一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的制作方法

本專利涉及一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(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)：

改革開放以來，我國的城市發(fā)展取得了舉世矚目的成就。但城市建設(shè)仍屬于以混凝土為主、現(xiàn)場(chǎng)砌筑的粗放型建造方式，造成了環(huán)境污染嚴(yán)重，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，建造成本高，產(chǎn)品質(zhì)量低等多方面的問題。2015年4月，《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》要求全面促進(jìn)資源節(jié)約循環(huán)高效使用，完善再生資源回收體系，推進(jìn)建筑垃圾資源化利用，并大力推廣綠色建筑，使建筑達(dá)到綠色、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的標(biāo)準(zhǔn)。裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為全壽命周期的綠色建筑，具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修，信息化管理等特點(diǎn)。大力推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，可以減少建筑垃圾和建筑揚(yáng)塵污染，縮短建造工期，提升工程質(zhì)量，消化鋼鐵過剩產(chǎn)能，形成鋼材戰(zhàn)略儲(chǔ)備。目前，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系已成為建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的新方向和新趨勢(shì)。

波紋腹板工字型構(gòu)件作為一種節(jié)能、節(jié)材、綠色環(huán)保的新型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在國內(nèi)外工程領(lǐng)域已被廣泛運(yùn)用。本波紋腹板工字型構(gòu)件由兩塊有波浪腹板的槽鋼咬合拼接而成，腹板用螺栓連接。其中每塊槽鋼的波紋腹板與平直翼緣通過高頻連續(xù)焊接組成，可替代傳統(tǒng)的普通焊接H型鋼、工字鋼等。它與傳統(tǒng)的平腹板工字型構(gòu)件相比不僅節(jié)省了材料、減輕了自身重量，還提高了工字型構(gòu)件的面外抗彎剛度與扭轉(zhuǎn)剛度，能夠保證構(gòu)件在超過高寬比的限值時(shí)，構(gòu)件仍能滿足在制作、運(yùn)輸及安裝過程中的剛度要求，減少了因構(gòu)件腹板剛度不足給施工帶來的不便。與一般的波紋腹板工字型構(gòu)件相比，它是通過槽鋼拼接而成，更適合現(xiàn)場(chǎng)裝配式。

目前常見的適用于端板裝配式波浪腹板梁柱連接節(jié)點(diǎn)的發(fā)生破壞時(shí)塑性鉸距柱面較近，容易引起節(jié)點(diǎn)域柱腹板受剪屈曲、柱翼緣局部屈曲及梁端屈服，造成對(duì)端板的嚴(yán)重?fù)p傷，無法實(shí)現(xiàn)更換，也無法實(shí)現(xiàn)快速裝配，施工耗時(shí)較長，不適用于裝配式建筑。同時(shí)，現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)都需通過加設(shè)蓋板、加勁肋或邊板等梁端加強(qiáng)措施才能達(dá)到梁端塑性鉸外移的目的，不僅對(duì)節(jié)點(diǎn)加工工藝提出了較高要求，還會(huì)引起多條焊縫疊加產(chǎn)生的復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)問題。且地震產(chǎn)生的塑性變形發(fā)生在梁構(gòu)件主體上，不利于實(shí)現(xiàn)震后快速修復(fù)。為克服上述問題，本發(fā)明專利在[201310139115.4]的基礎(chǔ)上提出了一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，避免梁構(gòu)件主體出現(xiàn)大的塑性變形；連接件和高強(qiáng)螺栓的拆卸和再安裝都方便，有利于震后的快速修復(fù)。同時(shí)，兩個(gè)波紋腹板槽鋼梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)波紋腹板咬合梁段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)各裝配單元通過波紋腹板咬合梁段與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。

