一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)每年城鄉(xiāng)新建房屋面積20億平方米，其中80％以上為高能耗建筑，我國(guó)單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2倍以上。據(jù)中國(guó)鋼協(xié)統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)鋼產(chǎn)量突破7億噸大關(guān)，連續(xù)16年穩(wěn)居世界各國(guó)鋼產(chǎn)量首位，發(fā)達(dá)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占總建筑面積50％以上，日本占到80％，而我國(guó)不到4％。中國(guó)作為世界上建筑規(guī)模、鋼材產(chǎn)量最大的國(guó)家，房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展嚴(yán)重滯后。

我國(guó)的建筑產(chǎn)業(yè)也正在向工業(yè)化與現(xiàn)代化進(jìn)軍，主要體現(xiàn)在五個(gè)方面：一是建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，二是部件生產(chǎn)工廠化，三是現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化，四是結(jié)構(gòu)裝修一體化，五是過程管理信息化。

我國(guó)地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、震源淺、分布廣，是一個(gè)震災(zāi)嚴(yán)重的國(guó)家?，F(xiàn)有的多高層公共建筑及住宅建筑，一旦發(fā)生地震損傷，將導(dǎo)致建筑終止使用，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和人民群眾生活將造成嚴(yán)重影響，同時(shí)部分建筑震后停業(yè)導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失還可能超過建筑結(jié)構(gòu)本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的震后功能可快速恢復(fù)，是結(jié)構(gòu)抗震研究的前沿?zé)狳c(diǎn)問題。因此，亟需研發(fā)適用于建筑產(chǎn)業(yè)化且震后可恢復(fù)功能的新型裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)從整體損傷向局部可更換構(gòu)件損傷轉(zhuǎn)變，從難以修復(fù)甚至不可修復(fù)結(jié)構(gòu)向可快速修復(fù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從單一追求結(jié)構(gòu)抗倒塌能力向兼顧結(jié)構(gòu)震后可恢復(fù)功能轉(zhuǎn)變，以求充分發(fā)揮裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑性能的優(yōu)越性，促進(jìn)工業(yè)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用推廣

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
。

為此，本發(fā)明提出了一種屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域的震后可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁。其目的在于在鋼結(jié)構(gòu)體系的生產(chǎn)和施工中，將模塊化，工廠化，標(biāo)準(zhǔn)化，裝配化和可恢復(fù)功能化相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)快速裝配，在保證施工質(zhì)量的前提下，提高了施工速度，減少了施工工期，并且更換局部構(gòu)件便可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的快速修復(fù)，而不是完全單一的追求結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力，進(jìn)而充分發(fā)揮裝配式鋼結(jié)構(gòu)自身優(yōu)勢(shì)，大幅度降低了工程造價(jià)。同時(shí)，兩個(gè)桁架梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)桁架梁與樓板工廠組裝成型形成模塊化裝配單元，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。

本發(fā)明提出一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，由帶懸臂梁段方鋼管柱、普通桁架梁段及兩者的連接裝置組成。帶懸臂梁段方鋼管柱由上方鋼管柱，中方鋼管柱，下方鋼管柱，上部矩形隔板，下部矩形隔板及懸臂梁段腹板焊接而成。上方鋼管柱、中方鋼管柱分別與上部矩形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部矩形隔板焊接；懸臂梁段腹板分別與上部矩形隔板、中方鋼管柱及下部矩形隔板焊接。普通桁架梁段由角鋼及連接板焊接而成。帶懸臂梁段方鋼管柱與普通桁架梁段之間的連接裝置包括蓋板、連接板、墊板及高強(qiáng)螺栓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，滿足節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)力學(xué)性能，提高結(jié)構(gòu)體系的剛度、穩(wěn)定性、承載力及震后修復(fù)能力，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)剛性連接，提高結(jié)構(gòu)的裝配化程度，提升構(gòu)件的拼裝速度，充分適應(yīng)多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的要求與特點(diǎn)。

一種震后可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁，由帶懸臂梁段的方鋼管柱、普通桁架梁段及兩者的連接裝置組成；

帶懸臂梁段的方鋼管柱由上方鋼管柱，中方鋼管柱，下方鋼管柱，上部矩形隔板，下部矩形隔板及懸臂梁段腹板焊接而成。上方鋼管柱、中方鋼管柱分別與上部矩形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部矩形隔板焊接；懸臂梁段腹板分別與上部矩形隔板、中方鋼管柱及下部矩形隔板焊接。其中，上部矩形隔板與下部矩形隔板可分為三部分，分別為矩形部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。矩形部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與普通梁段的拼接部分。上部矩形隔板、下部矩形隔板的內(nèi)側(cè)尺寸均小于方鋼管柱內(nèi)側(cè)尺寸，外側(cè)尺寸均大于方鋼管柱外側(cè)尺寸，且矩形隔板厚度可大于普通梁段翼緣厚度。

