CN102677782B - 一种铸钢节点的连接结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

一种铸钢节点的连接结构及其连接方法，利用建筑结构胶连接铸钢节点和钢管，铸钢节点设有连接轴，铸钢节点与钢管连接时，连接轴伸入钢管，连接轴与钢管内壁之间构成注胶间隙，铸钢节点与钢管连接时，注入建筑结构胶至注胶间隙，待建筑结构胶完成固化后，完成整个连接过程。本发明中，加在铸钢节点与钢管连接结构上的外力由整个注胶间隙中的建筑结构胶共同承担，受力更合理，本发明简单易实现，建筑结构胶的强度、注胶间隙的大小均可根据需要灵活调整，具有良好的适应性。

Description

一种铸钢节点的连接结构及其连接方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及铸钢节点等预制钢构件与其连接构件间的连接，为一种铸钢节点的连接结构及其连接方法。

背景技术

铸钢节点形式灵活多样，受力工作性能安全可靠，越来越受到工程界的关注。近些年在大跨度空间结构中，对受力大、构造复杂的联接部位纷纷采用了铸钢节点，取得了良好的技术经济效益。

目前工程应用中铸钢节点常与钢管相接形成整个受力框架，由于铸造工艺的限制，铸钢节点通常壁厚较大，出于美观上的考虑，节点分肢与连接钢管通常以外径相同的方式连接，保持外表平整光滑，这样保证了联结点的美观，但也增加了连接的难度。目前铸钢节点的连接方式主要为螺栓连接和焊缝连接，螺栓连接在其连接缝隙处容易有腐蚀的发生，从而造成连接失效，而且普通螺栓连接在长期动载作用下的螺栓松动，高强螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形等都限制了螺栓连接的应用推广。焊缝连接以施工方便，施工成本低、速度快等优点正广泛应用于钢结构领域，但是焊接方式依然有其不足：由于高温作用在焊缝附近形成热影响区，钢材的金相组织和机械性能发生变化，材质易变脆；焊接残余应力使结构发生脆性破坏的可能性增大，并降低压杆稳定承载力，同时残余变形还会使构件尺寸和形状发生变化等。为解决这两种连接方式的不足，本发明提出了一种新型的利用建筑结构胶连接铸钢节点等钢结构预制构件与其连接构件的方法。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有铸钢节点等钢结构预制构件与其连接构件间的连接不稳定，受力点易受外力影响断裂变形，需要一种能够提供稳定连接承载力的连接方式，保证铸钢节点与钢管的稳固连接。

本发明的技术方案为：一种铸钢节点的连接结构，将铸钢节点与钢管连接，铸钢节点与钢管连接接触的端面为连接端面，连接端面上设有连接轴，铸钢节点与钢管连接时，连接轴伸入钢管，连接轴包括粘贴部和定位部，其中粘贴部尺寸小于钢管内孔尺寸，粘贴部至少在两端设有定位部，一端的定位部固定在连接端面上，另一端定位部悬空，定位部与钢管内孔间隙配合，铸钢节点与钢管连接时，粘贴部、定位部、钢管内壁之间构成的空间为注胶间隙，对应注胶间隙在钢管的管壁上设气孔和有注胶入口。

作为优选方式，气孔设置在钢管与连接端面的连接处，钢管与铸钢节点接触时，连接端面封闭气孔。

进一步的，粘贴部与定位部之间设有过渡连接部，实现粘贴部与定位部表面平滑过渡连接。

上述一种铸钢节点的连接结构的连接方法，利用建筑结构胶连接铸钢节点和钢管，铸钢节点与钢管连接时，连接轴伸入钢管，定位部用于钢管与铸钢节点的连接位置定位，当连接轴的伸入形成注胶间隙，将气孔设置于钢管的管壁上方，从注胶入口处注入建筑结构胶至注胶间隙，直至胶水从气孔溢出后，封闭气孔，待建筑结构胶达到自身的固化时间和固化条件，完成固化后，完成整个连接过程；其中建筑结构胶根据铸钢节点和钢管的连接强度要求选择。