本發(fā)明專利提出的一種端板可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，由帶懸臂梁段方鋼管柱、波紋腹板槽鋼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、上部方狀環(huán)形隔板、下部方狀環(huán)形隔板以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方狀環(huán)形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部方狀環(huán)形隔板焊接；懸臂梁段腹板分別與上部方狀環(huán)形隔板、中方鋼管柱及下部方狀環(huán)形隔板焊接。波紋腹板咬合梁由兩塊波紋腹板槽鋼拼接而成，中間腹板用螺栓連接。其中，波紋腹板槽鋼梁也可替換成平腹板槽鋼梁。帶懸臂梁段方鋼管柱與波紋腹板槽鋼梁段之間的連接裝置主要是L形連接件和高強(qiáng)螺栓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)連接裝置焊接部分均在工廠內(nèi)完成，其焊縫精度和質(zhì)量更易控制，現(xiàn)場(chǎng)只采用高強(qiáng)螺栓對(duì)帶懸臂梁段方鋼管柱及波紋腹板槽鋼梁段進(jìn)行裝配，螺栓的緊固工作方便快捷，施工速度與施工質(zhì)量大大提高，適應(yīng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置由帶懸臂梁段方鋼管柱、波紋腹板槽鋼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、上部方狀環(huán)形隔板、下部方狀環(huán)形隔板、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方狀環(huán)形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部方狀環(huán)形隔板焊接。其中，上部方狀環(huán)形隔板與下部方狀環(huán)形隔板分為三部分，分別為方狀環(huán)形部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。方狀環(huán)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、翼緣段部分作為與波紋腹板槽鋼梁段的拼接部分。上方鋼管柱、中方鋼管柱、下方鋼管柱統(tǒng)稱為方鋼管柱。上部方狀環(huán)形隔板、下部方狀環(huán)形隔板的內(nèi)環(huán)尺寸均小于方鋼管柱內(nèi)環(huán)尺寸，外環(huán)尺寸均大于方鋼管柱外環(huán)尺寸，且方狀環(huán)形隔板厚度大于波紋腹板槽鋼梁段翼緣厚度。

連接裝置在施工安裝時(shí)，先將兩塊波紋腹板槽鋼梁拼接成波紋腹板咬合梁，波紋腹板之間用高強(qiáng)螺栓連接；再將懸臂段的腹板通過L形連接件與波紋腹板咬合梁端板連接，懸臂段的上(下)翼緣、外連接板與上(下)翼緣的內(nèi)連接板、懸臂段與拼接好的波紋腹板工字型梁的部件對(duì)齊，其中墊板是緊貼工字型鋼的上(下)翼緣的，之后用螺栓連接。

端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置替換成翼緣單蓋板連接形式，即通過將2塊波紋腹板槽鋼梁段上翼緣墊板、2塊波紋腹板槽鋼梁段下翼緣墊板、2塊上翼緣內(nèi)連接板、2塊下翼緣內(nèi)連接板去除來實(shí)現(xiàn)。

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。連接裝置的上翼緣外連接板、下翼緣外連接板、上翼緣內(nèi)連接板和下翼緣內(nèi)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)較弱與增加環(huán)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、懸臂梁段與普通梁段的上下翼緣均采用連接板的連接方式，故可先將下翼緣連接板與下部方狀環(huán)形隔板栓接，波紋腹板工形梁段可搭在帶懸臂梁段圓鋼管柱下部環(huán)形隔板上，降低了吊裝難度，加快了施工進(jìn)度，且拼裝處臺(tái)階式構(gòu)造使波紋腹板槽鋼梁段拼接好放置到位后與懸臂梁段互相咬合，易于現(xiàn)場(chǎng)拼裝定位。

3、此節(jié)點(diǎn)還可以通過調(diào)整上部方狀環(huán)形隔板與下部方狀環(huán)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波紋腹板槽鋼梁段無損壞或輕微損壞，震后只需更換連接板、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、普通波紋腹板槽鋼梁的拼裝，可極大的發(fā)揮了波紋腹板梁自身節(jié)省鋼材的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，兩個(gè)波紋腹板槽鋼梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)波紋腹板槽鋼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)各裝配單元通過波紋腹板槽鋼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)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維圖；

圖2為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的拆分圖；

圖3為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的正視圖；

圖4為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的側(cè)視圖；

圖5為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的俯視圖；

圖6為波紋腹板槽鋼咬合梁的腹板斷面梯形波紋曲線圖；

圖7為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置單剪形式的三維圖；

圖8為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的上(下)翼緣外連接板的未設(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9為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的一個(gè)模塊化裝配單元三維圖；