普通桁架梁段由普通角鋼、連接板和高強(qiáng)螺栓組成。普通桁架梁是由兩個(gè)完全相同的桁架梁通過高強(qiáng)螺栓拼接而成，桁架梁能與樓板在工廠組裝成型，形成模塊化裝配單元，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接；桁架梁的上翼緣是上普通角鋼的長(zhǎng)肢邊，該角鋼的短肢邊充當(dāng)桁架梁的部分腹板，桁架梁的下翼緣是下普通角鋼的長(zhǎng)肢邊，該角鋼的短肢邊充當(dāng)桁架梁的部分腹板；桁架梁兩端是由連接板焊接連接上下翼緣；一定數(shù)量的普通角鋼通過焊接共同組成了桁架梁的腹板部分。

帶懸臂梁段方鋼管柱與普通桁架梁段之間的連接裝置由上下翼緣蓋板，上下翼緣連接板，上下翼緣墊板，腹板剪切板以及腹板墊板組成；上翼緣蓋板、上翼緣連接板和上部矩形隔板、普通梁段通過單排或多排螺栓群連接；下翼緣蓋板、下翼緣連接板和下部矩形隔板、普通梁段通過單排或多排螺栓群連接；腹板剪切板、腹板墊板和懸臂梁段腹板、普通梁段端板之間通過單排或多排螺栓群連接。

連接裝置在施工安裝時(shí)，先將下翼緣蓋板通過螺栓群與下部矩形隔板連接，將桁架梁放置在外伸下翼緣蓋板上，再將下翼緣連接板和下翼緣隔板通過螺栓群與下部環(huán)形隔板和桁架梁的下翼緣連接，通過螺栓群將腹板剪切板和腹板墊板同懸臂梁段腹板和普通桁架梁段連接板連接，然后，將上翼緣蓋板通過螺栓群分別與上部矩形隔板、桁架梁連接，最后，將上翼緣連接板和上翼緣隔板通過螺栓群與上部矩形隔板和桁架梁的下翼緣連接。

連接裝置通過上下翼緣蓋板、上下翼緣連接板、上下翼緣墊板將矩形隔板和普通桁架梁段翼緣連接。連接裝置替換成翼緣單剪連接形式，將第一上翼緣連接板、第二上翼緣連接板、第一下翼緣連接板、第二下翼緣連接板、第一上翼緣墊板、第二上翼緣墊板、第一下翼緣墊板和第二下翼緣墊板去除來實(shí)現(xiàn)。

方鋼管柱管內(nèi)中空，或澆筑混凝土，方鋼管柱能替換成圓鋼管柱。

連接裝置的上下翼緣蓋板和上下翼緣連接板不設(shè)置狗骨削弱區(qū)，或者設(shè)置成圓弧狗骨削弱區(qū)或平狗骨削弱區(qū)。

本專利的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、不僅能夠適應(yīng)現(xiàn)行的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，并且可以通過拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)較弱與增加矩形隔板的厚度共同作用而達(dá)到耗能與塑性鉸外移的目的，而無需采取加設(shè)拼接板、加勁肋及邊板等梁端加強(qiáng)措施，降低了施工難度，避免了多條焊縫的復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)。

2、懸臂梁段與桁架梁段的上下翼緣均采用蓋板和連接板的連接方式，故可先將下翼緣蓋板和連接板與下部矩形隔板栓接，普通桁架梁段可搭在帶懸臂梁段方鋼管柱下部矩形隔板上，降低了吊裝難度，加快了施工進(jìn)度，易于現(xiàn)場(chǎng)拼裝定位。

3、此節(jié)點(diǎn)還可以通過調(diào)整上部矩形隔板與下部矩形隔板厚度、螺栓數(shù)量等設(shè)計(jì)參數(shù)，將塑性鉸轉(zhuǎn)移到可更換的翼緣連接板上，實(shí)現(xiàn)螺栓摩擦滑移及連接板塑性變形的雙重耗能，提高節(jié)點(diǎn)的延性以及轉(zhuǎn)動(dòng)能力，確保帶懸臂梁段方鋼管柱及普通桁架梁段無損壞或輕微損壞，震后只需更換蓋板、連接板、墊板、腹板剪切板和高強(qiáng)螺栓即可達(dá)到震后可恢復(fù)功能的效果，保護(hù)人員的生命安全。

4、普通桁架梁的拼裝，可實(shí)現(xiàn)利用桁架梁的空間特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)管線在樓板的貫穿，極大的發(fā)揮了梁自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，兩個(gè)桁架梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)桁架梁與樓板工廠組裝成型形成模塊化裝配單元，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。

附圖說明

圖1為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的三維圖；

圖2為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置懸臂梁段的拆分圖；

圖3為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置普通桁架梁段的拆分圖；

圖4為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置構(gòu)造形式的三維現(xiàn)場(chǎng)安裝圖；

圖5為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的正視圖；

圖6為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的側(cè)視圖；

圖7為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的俯視圖；

圖8為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置單剪結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式的三維圖；

