CN102296704B - 端部局部伸长型防屈曲支撑－梁－柱连接节点 - Google Patents

Abstract

端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，本发明涉及一种防屈曲支撑-梁-柱连接节点，为解决支撑-节点板螺栓连接以及节点板-梁柱焊接连接对支撑和建筑结构的抗震性能、节点平面外稳定性、震后修复以及施工安装等方面所造成的问题。框架节点板的中间节点板插装在端部局部伸长型节点上的开口槽内，中间芯板和局部伸长加劲肋或局部伸长芯板均与中间节点板焊接，框架节点板置于工字钢梁的上翼缘的上表面上，框架节点板的竖直端板相靠并顶紧在H型钢柱的侧翼缘上，框架节点板与H型钢柱之间及框架节点板与工字钢梁之间通过多个第一、二高强螺栓固接。本发明用于土木建筑结构，尤其是多高层抗震及耗能减震建筑结构中。

Description

端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点

技术领域

本发明涉及一种防屈曲支撑-梁-柱连接节点，属于建筑结构领域。 

背景技术

防屈曲支撑目前正在作为一种新兴的耗能减震构件被应用于土木建筑结构，尤其是多高层建筑当中。一般来说(参见图1～图3)，防屈曲支撑的芯材可采用一字形和十字形截面，但支撑的端部节点一般都采用焊接十字形截面以增加其抗弯刚度。因此为了与框架节点板相连，框架节点板也需做成相应的焊接十字形截面，彼此之间由八块拼接板通过高强螺栓相互夹紧进行连接，而节点板与梁柱之间则采用角焊缝连接，此类传统连接方式存在以下问题： 

(1)支撑-节点板连接长度过长而导致的支撑性能问题 

由于防屈曲支撑的轴力是通过八块拼接板传递给框架节点板的，因此防屈曲支撑的节点长度与框架节点板的连接长度是相等的，当支撑轴力比较大的时候(如超过500吨级)，若防屈曲支撑与节点板之间仍然采用高强螺栓连接会造成螺栓的数量过多，从而使支撑与节点板之间的连接长度增长，会大大缩短支撑内芯的耗能段，使支撑在同等层间侧移下的轴向应变变大而容易提早发生低周疲劳断裂；此外，内芯耗能段长度的可变化范围受到连接节点长度的影响而大大受到限制，不能根据实际工程需要方便地调整支撑的轴向刚度，使得设计灵活性降低；另外，过长的连接节点长度会明显增加节点的平面内弯矩响应，同时也容易造成连接节点发生平面外屈曲破坏。 

(2)支撑-节点板的螺栓连接方式所造成的施工安装问题 

由于支撑与节点板一般采用螺栓连接，而螺孔孔径一般只比螺栓直径大1～1.5mm以保证摩擦传力，当采用框架节点板先与梁柱焊接后再组装支撑的方案时，节点板螺孔与支撑端部的螺孔之间的相对间距已固定(即可安装长度已固定)，而八块拼接板上的螺孔间距是按照设计事先钻好的，因此对于钢筋混凝土结构来说，容易因为施工安装的微小误差而导致支撑与节点板上的螺孔相对间距和拼接板上的螺孔间距不匹配的问题，从而影响支撑的安装；当采用先把节点板与支撑通过螺栓连接后再焊接节点板的方案时，虽然可避免支撑与节点板之间的安装问题，但是节点板与梁柱之间的可安装空间又会受到同样的限制，当可安装空间较小时则需要现场切除部分节点板宽度，同样会影响支撑的安装进度和增加施工安装的难度。 

(3)节点板-梁柱的焊接连接所造成的局部开裂问题 

研究表明，节点板与梁柱之间若采用角焊缝连接，会在节点板边缘的角部位置产生局部应力集中，在地震往复荷载作用下，会产生交替的局部拉压应力从而使得该位置容易开裂或者容易造成与该位置相连的梁端和柱端翼缘发生局部断裂，从而更容易导致节点板的平面外屈曲，对建筑结构的抗震性能带来不利影响，也会对结构的震后修复带来困难。 

发明内容

本发明为了解决支撑-节点板螺栓连接以及节点板-梁柱焊接连接的传统方式对支撑和建筑结构的抗震性能、节点平面外稳定性、震后修复以及施工安装等方面所造成的问题，进而提出了一种能够改善和提高连接节点的抗震性能和稳定性，且又方便施工安装和震后修复的端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点。 

