CN101812872B - 易修复钢结构梁柱节点 - Google Patents

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本发明涉及一种易修复钢结构梁柱节点，尤其涉及一种应用在结构工程技术领域中的特别适用于高烈度设防地震区的易修复钢结构梁柱节点，包括竖直的H型钢柱和其端部垂直连接在H型钢柱侧翼板上的H型钢梁，其特征在于：所述H型钢梁腹板与H型钢柱侧翼板连接端经一与H型钢梁腹板相贴合的加强连接板及贯穿加强连接板的高强度螺栓实现连接，所述加强连接板与H型钢柱侧翼板相焊接，所述H型钢梁底侧翼板的连接端两侧分别经一T型连接板及贯穿高强度螺栓与H型钢柱实现锁紧连接，所述T型连接板横向放置，其纵向上下端分别经垫片和贯穿高强度螺栓与H型钢柱侧翼板锁紧连接，所述T型连接板的横向板支撑于H型钢梁底侧翼板的下方，并经贯穿高强度螺栓锁紧。该结构可以有效防止发生脆性破坏，具有良好的延性破坏特征，可广泛应用于地震区、尤其是高烈度设防地震区的结构中，而且施工方便，便于震后修复。

Description

易修复钢结构梁柱节点
技术领域
本发明涉及一种易修复钢结构梁柱节点，尤其涉及一种应用在结构工程技术领域中的特别适用于高烈度设防地震区的易修复钢结构梁柱节点。
背景技术
钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，与混凝土结构相比它是环保型的和可再次利用的，也是易于产业化的结构。梁与柱之间的连接节点是保证梁与柱协同工作、形成结构整体的关键部件。在多高层钢结构框架中，典型的梁–柱连接是梁翼缘与柱对接焊、腹板与柱子利用高强螺栓连接。过去一直认为该梁–柱栓焊混合节点具有良好的抗震性能，然而，在1994年的北岭(Northridge)地震和1995年的阪神(Hyogoken – Nanbu)地震中，采用该节点构造的数百栋钢结构建筑虽未倒塌，却在节点部位出现了严重的脆性破坏。研究者们在探寻其破坏原因的同时，对传统梁柱节点进行改进，提出了延性和耗能能力强的节点形式。改进的主要措施有：对连接部位进行加强，对梁截面进行削弱，改进扇形切角构造，省掉焊接操作孔把梁腹板与柱焊接等。尽管上述改进的梁柱节点在实验室中表现出优越的抗震性能，但由于其抗震设计思想是基于框架梁中形成塑性铰提供结构所需延性，应用这些节点的实际工程若受到破坏，修复相对困难。
由于梁–柱节点连接处的质量不易保证的梁下翼缘与柱子之间的现场焊缝是导致节点出现脆性破坏的诱因，因此，无现场焊缝的全螺栓连接的梁柱节点重新受到审视。采用全螺栓的梁–柱节点通常需要借助于连接件，典型的连接件有T形连接件、角钢和端板等。梁–柱全螺栓连接节点延性较好、耗能能力强、抗震性能优越。根据连接部位与被连接梁的抗弯承载力之间的关系，把连接分成全强连接和部分强度连接两类。其中，全强连接是连接部位的承载能力高于被连接梁的承载力，节点破坏时在梁上形成塑性铰。部分强度连接是连接部位的承载能力小于被连接梁的承载力，连接件首先破坏。全强连接的螺栓连接节点破坏后的修复与焊接连接节点类似，相对比较困难。部分强度的螺栓连接的修复工作量根据所采用的连接不同而有所差别：由于端板与梁端焊接，采用端板连接的节点修复困难；T形连接件和角钢与主体结构梁柱之间均采用螺栓连接，节点破坏后连接更换相对容易。但梁上翼缘部位的连接件由于埋在混凝土中，更换时仍需要先去除连接件附近的钢筋混凝土。
发明内容
为了避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种特别适合于高烈度设防地震区的易修复钢结构梁柱节点。该结构可以有效防止发生脆性破坏，具有良好的延性破坏特征，可广泛应用于地震区、尤其是高烈度设防地震区的结构中，而且施工方便，便于震后修复。