圖9為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的上翼緣蓋板、下翼緣蓋板的未設(shè)置狗骨削弱區(qū)、設(shè)置圓弧狗骨削弱以及平狗骨削弱的三種形式圖；

圖10為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的一個(gè)模塊化裝配單元三維圖；

圖11為一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的4個(gè)模塊化裝配單元實(shí)現(xiàn)裝配連接的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本專利的實(shí)施方式。

如圖1-11所示，一種可恢復(fù)功能的裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置包括以下部件：

1——上方鋼管柱；

2——中方鋼管柱；

3——下方鋼管柱；

4——上部矩形隔板；

5——下部矩形隔板；

6——懸臂梁段腹板；

7——上翼緣蓋板；

8——下翼緣蓋板；

9——第一腹板剪切板；

10——第二腹板剪切板；

11——第一上翼緣連接板；

12——第二上翼緣連接板；

13——第一下翼緣連接板；

14——第二下翼緣連接板；

15——第一上翼緣墊板；

16——第二上翼緣墊板；

17——第一下翼緣墊板；

18——第二下翼緣墊板；

19——第一腹板墊板；

20——第二腹板墊板；

21——第一連接板；

22——第二連接板；

23——普通角鋼；

24——樓板；

25——模塊化裝配單元；

如圖1、2、4、5、7所示，帶懸臂梁段方鋼管柱由上方鋼管柱(1)，中圓鋼管柱(2)，下圓鋼管柱(3)，上部矩形隔板(4)，下部矩形隔板(5)及懸臂梁段腹板(6)組成。上方鋼管柱(1)、中方鋼管柱(2)分別與上部矩形隔板(4)焊接；下方鋼管柱(3)、中方鋼管柱(2)分別與下部矩形隔板(5)焊接；懸臂梁段腹板(6)與中方鋼管柱(2)、上部矩形隔板(4)及下部矩形隔板(5)焊接。其中，上部矩形隔板(4)與下部矩形隔板(5)可分為三部分，分別為矩形部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。矩形部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與普通桁架梁段的拼接部分。上部矩形隔板(4)、下部矩形隔板(5)的內(nèi)環(huán)尺寸均小于方鋼管柱內(nèi)環(huán)尺寸，其外環(huán)直徑大于方鋼管柱外環(huán)尺寸，且矩形隔板厚度可大于普通桁架梁段翼緣厚度；

如圖3所示，多個(gè)普通角鋼(23)通過與兩端的連接板焊接而在工廠預(yù)制加工成為桁架梁段，桁架梁段由普通角鋼(23)和第一連接板(21)或第二連接板(22)焊接而成。普通桁架梁段是由相同的兩個(gè)桁架梁通過高強(qiáng)螺栓連接而成。

如圖4所示，連接裝置在施工安裝時(shí)，先將下翼緣蓋板(8)通過螺栓群與帶懸臂梁段方鋼管柱的下部矩形隔板(5)連接，將懸臂梁段腹板(6)同第一腹板剪切板(9)和第二腹板剪切板(10)通過螺栓群連接，而后將普通桁架梁段放置在外伸下翼緣連接板(8)上，通過螺栓群將第一腹板剪切板(9)、第二腹板剪切板(10)、第一腹板墊板(19)、第二腹板墊板(20)同普通桁架梁段第一連接板(21)和普通桁架梁段第二連接板(22)連接，再通過螺栓群將第一下翼緣連接板(13)、第二下翼緣連接板(14)、第一下翼緣墊板(17)、第二下翼緣墊板(18)與普通桁架梁段下翼緣固定，然后將上翼緣蓋板(7)通過螺栓群與帶懸臂梁段方鋼管柱的上部矩形隔板(4)連接，最后第一上翼緣連接板(11)、第二上翼緣連接板(12)、第一上翼緣墊板(15)、第二上翼緣墊板(16)通過螺栓群分別與上部矩形隔板(4)、普通桁架梁段上翼緣連接；

如圖1、3、4、8所示，連接裝置通過上下翼緣蓋板、上下翼緣連接板、上下翼緣墊板將矩形隔板和普通桁架梁段翼緣連接，實(shí)現(xiàn)了翼緣雙剪連接形式。所述的連接裝置也可以采用翼緣單剪連接形式，將上下翼緣連接板去除就可實(shí)現(xiàn)。

如圖1、2、4、6所示，方鋼管柱可管內(nèi)中空，或澆筑混凝土或替換成圓鋼管柱。

如圖9所示，連接裝置的上下翼緣蓋板和上下翼緣連接板不設(shè)置狗骨削弱區(qū)，或者設(shè)置成圓弧狗骨削弱區(qū)或平狗骨削弱區(qū)。

如圖10、11所示，所述節(jié)點(diǎn)連接裝置中的裝配式角鋼桁架梁可與樓板(24)在工廠組裝成型，形成模塊化裝配單元(25)，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過裝配式角鋼桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。