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，所述连接节点包括工字钢梁和H型钢柱，工字钢梁的一端与H型钢柱的一侧翼缘的外表面相贴靠；所述连接节点还包括框架节点板、端部局部伸长型节点、多个第一高强螺栓和多个第二高强螺栓； 

所述框架节点板的中间节点板插装在端部局部伸长型节点上的开口槽内，所述端部局部伸长型节点的两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板对称布置在所述中间节点板两侧，所述中间节点板上的斜面与端部局部伸长型节点上的中间芯板的相邻侧面正对且平行设置，所述中间节点板与所述局部伸长加劲肋或局部伸长芯板相互垂直设置，所述中间芯板与所述中间节点板之间留有间隙，所述中间芯板和局部伸长加劲肋或局部伸长芯板均与中间节点板焊接，所述框架节点板置于工字钢梁的上翼缘的上表面上，所述框架节点板的竖直端板相靠并顶紧在H型钢柱的所述侧翼缘的外表面上，所述框架节点板与H型钢柱之间通过多个第一高强螺栓固接，所述框架节点板与工字钢梁之间通过多个第二高强螺栓固接。 

本发明具有以下有益效果：本发明具有节点连接长度短、节点平面外稳定性好、抗震性能优越以及施工安装简便、可拆卸和易于震后修复等优点。本发明的优点具体表现在以下几个方面： 

一、防屈曲支撑端部局部伸长型节点与框架节点板之间由原来的螺栓连接改为焊接，大大减少了防屈曲支撑端部局部伸长型节点与框架节点板的连接长度，更加有利于提高节点的平面外稳定性； 

二、防屈曲支撑端部局部伸长型节点与框架节点板之间采用焊接，使实际施工更加方便快捷，尤其是对于支撑轴力比较大的情况，所需螺栓数量比较多，采用焊接方案能够明 显减少拧螺栓所需的施工工时，更有利于加快施工进度。同时防屈曲支撑端部局部伸长型节点与框架节点板之间的相对距离不再受到螺栓孔间距的限制，可以在一定范围内自由调节来调整安装误差，因此对施工安装的精度要求相对较低，避免了螺栓连接对安装精度要求较高所带来的施工安装困难的问题； 

三、框架节点板与工字钢梁和H型钢柱之间从原来的焊缝连接改为高强螺栓连接，能够避免框架节点板与工字钢梁和H型钢柱之间的焊缝应力集中而在工字钢梁与框架节点板交界位置以及H型钢柱与框架节点板交界位置处所引起的梁端或柱端开裂问题，更有利于提高节点的低周疲劳性能以及平面外稳定性，同时还具有可拆卸和便于震后修复的功能。 

附图说明

图1～图3是传统的防屈曲支撑-梁-柱的连接构造图，其中图1是防屈曲支撑与框架之间的整体连接构造图，图2是图1的A-A剖视图，图3是防屈曲支撑节点与框架节点板之间的螺栓连接示意图；图4～图10是本发明的框架节点板构造图，其中图4是框架节点板构造正视图，图5是图4的B-B剖视图，图6是图4的C-C剖视图，图7是图4的D向视图，图8是图4的E-E剖视图，图9是图4的F-F剖视图，图10是图4的G向视图；图11～图13是本发明的端部局部伸长型节点7构造图，其中图11是支撑端部构造正视图，图12是图11的俯视图，图13是图11的H-H剖视图；图14是本发明的端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点的组装流程示意图；图15～图18是本发明的实际工程安装实例图，其中图15是本发明的实际工程安装实例主视图，图16是图15的M部位的局部放大图(中间芯板与中间节点板之间留有间隙小)，图17是本发明的实际工程安装实例主视图，图18是图17的N部位的局部放大图(中间芯板与中间节点板之间留有间隙大)。 

具体实施方式

具体实施方式一：结合图4～图14说明，本实施方式的端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，所述连接节点包括工字钢梁4和H型钢柱5，工字钢梁4的一端与H型钢柱5的一侧翼缘5-1的外表面相贴靠；所述连接节点还包括框架节点板6、端部局部伸长型节点7(防屈曲支撑)、多个第一高强螺栓10和多个第二高强螺栓11； 