本发明提供了一种易修复钢结构梁柱节点，包括竖直的H型钢柱和其端部垂直连接在H型钢柱侧翼板上的H型钢梁，其特征在于：所述H型钢梁腹板与H型钢柱侧翼板连接端经一与H型钢梁腹板相贴合的加强连接板及贯穿加强连接板的高强度螺栓实现连接，所述加强连接板与H型钢柱侧翼板相焊接，所述H型钢梁底侧翼板的连接端两侧分别经一T型连接板及贯穿高强度螺栓与H型钢柱实现锁紧连接，所述T型连接板横向放置，其纵向上下端分别经垫片和贯穿高强度螺栓与H型钢柱侧翼板锁紧连接，所述T型连接板的横向板支撑于H型钢梁底侧翼板的下方，并经贯穿高强度螺栓锁紧，所述H型钢梁顶侧翼板的连接端两侧分别经一T型连接板及贯穿高强度螺栓与H型钢柱实现锁紧连接，所述T型连接板横向放置，其纵向上下端经贯穿高强度螺栓与H型钢柱侧翼板锁紧连接，所述T型连接板的横向板贴合于H型钢梁顶侧翼板的顶面，并经贯穿高强度螺栓锁紧。
本发明还提供了另一种易修复钢结构梁柱节点，包括竖直的H型钢柱和其端部垂直连接在H型钢柱侧翼板上的H型钢梁，其特征在于：所述H型钢梁腹板与H型钢柱侧翼板连接端经一与H型钢梁腹板相贴合的加强连接板及贯穿加强连接板的高强度螺栓实现连接，所述加强连接板与H型钢柱侧翼板相焊接，所述H型钢梁底侧翼板的连接端两侧分别经一T型连接板及贯穿高强度螺栓与H型钢柱实现锁紧连接，所述T型连接板横向放置，其纵向上下端分别经垫片和贯穿高强度螺栓与H型钢柱侧翼板锁紧连接，所述T型连接板的横向板支撑于H型钢梁底侧翼板的下方，并经贯穿高强度螺栓锁紧，所述H型钢梁顶侧翼板与H型钢柱侧翼板利用全熔透焊缝进行连接。
和现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、可以较好的解决传统梁柱连接节点延性不足、易发生脆性破坏的问题；
2、可以较好的解决改进型梁柱连接节点震后不易修复的问题；
3、和传统的全螺栓连接梁柱节点相比，破坏集中于梁下翼缘的连接件上，修复相对简单；
4、适当降低了梁柱之间的转动刚度约束，使梁上弯矩分布更合理，带来更经济的设计结果；
5、连接节点施工比较方便，质量易于控制；
6、梁下翼缘与柱翼缘之间通过T形连接件利用高强螺栓进行连接，梁腹板与焊接在柱翼缘上的拼接板采用高强螺栓连接，梁上翼缘中心作为连接部位的转动中心，下翼缘的T形连接件的承载能力设计的相对较弱，以此来保护梁柱构件与上翼缘处的连接件在地震中免受损坏；
7、梁下翼缘部位的T形连接件的翼缘与柱翼缘之间设置垫板，使T形连接件的翼缘能够向正反两个方向发生弯矩屈服，保证梁向正反两个方向发生转动时，连接部位的变形都由梁下翼缘部位的变形提供。塑性变形和破坏集中于梁下翼缘部位的T形件，达到保护主体免受损坏、连接节点便于修复的目的。
附图说明
图1为实施例1的立面图。
图2为实施例1的正视图。
图3为实施例1的右视图。
图4为实施例2的立面图。
图5为实施例2的正视图。
图6为实施例2的右视图。
图7为实施例3的立面图。
图8为实施例3的正视图。
图9为实施例3的右视图。
图10为实施例4的立面图。
图11为实施例4的正视图。
图12为实施例4的右视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本发明提供了一种易修复钢结构梁柱节点，包括竖直的H型钢柱1和其端部垂直连接在H型钢柱侧翼板2上的H型钢梁3，所述H型钢梁腹板4与H型钢柱侧翼板2连接端经一与H型钢梁腹板4相贴合的加强连接板5及贯穿加强连接板5的高强度螺栓6实现连接，所述加强连接板5与H型钢柱侧翼板2相焊接，所述H型钢梁底侧翼板7的连接端两侧分别经一T型连接板8及贯穿高强度螺栓6与H型钢柱1实现锁紧连接，所述T型连接板8横向放置，其纵向上下端9分别经垫片10和贯穿高强度螺栓6与H型钢柱侧翼板2锁紧连接，所述T型连接板8的横向板11支撑于H型钢梁底侧翼板7的下方，并经贯穿高强度螺栓6锁紧，H型钢梁顶侧翼板14的连接端两侧分别经一T型连接板16及贯穿高强度螺栓6与H型钢柱1实现锁紧连接，所述T型连接板16横向放置，其纵向上下端17经贯穿高强度螺栓6与H型钢柱侧翼板2锁紧连接，所述T型连接板16的横向板18贴合于H型钢梁顶侧翼板14的顶面，并经贯穿高强度螺栓6锁紧。（见图1至3）。
