán)向加強(qiáng)板3、環(huán)板4的兩塊半環(huán)形鋼板之間分別通過坡口焊縫11 焊接；加勁肋板5采用角焊縫焊接在環(huán)向加強(qiáng)板3與環(huán)板4之間；節(jié)點(diǎn)外伸牛腿6采用坡 口焊縫11焊接在兩塊環(huán)板4上，或者節(jié)點(diǎn)外伸牛腿與環(huán)板及加勁肋板焊接，也可采用其他 形式的焊接代替坡口焊接，但必須保證焊縫與母材等強(qiáng)。
圖4為圓鋼管1與下部非節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼管柱8連接關(guān)系的放大圖。內(nèi)襯管7通過角焊縫12 焊接在圓鋼管1內(nèi)側(cè)，鋼管柱8通過角焊縫12與墊板連接定位后，與圓鋼管1坡口焊接， 也可采用其他形式的焊接代替坡口焊接，但必須保證焊縫與母材等強(qiáng)。
圖5為上部非節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼管柱8與圓鋼管1連接關(guān)系的放大圖。內(nèi)襯管7通過角焊縫12 焊接在鋼管柱8內(nèi)側(cè)，圓鋼管1通過角焊縫12與墊板連接定位后，與鋼管柱8坡口焊接， 也可采用其他形式的焊接代替坡口焊接，但必須保證焊縫與母材等強(qiáng)。
本用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的制備過程如下 第一步將4根圓鋼管1在橢圓形連接板處相交，并將4根圓鋼管1以及圓鋼管1與 橢圓形連接板2焊接在一起，圓鋼管之間的角度分為平面內(nèi)角度a與平面外角度p， a為 10°~90°， p為0°~10°,鋼管相貫線的由實(shí)際角度計(jì)算得出，設(shè)圓鋼管外直徑為D，圓鋼 管的長(zhǎng)度約為(會(huì)cotl + O.S)D (會(huì)c。t， + l.S)D，橢圓形連接板為兩塊夾角為U80-2p)的半橢
圓形相交而成，其長(zhǎng)度為(cotl+0.05)D,寬度為l. 05D,厚度為2倍鋼管壁厚，按照鋼管相
貫線對(duì)鋼管和橢圓形連接板進(jìn)行切割；
第二步在4根圓鋼管1相交的中心平面形成圓鋼管焊接焊縫10處焊接環(huán)向加強(qiáng)板3， 在環(huán)向加強(qiáng)板上、下方的圓鋼管上焊接環(huán)板4,并將加勁肋板5分布均勻地焊接于環(huán)向加 強(qiáng)板與環(huán)板之間。環(huán)向加強(qiáng)板和環(huán)板分別由1對(duì)半環(huán)形鋼板焊接組成，該環(huán)形鋼板內(nèi)徑為 d，寬度為(0. 2-0. 5)d,厚度為兩倍鋼管壁厚；設(shè)環(huán)板與環(huán)向加強(qiáng)板的距離為L(zhǎng),則環(huán)
板的內(nèi)徑為d+LQan三，寬度為(0. 2-0. 5) d-LDtan仝，厚度為1 ~ 2倍鋼管壁厚；加勁肋板 2 2
為梯形鋼板，上寬同環(huán)板寬度，下寬同環(huán)向加強(qiáng)板寬度，厚度為0. 5 ~ 1倍鋼管壁厚； 第三步將節(jié)點(diǎn)外伸牛腿6焊接在環(huán)板4上；
第四步施工前，在非節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼管柱8內(nèi)部焊接一內(nèi)襯管7,在圓鋼管內(nèi)部焊接一墊 板，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，將內(nèi)襯管7與墊板焊接，并將節(jié)點(diǎn)外伸牛腿與結(jié)構(gòu)樓面梁螺栓連接。 第五步質(zhì)量檢驗(yàn)后澆筑混凝土即可。
本用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，鋼管采用Q345GJ,混凝土強(qiáng)度 C90,焊條采用E50型，焊劑5014，焊縫達(dá)到一級(jí)焊縫質(zhì)量要求。
權(quán)利要求1、一種用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于包括4根用作鋼管混凝土相貫柱的圓鋼管、橢圓形連接板、環(huán)向加強(qiáng)板、環(huán)板、加勁肋板、節(jié)點(diǎn)外伸牛腿；4根圓鋼管在橢圓形連接板處相交，4根圓鋼管之間以及圓鋼管與橢圓形連接板焊接連接；在4根圓鋼管相交的中心平面形成圓鋼管焊接焊縫，所述環(huán)向加強(qiáng)板由至少兩塊環(huán)形鋼板組成，焊接在所述中心平面焊縫處的4根圓鋼管上，與環(huán)向加強(qiáng)板平行的兩環(huán)板分別焊接在環(huán)向加強(qiáng)板上下方的圓鋼管上，加勁肋板分布均勻地焊接于環(huán)向加強(qiáng)板與環(huán)板之間，節(jié)點(diǎn)外伸牛腿焊接在環(huán)板上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述 4根圓鋼管之間以及圓鋼管與橢圓形連接板之間的焊接采用坡口焊縫焊接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述 環(huán)向加強(qiáng)板由l對(duì)半環(huán)形鋼板組成，半環(huán)形鋼板相交處的焊接采用坡口焊縫焊接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述 環(huán)板由焊接在鋼管外側(cè)的1對(duì)半環(huán)形鋼板組成，半環(huán)形鋼板在相交處坡口焊縫焊接，環(huán)板 到環(huán)向加強(qiáng)板的距離為0. 1 ~ 0. 5倍鋼管直徑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述 加勁肋板與環(huán)向加強(qiáng)板平面垂直，分別與環(huán)向加強(qiáng)板和環(huán)板焊接，每隔20°~40°布置一個(gè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述 節(jié)點(diǎn)外伸牛腿與環(huán)板坡口焊接，與樓面梁螺栓連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述 節(jié)點(diǎn)還包括內(nèi)村管，內(nèi)襯管通過角焊縫焊接在圓鋼管內(nèi)側(cè)，圓鋼管內(nèi)襯管還與鋼管柱焊接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述 圓鋼管為直徑0. 2-2. 0米，環(huán)向加強(qiáng)板和環(huán)板的寬度為50 - 500毫米。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱的空間相貫節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的4根圓鋼管在橢圓形連接板處相交，4根圓鋼管之間以及圓鋼管與橢圓形連接板焊接連接；環(huán)向加強(qiáng)板由至少兩塊環(huán)形鋼板組成，焊接在所述中心平面焊縫處的4根圓鋼管上，與環(huán)向加強(qiáng)板平行的兩環(huán)板分別焊接在環(huán)向加強(qiáng)板上下方的圓鋼管上，加勁肋板分布均勻地焊接于環(huán)向加強(qiáng)板與環(huán)板之間，節(jié)點(diǎn)外伸牛腿焊接在環(huán)板上。該節(jié)點(diǎn)傳力明確、承載力高、質(zhì)量輕、性能好、施工方便，能有效地連接上下部斜交網(wǎng)格柱，實(shí)現(xiàn)鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)空間相貫，有很好的工程應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E04B1/30GK201190333SQ20082004671
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者劉付鈞, 唐嘉敏, 靜 季, 方小丹, 曾憲武, 毅 江, 陳福熙, 宏 韋, 韓小雷, 超 黃 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)