所述框架节点板6的中间节点板6-1插装在端部局部伸长型节点7上的开口槽7-5内，所述端部局部伸长型节点7的两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2对称布置在所述中间节点板6-1两侧，所述中间节点板6-1上的斜面6-6与端部局部伸长型节点7上的 中间芯板7-1的相邻侧面正对且平行设置(即中间节点板6-1的斜面6-6与局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2相互垂直)，所述中间节点板6-1与所述局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2相互垂直设置，所述中间芯板7-1与所述中间节点板6-1之间留有间隙，所述中间芯板7-1和局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2均与中间节点板6-1焊接(即局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2与中间节点板6-1通过角焊缝围焊的方式焊接，中间芯板7-1和中间节点板6-1通过全熔透对接焊缝的方式焊接)，所述框架节点板6置于工字钢梁4的上翼缘4-1的上表面上，所述框架节点板6的竖直端板6-2相靠并顶紧在H型钢柱5的所述侧翼缘5-1的外表面上，所述框架节点板6与H型钢柱5之间通过多个第一高强螺栓10固接，所述框架节点板6与工字钢梁4之间通过多个第二高强螺栓11固接。 

具体实施方式二：结合图4～图10和图14说明，本实施方式所述框架节点板6包括中间节点板6-1、竖直端板6-2、水平端板6-3、水平加劲肋板6-4和竖直加劲肋板6-5； 

中间节点板6-1沿竖向设置，中间节点板6-1的上端面和下端面均为水平面，中间节点板6-1的上端面的长度小于下端面的长度，中间节点板6-1的上端面的一端与下端面的一端平齐，中间节点板6-1的上端面的另一端依次通过斜面6-6和竖直面6-7与下端面的另一端连接，中间节点板6-1上开有一个第一定位螺栓孔6-8，竖直端板6-2的下端面贴靠在水平端板6-3上，且竖直端板6-2的左端面与水平端板6-3的一端平齐，中间节点板6-1设置在水平端板6-3上并位于竖直端板6-2和水平端板6-3的中间(水平端板6-3、中间节点板6-1和竖直端板6-2三者彼此之间相互顶紧和相互垂直)，中间节点板6-1、水平端板6-3和竖直端板6-2三者彼此之间焊接(通过角焊缝彼此焊接)，竖直端板6-2上位于中间节点板6-1的两侧沿竖向各加工有多个第一螺栓连接孔6-9，每个第一螺栓连接孔6-9与一个第一高强螺栓10螺栓连接(用于框架节点板6与H型钢柱5固接)，水平端板6-3上位于中间节点板6-1的两侧沿水平端板6-3的长度方向各加工有多个第二螺栓连接孔6-10，每个第二螺栓连接孔6-10与一个第二高强螺栓11螺栓连接(用于框架节点板6与工字钢梁4固接)，水平加劲肋板6-4设置在中间节点板6-1的上端面上并与竖直端板6-2相贴靠，水平加劲肋板6-4的上端面与竖直端板6-2的上端面平齐，竖直加劲肋板6-5与中间节点板6-1的竖直面相贴靠，竖直加劲肋板6-5的外表面与水平端板6-3的另一端平齐，中间节点板6-1设置在水平加劲肋板6-4和竖直加劲肋板6-5的中间，水平加劲肋板6-4分别与中间节点板6-1和竖直端板6-2焊接(采用角焊缝焊接)，竖直加劲肋板6-5分别与中间节点板6-1和水平端板6-3焊接(采用角焊缝焊接)。如此设置，牢固可靠，施工安装简便，平面外稳定性好，同时便于震后拆卸和震后修复。其它与具体实施方式一相 同。 

具体实施方式三：结合图11～图14说明，本实施方式所述端部局部伸长型节点7(防屈曲支撑)包括一块中间芯板7-1以及两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2(用于支撑端部)；两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2对称布置于中间芯板7-1的厚度方向的两侧并与中间芯板7-1垂直设置，局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2的板长长于中间芯板7-1的板长，中间芯板7-1的长度方向的一侧面与两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2的长度方向的一侧面平齐设置，中间芯板7-1与两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2焊接，两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2长于中间芯板7-1的部分与中间芯板7-1的长度方向的另一侧面之间形成一个开口槽7-5，每块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2上开有一个第二定位螺栓孔7-3，第二定位螺栓孔7-3位于局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2长于中间芯板7-1部分的区域内。如此设置，易于安装定位，同时方便现场焊接。其它与具体实施方式一或二相同。 

