CN101761136A - 同时满足空间不同方向约束要求的结构节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同时满足空间不同方向约束要求的结构节点。所述同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，选用满足节点间产生的轴力和剪力需要的工字钢作为基本连接材料，在工字钢连接件中部采用能够满足幕墙柱与悬挑钢平台间的竖向剪力和铰连接轴力需要且能释放X、Z平面弯距的连接销栓，在工字钢上下翼缘设能够抵抗X、Y向水平地震作用剪力的水平连接钢板。本发明一是将单纯轴铰节点约束变为复合约束；二是使单向轴铰具有较好的平面外抗震、抗变形能力；三是具有较好的阻尼，能较明显减轻地震和温度作用，保护悬挂幕墙系统安全；四是连接节点构造简单，即使结构遭遇罕见地震作用，节点连接板可屈服，易修复。

Description

同时满足空间不同方向约束要求的结构节点
技术领域
本发明涉及一种工程结构构件连接技术，特别涉及一种同时满足空间不同方向约束要求的结构节点。
背景技术
在实际工程结构中，结构整体是由许多构件组成，这些构件又以节点方式连接起来，形成一完整的能满足设计功能要求的结构，达到使用的目的。不同性质的结构或不同结构构件的连接要求千差万别，因此节点的性能往往决定结构的能力和满足设计功能要求的程度。
有一项工程，结构形式为不规则多支撑筒、大悬挑、大跨度复杂空间组合钢结构。在工程实际中，悬挑的巨型桁架平台与外部维持玻璃、金属幕墙间要求连接，这种连接要求节点能同时传递法向风荷载，并同时能有限制释放悬挑桁架与幕墙连接处竖向位移。由于幕墙与系统有抗侧刚度，因此幕墙与悬挑桁架间的连接节点能承受纵向水平剪力，由于幕墙与屋架相连，屋盖幕墙系统在不同温差作用下产生法向水平位移，这种连接节点要求绕外幕墙结构平面有转动能力。所需的节点构造必须能同时满足上述空间不同方向约束要求。
在实际工程结构中，构件的连接方式种类很多，有刚性节点、弹性节点、有限刚性节点、滑动节点、耗能阻尼节点等。但本工程所需的节点与以上连节点最大区别在于节点三个空间主轴方向约束差异很大，或有原则性差异。如所需节点有三个主轴方向，X向(本文称为法向)，Y向为侧向或纵向，Z为竖向。X向连接的点将结构风压、风吸力传递到结构抗力大的主体上；Z向要满足悬挑结构主体的竖向变形不能过多地传递到节点外侧幕墙柱上；Y向能传递侧向温度应力和地震作用水平荷载；Y、Z向要有转动能力，释放屋架产生结构温度和地震作用变形。经查，本工程所需要的连接节点目前存在的构造技术均无法满足。
发明内容
为了解决现有技术中存在的节点构造无法满足本工程所需的能同时满足空间不同方向约束要求的结构节点的技术问题，本发明提供一种同时满足空间不同方向约束要求的结构节点。
本发明为了解决上述技术问题采用的技术方案是：提供一种能同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，所述同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，选用满足节点间产生的轴力和剪力需要的工字钢作为基本连接材料，在工字钢连接件中部采用能够满足幕墙柱与悬挑钢平台间的竖向剪力和铰连接轴力需要且能释放X、Z平面弯距的连接销铨，在工字钢上下翼缘设能够抵抗X、Y向水平地震作用剪力的水平连接钢板。所述钢板是当X、Z面产生转动时能够产生拉伸或压缩以增加转动阻力从而使连接节点转动有所限制的薄钢板。所述的X向为法向，Y向为侧向或纵向，Z向为竖向。
本发明的优点：一是将单纯轴铰节点约束变为复合约束；二是使单向轴铰具有较好的平面外抗震、抗变形能力；三是具有较好的阻尼，单纯铰不具备阻尼功能，但加设水平弧板后，对转动能力有所约束，具有较好的阻尼，能较明显减轻地震和温度作用，保护悬挂幕墙系统安全；四是连接节点构造简单，即使结构遭遇罕见地震作用，节点连接板可屈服，易修复。
附图说明
图1是本发明同时满足空间不同方向约束要求的结构节点的示意图；
图2是本发明同时满足空间不同方向约束要求的结构节点的抗弯能力应力图；
图3是本发明同时满足空间不同方向约束要求的结构节点当梁为H300X300X25X25，盖板10厚，销铨直径为60的盖板拉伸曲线图；
图4是本发明同时满足空间不同方向约束要求的结构节点在工程实际应用中的节点图；
图5是本发明同时满足空间不同方向约束要求的结构节点在工程实际应用中的剖面图。
具体实施方式
本实施例提供的一种同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，如图1，所述同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，选用满足节点间产生的轴力和剪力需要的工字钢作为基本连接材料，在工字钢连接件中部采用能够满足幕墙柱与悬挑钢平台间的竖向剪力和铰连接轴力需要且能释放X、Z平面弯距的连接销铨，在工字钢上下翼缘设能够抵抗X、Y向水平地震作用剪力的水平连接钢板。所述钢板是当X、Z面产生转动时能够产生拉伸或压缩以增加转动阻力从而使连接节点转动有所限制的薄钢板。所述的X向为法向，Y向为侧向或纵向，Z向为竖向。
本发明连接节点构造应用方法如下：
1.确定连接节点的转角范围，根据转角范围确定工字钢连接间隙。
2.根据Z向连接竖向剪力确定工字钢和铰轴尺寸。
3.根据工字钢翼缘尺寸和水平力(地震、温度应力等)确定盖板尺寸。
4.经过计算选择最优板厚，以确定初始阻尼力对结构的影响。
5.根据连接节点的具体情况进行设计制造。
本发明节点构造经过有限元分析证明，选择不同厚度盖板情况下，对节点转动阻尼约束可以达到多种要求，但并不降低节点抵抗水平剪力的能力，达到盖板抗拉强度极限值前节点转动能力约束为线弹性状态，达到极限值后，节点转动能力约束趋于常值。这种构造对抗震是有效的。
有限元分析结果见图2、图3。图2是本实施例的节点抗弯能力应力图；图3是梁H300X300X25X25，盖板10厚，销铨直径为60的盖板拉伸曲线图。
图4是本发明在工程实际应用中的节点图，其剖面图见图5。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，其特征在于：所述同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，选用满足节点间产生的轴力和剪力需要的工字钢作为基本连接材料，在工字钢连接件中部采用能够满足幕墙柱与悬挑钢平台间的竖向剪力和铰连接轴力需要且能释放X、Z平面弯距的连接销铨，在工字钢上下翼缘设能够抵抗X、Y向水平地震作用剪力的水平连接钢板。
2.根据权利要求1所述的同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，其特征在于：所述钢板是当X、Z面产生转动时能够产生拉伸或压缩以增加转动阻力从而使连接节点转动有所限制的薄钢板。
3.根据权利要求1所述的同时满足空间不同方向约束要求的结构节点，其特征在于：所述的X向为法向，Y向为侧向或纵向，Z向为竖向。
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