圖10為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的4個(gè)模塊化裝配單元實(shí)現(xiàn)裝配連接的三維圖。

圖11為本發(fā)明的截面圖。

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1-10所示，一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(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——上部方狀環(huán)形隔板；

5——下部方狀環(huán)形隔板；

6——懸臂梁段腹板；

7——L形連接件；

8——波紋腹板槽鋼梁段端板；

9——波浪腹板槽鋼梁段波紋腹板；

10——上翼緣外連接板；

11——下翼緣外連接板；

12——上翼緣內(nèi)連接板；

13——下翼緣內(nèi)連接板；

14——波紋腹板槽鋼梁段上翼緣墊板；

15——波紋腹板槽鋼梁段下翼緣墊板；

16——波紋腹板槽鋼梁翼緣；

17——樓板；

18——模塊化裝配單元；

如圖1、2、3、4、5所示，帶懸臂梁段方鋼管柱由上方鋼管柱1，中方鋼管柱2，下方鋼管柱3，上部方狀環(huán)形隔板4，下部方狀環(huán)形隔板5、懸臂梁段腹板6及組成L形連接件7。上方鋼管柱1、中方鋼管柱2分別與上部方狀環(huán)形隔板4焊接；下方鋼管柱3、中方鋼管柱2分別與下部方狀環(huán)形隔板5焊接；懸臂梁段腹板分別與上部方狀環(huán)形隔板4、中方鋼管柱2及下部方狀環(huán)形隔板5焊接。其中，上部方狀環(huán)形隔板4與下部方狀環(huán)形隔板5可分為三部分，分別為方狀環(huán)形部分、環(huán)形連接段部分、翼緣段部分。方狀環(huán)形部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、環(huán)形連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與波紋腹板工字型梁段的拼接部分。上部方狀環(huán)形隔板4、下部方狀環(huán)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，且環(huán)形隔板厚度大于波紋腹板槽鋼梁段翼緣厚度。

如圖2所示，波紋腹板工字型梁段由兩塊波紋腹板槽鋼拼接而成。其中，波浪腹板槽鋼梁也可替換成平腹板槽鋼梁。

如圖1、2所示，上部方狀環(huán)形隔板4和波紋腹板工槽鋼梁段上翼緣16通過單排或多排螺栓群連接；下部方狀環(huán)形隔板5和波紋腹板槽鋼梁段下翼緣16通過單排或多排螺栓群連接；懸臂梁段腹板6和L形連接件7通過單排或多排螺栓群連接；L形連接件7和波紋腹板槽鋼梁段端板8通過單排或多排螺栓群連接；墊板14、15和波紋腹板翼緣16通過單排或多排螺栓群連接；內(nèi)外連接板10、11、12、13與翼緣16通過單排或多排螺栓群連接；兩塊波紋腹板槽鋼之間通過單排或多排螺栓群連接。

如圖2所示，在現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，連接裝置在施工安裝時(shí)，先將兩塊波紋腹板槽鋼梁咬合拼接成工字型梁，腹板之間用高強(qiáng)螺栓連接；再將懸臂段的腹板6與角鋼端板7，懸臂段的上(下)翼緣4、上外連接板10、上(下)翼緣和角鋼端板之間的內(nèi)連接板12對(duì)齊用螺栓連接好；最后將懸臂段與拼接好的波紋腹板工字型梁的部件對(duì)齊，其中懸臂段上(下)翼緣的內(nèi)連接板12應(yīng)放在工字型鋼段上(下)翼緣內(nèi)側(cè)的墊板14和端板8之間的，墊板14是緊貼上(下)翼緣16的，之后用螺栓連接。

如圖1所示，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；

如圖6所示，該可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的普通梁段咬合路徑示意圖。

如圖7所示，該可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的單剪形式示意圖。

如圖8為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的上翼緣外連接板10、下翼緣外連接板11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。

如圖9、10所示，所述節(jié)點(diǎn)連接裝置中的帶端板的裝配式波紋腹板梁可與樓板17在工廠組裝成型，形成模塊化裝配單元18，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過裝配式波紋腹板梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。