具体实施方式四：结合图14说明，本实施方式所述中间芯板7-1与所述中间节点板6-1之间留有3～4mm间隙。其它与具体实施方式二或三相同。如此设置，便于现场调整安装间距，增加施工安装的可调节性。 

具体实施方式五：结合图16和图18说明，本实施方式所述中间芯板7-1与中间节点板6-1的相邻端开有单侧坡口7-4。其它与具体实施方式二相同。如此设置，方便对接焊缝连接，同时有利于提高全熔透对接焊缝的焊接质量。 

实施例：结合图15～18说明，本实施方式是将本发明安装在实际工程中的一个实施例：端部局部伸长型节点7的局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2与中间节点板6-1之间通过角焊缝焊接，中间芯板7-1与中间节点板6-1相邻一端开有单侧坡口7-4，中间芯板7-1与中间节点板6-1采用对接焊缝连接(当中间芯板7-1与中间节点板6-1的间距较大时，可以在中间芯板7-1的背面增设一块垫板9)，框架节点板6的竖直端板6-2与H型钢柱5的一侧翼缘5-1通过多个第一高强螺栓10固接，框架节点板6的水平端板6-3与工字钢梁4的上翼缘4-1通过多个第二高强螺栓11固接，且在所述一侧翼缘5-1与水平加劲肋板6-4相对应的位置以及所述上翼缘4-1与竖直加劲肋板6-5相对应的位置上各设有一加劲肋，以更好地把框架节点板6的力传递给工字钢梁4和H型钢柱5。 

如图4～图18所示，本实施方式的端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点的加工方法按照以下步骤实现： 

步骤一、把框架节点板6的中间节点板6-1插入到端部局部伸长型节点7的局部伸长 加劲肋或局部伸长芯板7-2的开口槽7-5内。为了更好的定位，增加定位角钢8，并在定位角钢8上的一个侧板上加工一长孔8-1，在定位角钢8上的另一个侧板上加工一个通孔8-2，并用定位角钢8把局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2与中间节点板6-1分别通过第三高强螺栓12初步拧紧(即：通孔8-2内和长孔8-1内各装有一个第三高强螺栓12)，并在定位角钢8上的长孔8-1内(长孔8-1与局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2平行)移动中间节点板6-1，使中间节点板6-1与中间芯板7-1之间的距离最小，然后再把定位角钢8上的第三高强螺栓12拧紧，使端部局部伸长型节点7与框架节点板6成为一整体； 

步骤二、把端部局部伸长型节点7与框架节点板6整体吊装到建筑施工现场并安装就位后，初步松开定位角钢8上的第三高强螺栓12，使框架节点板6的水平端板6-3与工字钢梁4的上翼缘4-1的上端面贴紧，彼此之间通过第二高强螺栓11固定；使框架节点板6的竖直端板6-2与H型钢柱5的一侧翼缘5-1表面贴紧，彼此之间通过第一高强螺栓10固定； 

步骤三、调整端部局部伸长型节点7的中间芯板7-1与中间节点板6-1之间的相对间距，使其满足现场焊接所需的距离要求后(当所述相对间距较大时，可以在中间芯板7-1背面增设一块垫板9，见图18)，通过点焊方式先把局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2以及中间芯板7-1与中间节点板6-1进行相对固定，然后撤除定位角钢8； 

步骤四、通过角焊缝把局部伸长加劲肋或局部伸长芯板7-2与中间节点板6-1相互进行连接，通过全熔透对接焊缝把中间芯板7-1与中间节点板6-1相互进行连接，最后完成本发明的加工及施工安装。 

Claims (5)

1.端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，所述连接节点包括工字钢梁(4)和H型钢柱(5)，工字钢梁(4)的一端与H型钢柱(5)的一侧翼缘(5-1)的外表面相贴靠；其特征在于：所述连接节点还包括框架节点板(6)、端部局部伸长型节点(7)、多个第一高强螺栓(10)和多个第二高强螺栓(11)；