如图1至3所示，H型钢柱1在位于H型钢梁3底侧翼板7同一水平位置上设置与H型钢柱1的腹板12及两侧翼板2相连接的加强筋板13。
如图1至3所示，H型钢柱1在位于H型钢梁顶侧翼板14同一水平位置上设置与H型钢柱1的腹板12及两侧翼板2相连接的加强筋板15。
实施例2
在具体实施例1的基础上，H型钢梁3顶侧翼板14上连接有包覆在H型钢柱1上端外围的钢筋混凝土构件19（见图4至6）。为了使H型钢梁3与钢筋混凝土构件19共同变形，减小剪切力作用，H型钢梁3与钢筋混凝土构件19之间设置有抗剪栓钉20（见图5和图6）。
实施例3
该具体实施例与具体实施例1的区别在于：H型钢梁3顶侧翼板14与H型钢柱1侧翼板2利用全熔透焊缝21进行连接（见图7至9）。
实施例4
在具体实施例3的基础上，H型钢梁3顶侧翼板14上连接有包覆在H型钢柱1上端外围的钢筋混凝土构件19。为了使H型钢梁3与钢筋混凝土构件19共同变形，减小剪切力作用，H型钢梁3与钢筋混凝土构件19之间设置有抗剪栓钉20（见图10至12）。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种易修复钢结构梁柱节点，包括竖直的H型钢柱和其端部垂直连接在H型钢柱侧翼板上的H型钢梁，其特征在于：所述H型钢梁腹板与H型钢柱侧翼板连接端经一与H型钢梁腹板相贴合的加强连接板及贯穿加强连接板的高强度螺栓实现连接，所述加强连接板与H型钢柱侧翼板相焊接，所述H型钢梁底侧翼板的连接端两侧分别经一T型连接板及贯穿高强度螺栓与H型钢柱实现锁紧连接，所述T型连接板横向放置，其纵向上下端分别经垫片和贯穿高强度螺栓与H型钢柱侧翼板锁紧连接，所述T型连接板的横向板支撑于H型钢梁底侧翼板的下方，并经贯穿高强度螺栓锁紧，所述H型钢梁顶侧翼板的连接端两侧分别经一T型连接板及贯穿高强度螺栓与H型钢柱实现锁紧连接，所述T型连接板横向放置，其纵向上下端经贯穿高强度螺栓与H型钢柱侧翼板锁紧连接，所述T型连接板的横向板贴合于H型钢梁顶侧翼板的顶面，并经贯穿高强度螺栓锁紧。
2.根据权利要求1所述的易修复钢结构梁柱节点，其特征在于：所述H型钢柱在位于H型钢梁底侧板同一水平位置上设置与H型钢柱的腹板及两侧翼板相连接的加强筋板。
3.根据权利要求1或2所述的易修复钢结构梁柱节点，其特征在于：所述H型钢柱在位于H型钢梁顶侧翼板同一水平位置上设置与H型钢柱的腹板及两侧翼板相连接的加强筋板。
4.根据权利要求3所述的易修复钢结构梁柱节点，其特征在于：所述H型钢梁顶侧翼板上连接有包覆在H型钢柱上端外围的钢筋混凝土构件。
5. 一种易修复钢结构梁柱节点，包括竖直的H型钢柱和其端部垂直连接在H型钢柱侧翼板上的H型钢梁，其特征在于：所述H型钢梁腹板与H型钢柱侧翼板连接端经一与H型钢梁腹板相贴合的加强连接板及贯穿加强连接板的高强度螺栓实现连接，所述加强连接板与H型钢柱侧翼板相焊接，所述H型钢梁底侧翼板的连接端两侧分别经一T型连接板及贯穿高强度螺栓与H型钢柱实现锁紧连接，所述T型连接板横向放置，其纵向上下端分别经垫片和贯穿高强度螺栓与H型钢柱侧翼板锁紧连接，所述T型连接板的横向板支撑于H型钢梁底侧翼板的下方，并经贯穿高强度螺栓锁紧，所述H型钢梁顶侧翼板与H型钢柱侧翼板利用全熔透焊缝进行连接。
6.根据权利要求5所述的易修复钢结构梁柱节点，其特征在于：所述H型钢柱在位于H型钢梁底侧板同一水平位置上设置与H型钢柱的腹板及两侧翼板相连接的加强筋板。
7.根据权利要求5或6所述的易修复钢结构梁柱节点，其特征在于：所述H型钢柱在位于H型钢梁顶侧翼板同一水平位置上设置与H型钢柱的腹板及两侧翼板相连接的加强筋板。
8.根据权利要求7所述的易修复钢结构梁柱节点，其特征在于：所述H型钢梁顶侧翼板上连接有包覆在H型钢柱上端外围的钢筋混凝土构件。
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