气孔设置在钢管与连接端面的连接处，建筑结构胶注入注胶间隙，待建筑结构胶从气孔溢出后，推动钢管，使其与连接端面紧密贴合，封闭气孔。

进一步的，铸钢节点和钢管连接时，注胶入口设置在钢管的管壁下侧。

胶水由钢管下侧施加压力注入，可方便填满整个空腔，避免胶水填充不实，出现连接间隙形成薄弱点。

在传统的连接方式中，焊缝连接中两个连接构件的接触面大小完全取决于钢管横截面面积，接触面积小，受力大；且焊缝易形成焊接缺陷，是整个连接整体中的最薄弱环节。螺栓连接接触面只依靠螺栓直径，连接件局部压力大，容易形成冲剪破坏或局部压坏。与焊缝连接或螺栓连接相比，本发明中两个连接件间的接触面积可根据需要自由扩大，在钢管不变动的情况下，增长连接轴即可，还可在增长的粘贴部上增加定位部，加强钢管的连接强度。本发明中，加在铸钢节点与钢管连接结构上的外力由整个注胶间隙中的建筑结构胶共同承担，受力更合理，本发明连接结构和连接方法简单易实现，建筑结构胶的强度、注胶间隙的大小均可根据需要灵活调整，具有良好的适应性。

附图说明

图1为本发明的连接结构，显示了铸钢节点及钢管的结构剖面图。

图2为本发明连接方法中，注入胶水前钢管与铸钢节点的定位图。

图3为图2中气孔部分的局部放大图。

图4为本发明连接方法中，布满胶水后，胶水从气孔溢出的示意图。

图5为本发明连接过程完成后的连接结构剖面图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行说明。

铸钢节点及钢管的预加工剖面图如图1所示，本发明的连接结构用于将铸钢节点1与钢管2连接，铸钢节点1与钢管2连接接触的端面为连接端面9，连接端面9上设有连接轴3，铸钢节点1与钢管2连接时，连接轴3伸入钢管2，连接轴3包括粘贴部4和定位部5，其中粘贴部4尺寸小于钢管2内孔尺寸，粘贴部4至少在两端设有定位部5，一端的定位部5固定在连接端面9上，另一端定位部5悬空，定位部5与钢管2内孔间隙配合，铸钢节点1与钢管2连接时，粘贴部4、定位部5、钢管2内壁之间构成的空间为注胶间隙10，对应注胶间隙10在钢管2的管壁上设气孔7和有注胶入口8。

气孔7用于灌胶时的透气，否则注胶空隙内的空气无法排出，建筑结构胶灌不进去。气孔7的形状结构没有特别要求，只要能排气，最后能封死即可。本发明优选气孔7设置在钢管2与连接端面9的连接处，钢管2与铸钢节点1接触时，连接端面9封闭气孔7。这样无需额外的封闭结构或封闭措施。

进一步的，粘贴部4与定位部5之间设有过渡连接部6，实现粘贴部4与定位部5表面平滑过渡连接。定位部5与粘帖部4之间有高差，使得连接轴推进后能留下空隙用来注胶，定位部5和粘贴部4的连接面是垂直地直接连接，还是之间通过圆弧、梯面进行过渡连接均可以，过渡面可以使得建筑结构胶更均匀的填充注胶间隙，尤其是对于气孔7设置在钢管2与连接端面9的连接处这种情况，在建筑结构胶的注入过程中，过渡连接部6可以使胶水均匀填充注胶间隙，再达到气孔7处溢出。

本发明的连接轴3可以根据连接强度的要求设置长度，定位部5至少设置两个可以保证钢管2连接的时精确定位，不会上下晃动，在连接轴3比较长的情况下也可以增加定位部5，增加连接强度。

本发明铸钢节点的连接结构的连接方法，利用建筑结构胶连接铸钢节点1和钢管2，这里建筑结构胶为现有产品，常用于构件的加固、锚固、粘接、修补等，不同的结构胶有不同的固化时间和固化条件，胶水出厂会有说明，本发明中根据实际铸钢节点1和钢管2的连接强度要求选择即可。铸钢节点1与钢管2连接时，连接轴3伸入钢管2，定位部5用于钢管2与铸钢节点1的连接位置定位，当连接轴3的伸入形成注胶间隙10，将气孔7设置于钢管2的管壁上方，从注胶入口8处注入建筑结构胶至注胶间隙10，直至胶水从气孔7溢出后，封闭气孔7，待建筑结构胶达到自身的固化时间和固化条件，完成固化后，完成整个连接过程。

作为优选方式，气孔7设置在钢管2与连接端面9的连接处，注胶入口8设置在钢管2的管壁下侧。铸钢节点1和钢管2连接时，钢管2与连接端面9先不闭合，定位部5将钢管2位置定位，从注胶入口8处注入结构胶至注胶间隙10，待建筑结构胶从上方的气孔7溢出后，推动钢管2，使其与连接端面9紧密贴合，封闭气孔7。待建筑结构胶固化满足强度要求后，完成整个连接过程。

作为优选方式，注胶入口2设置在钢管2下侧，钢管2与连接端面9连接处的上侧管壁设置气孔7，结构胶从钢管2下方注入注胶间隙10，待胶水从钢管2上侧的气孔7溢出后，推动钢管2，使其与连接端面9紧密贴合。