所述框架节点板(6)的中间节点板(6-1)插装在端部局部伸长型节点(7)上的开口槽(7-5)内，所述端部局部伸长型节点(7)的两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)对称布置在所述中间节点板(6-1)两侧，所述中间节点板(6-1)上的斜面(6-6)与端部局部伸长型节点(7)上的中间芯板(7-1)的相邻侧面正对且平行设置，所述中间节点板(6-1)与所述局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)相互垂直设置，所述中间芯板(7-1)与所述中间节点板(6-1)之间留有间隙，所述中间芯板(7-1)和局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)均与中间节点板(6-1)焊接，所述框架节点板(6)置于工字钢梁(4)的上翼缘(4-1)的上表面上，所述框架节点板(6)的竖直端板(6-2)相靠并顶紧在H型钢柱(5)的所述侧翼缘(5-1)的外表面上，所述框架节点板(6)与H型钢柱(5)之间通过多个第一高强螺栓(10)固接，所述框架节点板(6)与工字钢梁(4)之间通过多个第二高强螺栓(11)固接。

2.根据权利要求1所述端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，其特征在于：所述框架节点板(6)包括中间节点板(6-1)、竖直端板(6-2)、水平端板(6-3)、水平加劲肋板(6-4)和竖直加劲肋板(6-5)；

中间节点板(6-1)沿竖向设置，中间节点板(6-1)的上端面和下端面均为水平面，中间节点板(6-1)的上端面的长度小于下端面的长度，中间节点板(6-1)的上端面的一端与下端面的一端平齐，中间节点板(6-1)的上端面的另一端依次通过斜面(6-6)和竖直面(6-7)与下端面的另一端连接，中间节点板(6-1)上开有一个第一定位螺栓孔(6-8)，竖直端板(6-2)的下端面贴靠在水平端板(6-3)上，且竖直端板(6-2)的左端面与水平端板(6-3)的一端平齐，中间节点板(6-1)设置在水平端板(6-3)上并位于竖直端板(6-2)和水平端板(6-3)的中间，中间节点板(6-1)、水平端板(6-3)和竖直端板(6-2)三者彼此之间焊接，竖直端板(6-2)上位于中间节点板(6-1)的两侧沿竖向各加工有多个第一螺栓连接孔(6-9)，每个第一螺栓连接孔(6-9)与一个第一高强螺栓(10)螺栓连接，水平端板(6-3)上位于中间节点板(6-1)的两侧沿水平端板(6-3)的长度方向各加工有多个第二螺栓连接孔(6-10)，每个第二螺栓连接孔(6-10)与一个第二高强螺栓(11)螺栓连接，水平加劲肋板(6-4)设置在中间节点板(6-1)的上端面上并与竖直端板(6-2)相贴靠，水平加劲肋板(6-4)的上端面与竖直端板(6-2)的上端面平齐，竖直加劲肋板(6-5)与中间节点板(6-1)的竖直面相贴靠，竖直加劲肋板(6-5)的外表面与水平端板(6-3)的另一端平齐，中间节点板(6-1)设置在水平加劲肋板(6-4)和竖直加劲肋板(6-5)的中间，水平加劲肋板(6-4)分别与中间节点板(6-1)和竖直端板(6-2)焊接，竖直加劲肋板(6-5)分别与中间节点板(6-1)和水平端板(6-3)焊接。

3.根据权利要求2所述端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，其特征在于：所述端部局部伸长型节点(7)包括一块中间芯板(7-1)以及两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)；两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)对称布置于中间芯板(7-1)的厚度方向的两侧并与中间芯板(7-1)垂直设置，局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)的板长长于中间芯板(7-1)的板长，中间芯板(7-1)的长度方向的一侧面与两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)的长度方向的一侧面平齐设置，中间芯板(7-1)与两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)焊接，两块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)长于中间芯板(7-1)的部分与中间芯板(7-1)的长度方向的另一侧面之间形成一个开口槽(7-5)，每块局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)上开有一个第二定位螺栓孔(7-3)，第二定位螺栓孔(7-3)位于局部伸长加劲肋或局部伸长芯板(7-2)长于中间芯板(7-1)部分的区域内。

4.根据权利要求2或3所述端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，其特征在于：所述中间芯板(7-1)与所述中间节点板(6-1)之间留有3～4mm间隙。

5.根据权利要求2所述端部局部伸长型防屈曲支撑-梁-柱连接节点，其特征在于：所述中间芯板(7-1)与中间节点板(6-1)的相邻端开有单侧坡口(7-4)。

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