專利名稱：圓鋼管柱h型鋼梁空間節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種新型的鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造型式，由于橫梁和柱外側(cè)面直接焊接，會(huì)使柱壁承受巨大的拉力和剪力，造成柱壁嚴(yán)重變形，同時(shí)為了保證柱子在節(jié)點(diǎn)處的連續(xù)性和施工方便，在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置外加強(qiáng)環(huán)板。為保證傳力的連續(xù)，在梁位置偏移處的外環(huán)板上設(shè)置平行腹板。該節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)柱外傳力，使應(yīng)力轉(zhuǎn)移到外加強(qiáng)環(huán)板處，從而使節(jié)點(diǎn)的屈服強(qiáng)度和極限承載大大提高，變形也減小，大大加強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)的承載力。同時(shí)，此節(jié)點(diǎn)型式便于施工，適合應(yīng)用于大型鋼框架結(jié)構(gòu)和錯(cuò)層結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)因其一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，更成為高層或超高層建筑主要的建筑類型而梁柱節(jié)點(diǎn)作為鋼框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的交匯點(diǎn)，其破壞將會(huì)致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生難以恢復(fù)的破壞或局部塌陷，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體倒塌。故梁柱節(jié)點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之 一，是影響整個(gè)鋼框架性能的重要因素。在目前用得較多的圓形截面鋼管柱中，因橫梁直接焊接在鋼柱外側(cè)面而使鋼柱管壁承受來(lái)自橫梁的巨大拉力和剪力，這會(huì)造成鋼柱管壁的嚴(yán)重變形，甚至破壞，傳統(tǒng)解決辦法是在焊接處鋼柱內(nèi)設(shè)置橫內(nèi)隔板來(lái)提高其剛度和機(jī)械強(qiáng)度。但此法要求內(nèi)橫隔板根據(jù)建筑物層高預(yù)設(shè)，若施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)標(biāo)高誤差或者標(biāo)高出錯(cuò)，則柱內(nèi)橫隔板與節(jié)點(diǎn)發(fā)生錯(cuò)位，起不到預(yù)期效果。另外，在鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)加固中，在鋼柱內(nèi)相應(yīng)位置處難以加上橫隔板，而傳統(tǒng)加固方法，如加腋梁、蓋板等，雖能一定程度提高節(jié)點(diǎn)承載力，但不能有效解決梁之間的內(nèi)力傳遞，仍存在一定安全隱患。基于上述問(wèn)題，本文作者對(duì)根據(jù)實(shí)際加固工程提出的新型柱外傳力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步深入研究，這是一種新型的無(wú)內(nèi)隔板節(jié)點(diǎn)，通過(guò)在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置外加強(qiáng)環(huán)板和平行腹板來(lái)實(shí)現(xiàn)柱外傳力。焊接是鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的重要加工工藝。它是一種精確、可靠、低成本，并且是采用高科技連接材料的方法。隨著我國(guó)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子信息和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。代表自動(dòng)焊接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)、數(shù)字化控帽技術(shù)業(yè)已面世并已穩(wěn)步地進(jìn)入市場(chǎng)。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國(guó)家大型基礎(chǔ)工程，有力地促進(jìn)了先進(jìn)焊接特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。