下面通过具体实施方式来说明本发明。以截面为圆形的钢管为例，铸钢节点1与钢管2外径一致，连接轴3的定位部5外径与钢管2的内径一致，粘贴部4的外径略小于钢管2的内径，以使两者之间形成注胶间隙10；过渡圆弧部6连接定位部5和粘贴部4，使定位部5和粘贴部4的外径通过圆弧过渡。钢管2与连接端面9连接处的管壁上侧开有气孔7，钢管2对应连接轴3的粘贴部4的部位，在下方开设注胶入口8，注胶后结构胶可以沿气孔7由注胶间隙10溢出到钢管2的连接端处。具体的连接步骤为：

(1)首先将钢管2套到铸钢节点1上的连接轴3上，因连接轴3两端的定位部5外径与钢管2内径相同，可轻易将钢管定位固定，并且留下粘贴部4与钢管2间的间隙，钢管2与连接端面9先不闭合，此时气孔7可自由透气，如图2、3所示；

(2)从钢管2下侧的注胶入口8向注胶间隙10注入建筑结构胶，填充满注胶间隙10，如图4所示，当注胶间隙10充满胶水后，胶水即从钢管2上侧的气孔7中溢出，由下侧注胶直至上侧气孔有溢出的注胶方式，可以保证建筑结构胶充分填满注胶间隙10。

(3)当胶水从气孔7溢出后，推动钢管2，使其与铸钢节点1的连接端面9紧密贴合，如图5所示，此时整个注胶间隙10均已密布胶水，待胶水固化满足强度要求后，整个连接过程即完成。

得到的铸钢节点1与钢管2的连接稳定，整个连接轴所在区域均为连接受力部，相比以往的焊接、螺栓固定，本发明方法不存在形变、受力点有限等问题，能够有效保证铸钢节点与钢管的连接，且不影响连接外观。

Claims (6)

1.一种铸钢节点的连接结构，将铸钢节点（1）与钢管（2）连接，其特征是铸钢节点（1）与钢管（2）连接接触的端面为连接端面（9），连接端面（9）上设有连接轴（3），铸钢节点（1）与钢管（2）连接时，连接轴（3）伸入钢管（2），连接轴（3）包括粘贴部（4）和定位部（5）,其中粘贴部（4）尺寸小于钢管（2）内孔尺寸，粘贴部（4）至少在两端设有定位部（5），一端的定位部（5）固定在连接端面（9）上，另一端定位部（5）悬空，定位部（5）与钢管（2）内孔间隙配合，铸钢节点（1）与钢管（2）连接时，粘贴部（4）、定位部（5）、钢管（2）内壁之间构成的空间为注胶间隙（10），对应注胶间隙（10）在钢管（2）的管壁上设气孔（7）和有注胶入口（8）。

2.根据权利要求1所述的一种铸钢节点的连接结构，其特征是气孔（7）设置在钢管（2）与连接端面（9）的连接处，钢管（2）与铸钢节点（1）接触时，连接端面（9）封闭气孔（7）。

3.根据权利要求1或2所述的一种铸钢节点的连接结构，其特征是粘贴部（4）与定位部（5）之间设有过渡连接部（6），实现粘贴部（4）与定位部（5）表面平滑过渡连接。

4.如权利要求1所述的一种铸钢节点的连接结构的连接方法,其特征是利用建筑结构胶连接铸钢节点（1）和钢管（2），铸钢节点（1）与钢管（2）连接时，连接轴（3）伸入钢管（2），定位部（5）用于钢管（2）与铸钢节点（1）的连接位置定位，当连接轴（3）的伸入形成注胶间隙（10）时，将气孔（7）设置于钢管（2）的管壁上方，从注胶入口（8）处注入建筑结构胶至注胶间隙（10），直至建筑结构胶从气孔（7）溢出后，封闭气孔（7），待建筑结构胶达到自身的固化时间和固化条件，完成固化后，完成整个连接过程；其中建筑结构胶根据铸钢节点（1）和钢管（2）的连接强度要求选择。

5.根据权利要求4所述的一种铸钢节点的连接结构的连接方法,其特征是气孔（7）设置在钢管（2）与连接端面（9）的连接处，建筑结构胶注入注胶间隙（10），待建筑结构胶从气孔（7）溢出后，推动钢管（2），使其与连接端面（9）紧密贴合，封闭气孔（7）。

6.根据权利要求4或5所述的一种铸钢节点的连接结构的连接方法,其特征是铸钢节点（1）和钢管（2）连接时，注胶入口（8）设置在钢管（2）的管壁下侧。

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