我國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動(dòng)化、智能化”。這些技術(shù)的發(fā)展有力的保證了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方法和強(qiáng)度。隨著建筑形式的復(fù)雜多樣，解決鋼結(jié)構(gòu)中異型節(jié)點(diǎn)的加固方式變得愈加重要，且由于鋼結(jié)構(gòu)具有單位體積承載力高、生產(chǎn)安裝方便、施工周期短、抗震性能好、改建和拆遷容易、材料的回收和再利用率高等特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用必將更加廣泛。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種圓鋼管柱H型鋼梁空間節(jié)點(diǎn)，
隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的日趨成熟完善，異型節(jié)點(diǎn)在大型結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)中不斷出現(xiàn)，圓鋼管柱H型鋼梁空間異型節(jié)點(diǎn)在鋼結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用。若直接將其進(jìn)行焊接，會(huì)出現(xiàn)兩種破壞模式第一種破壞模式是由于梁柱節(jié)點(diǎn)附近的梁受壓翼緣受擠壓失穩(wěn)而導(dǎo)致翼緣板屈曲失去承載力；第二種破壞模式對(duì)于未設(shè)置內(nèi)隔板的圓管柱而言，這種局部凹凸變形最大位置在與梁上下翼緣連接的位置。本身梁端連接位置梁的腹板連接在柱的翼緣上，使得柱子的翼緣板容易產(chǎn)生面外變形，這樣由梁的腹板向柱子傳遞彎矩就成為難題。由此，與柱子為H形截面的情況相比，梁端的抗彎承載力降低。這樣梁上下翼緣與柱翼緣板連接位置承擔(dān)了大部分的彎矩。因此，此位置柱翼緣板側(cè)向凹凸變形將大大降低抗彎承載力。當(dāng)面外變形達(dá)到一定程度時(shí)，梁柱節(jié)點(diǎn)將喪失承載力而破壞。本發(fā)明的新型梁柱節(jié)點(diǎn)不需要在節(jié)點(diǎn)處將柱壁切斷設(shè)置內(nèi)隔板，實(shí)現(xiàn)了保證節(jié)點(diǎn)處的柱外傳力和柱壁連續(xù)性的要求，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)梁柱節(jié)點(diǎn)的剛性連接。由于該種節(jié)點(diǎn)型式連接方法可靠，施工方法簡(jiǎn)單，所以它能更好的應(yīng)用于工程實(shí)際。技術(shù)方案
按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010中“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求柱子不先 于梁破壞，節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)高于被連接構(gòu)件。通過(guò)外加強(qiáng)環(huán)板和錯(cuò)位環(huán)板間的平行腹板實(shí)現(xiàn)傳遞力和彎矩，該節(jié)點(diǎn)在柱外側(cè)靠近節(jié)點(diǎn)處的梁翼緣上加外環(huán)板，以傳遞梁翼緣傳來(lái)的內(nèi)力，使梁之間的內(nèi)力傳遞繞過(guò)了柱子實(shí)現(xiàn)柱外傳力。這種新的內(nèi)力傳遞方式將大部分應(yīng)力轉(zhuǎn)移到外加強(qiáng)環(huán)板處，從而使得節(jié)點(diǎn)的屈服應(yīng)力和極限承載力大大提高，更好的滿足了規(guī)范關(guān)于“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求。梁位置偏移的外加強(qiáng)環(huán)式鋼結(jié)構(gòu)異形空間節(jié)點(diǎn)，由圓鋼管柱、外加強(qiáng)環(huán)板、平行腹板、連接腹板、H型鋼梁、高強(qiáng)螺栓組成，其特征在于不需要切斷柱壁，保持了柱子的整體連續(xù)性，根據(jù)H型鋼梁的尺寸，在圓鋼管柱上用角焊縫把外加強(qiáng)環(huán)板焊接到圓柱上，再用角焊縫將連接腹板焊接到柱壁上，同時(shí)，采用角焊縫將連接腹板和外加強(qiáng)環(huán)板的相接處焊接固定，連接腹板和H型鋼梁腹板用高強(qiáng)螺栓連接，并將外加強(qiáng)環(huán)板與H型鋼梁翼緣采用角焊縫連接固定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果
①采用外加強(qiáng)環(huán)板的加固方式使得方鋼管柱避免了切斷柱壁內(nèi)置內(nèi)隔板的情況，確保了柱子的整體性與連續(xù)性。②該種新型外加強(qiáng)環(huán)式異形空間節(jié)點(diǎn)繼承發(fā)展了當(dāng)前的普通節(jié)點(diǎn)形式節(jié)點(diǎn)域的設(shè)計(jì)理論方法，并實(shí)現(xiàn)了梁柱節(jié)點(diǎn)的剛性連接。③該新型的異形空間節(jié)點(diǎn)具有較好的承載能力和抗震性能使節(jié)點(diǎn)具有很好的延性和抗震性能，良好的耗能能力使節(jié)點(diǎn)具有保證節(jié)能降耗與低碳環(huán)保建筑的要求。④解決了當(dāng)今復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)體系中對(duì)建筑物空間和平面布局上的特殊需要。⑤該節(jié)點(diǎn)的構(gòu)件由工廠批量生產(chǎn)加工后再運(yùn)送至工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝焊接，有效的提高了生產(chǎn)效率，縮短工期。通過(guò)研究討論，該種新型梁位置偏移的梁柱空間節(jié)點(diǎn)具有較好的延性、承載能力和耗能能力?？蓾M足承載力、剛度要求較高的實(shí)際工程的使用要求，為建筑物留有較多的安全儲(chǔ)備。
圖I為梁位置偏移的加強(qiáng)環(huán)式圓鋼管柱H型鋼梁空間節(jié)點(diǎn)的示意圖。圖2梁位置偏移的外環(huán)板之間的平行腹板示意圖。圖3為梁柱異型節(jié)點(diǎn)連接示意圖。圖中①表示圓鋼管柱與外加強(qiáng)環(huán)板用角焊縫連接、②表示連接腹板與外加強(qiáng)環(huán)板用角焊縫連接、③表示連接腹板與外加強(qiáng)環(huán)板用角焊縫連接、④表示連接腹板與梁腹板用高強(qiáng)螺栓連接、⑤表示外加強(qiáng)環(huán)板與梁翼緣用角焊縫連接、⑥表示平行腹板與外加強(qiáng)環(huán)板用角焊縫連接。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合技術(shù)方案和參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提出的梁位置偏移的外加強(qiáng)環(huán)式鋼結(jié)構(gòu)空間異形節(jié)點(diǎn)如圖f圖3所示。梁位置偏移的外加強(qiáng)環(huán)式鋼結(jié)構(gòu)空間異形節(jié)點(diǎn)主要由圓鋼管柱、外加強(qiáng)環(huán)板、連接腹板、H型鋼梁、平行腹板、高強(qiáng)螺栓組成。梁位置偏移的外加強(qiáng)環(huán)式鋼結(jié)構(gòu)空間異形節(jié)點(diǎn)的制作方法如下，首先，根據(jù)H型鋼梁的尺寸，在圓鋼管柱上用角焊縫把六塊外加強(qiáng)環(huán)板焊接到圓柱上。之后，再用角焊縫將相應(yīng)的連接腹板焊接到柱壁上，同時(shí)，采用角焊縫將連接腹板和外加強(qiáng)環(huán)板的相接處焊接 固定。最后，將連接腹板和H型鋼梁腹板用高強(qiáng)螺栓連接，并將外加強(qiáng)環(huán)板與H型鋼梁翼緣采用角焊縫連接固定，以此構(gòu)成梁柱節(jié)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.圓鋼管柱H型鋼梁空間節(jié)點(diǎn)，由圓鋼管柱、外加強(qiáng)環(huán)板、平行腹板、連接腹板、H型鋼梁、高強(qiáng)螺栓組成，其特征在于不需要切斷柱壁，保持了柱子的整體連續(xù)性，根據(jù)H型鋼梁的尺寸，在圓鋼管柱上用角焊縫把外加強(qiáng)環(huán)板焊接到圓柱上，再用角焊縫將連接腹板焊接到柱壁上，同時(shí)，采用角焊縫將連接腹板和外加強(qiáng)環(huán)板的相接處焊接固定，連接腹板和H型鋼梁腹板用高強(qiáng)螺栓連接，并將外加強(qiáng)環(huán)板與H型鋼梁翼緣采用角焊縫連接固定。
全文摘要
圓鋼管柱H型鋼梁空間節(jié)點(diǎn)，由圓鋼管柱、外加強(qiáng)環(huán)板、平行腹板、連接腹板、H型鋼梁、高強(qiáng)螺栓組成,其特征在于不需要切斷柱壁，保持了柱子的整體連續(xù)性，根據(jù)H型鋼梁的尺寸，在圓鋼管柱上用角焊縫把外加強(qiáng)環(huán)板焊接到圓柱上，再用角焊縫將連接腹板焊接到柱壁上，同時(shí)，采用角焊縫將連接腹板和外加強(qiáng)環(huán)板的相接處焊接固定，連接腹板和H型鋼梁腹板用高強(qiáng)螺栓連接，并將外加強(qiáng)環(huán)板與H型鋼梁翼緣采用角焊縫連接固定。節(jié)點(diǎn)的組成構(gòu)件可由工廠生產(chǎn)加工后運(yùn)至工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝拼接，可以提高生產(chǎn)效率，有效縮短工期。
文檔編號(hào)E04B1/58GK102926465SQ20121044478
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者隋偉寧, 白雪, 王占飛 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)