CN103835374A - 新型方钢管柱-h型钢梁拼接外套筒式连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，主要由方钢管柱、U型拼接外套板、高强螺栓、高强穿芯螺栓、拼接盖板、悬臂H型钢短梁、H型钢梁、塞焊孔、外翻耳板和穿芯螺栓孔组成。构造简单,施工方便，具有较好的抗震性能，简化了现场施工阶段的工序，简单易行，有效的提高了施工生产效率，缩短了工期，节约工程造价成本。

Description

新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，一种适用于多高层钢框架结构方钢管柱与H型钢梁的连接方法，是一种新型外套钢板式节点的改进形式，具体为一种新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法。 
背景技术
我国方钢管柱-H型钢梁的节点连接形式多采用设置隔板来加强节点的刚度，主要的形式有内隔板式、隔板贯通式以及外隔板式等。内隔板式节点只有当管柱尺寸较大时才适合采用，因为当管柱边长较小时，不仅焊接困难，而且将妨碍管内混凝土的浇筑，此外，梁翼缘与内隔板在柱壁同一处两侧需施加熔透焊缝，钢材经历两次热加工，会产生较大的焊接残余应力，使得节点处的钢材容易产生分层或脆性破坏，最后，这种节点还存在隔板与梁翼缘对中的问题。隔板贯通式节点需要将方钢管柱在H型钢梁上下翼缘相应位置处截断，焊接隔板后，钢梁重新与方钢管柱焊接，节点施工复杂，焊缝比较集中，也存在影响柱内混凝土浇筑的问题，特别是当结构倾覆力矩较大时，可能会使柱子一侧受拉，此时柱与隔板间的焊缝将处于三向受拉应力状态。外隔板式节点需要足够大的水平隔板以保证节点的强度，用钢量比内隔板大，同时，边角柱节点的水平隔板不仅妨碍墙板的安装，而且使得室内角部有凸角，影响建筑观感。此外，我国对新型套板式节点的研究也有一些，采用在矩形管柱上焊接连接板、外套钢板和内套钢板，然后再通过螺栓连接的方法，采用这样的方法连接可靠，通过在节点核心区套装组合钢管，以此来增强节点核心区刚度，防止节点局部屈曲，避免因未设置内隔板而引起的平面外变形较大的问题。同时，采用柱壁加厚的方式，实现梁塑性铰外移，节点具有较好的抗震性能，而且套板式节点不影响钢管内混凝土的浇筑。但是目前已有的套板式节点，施工工序相对较为复杂，并且焊接的部件较多，比较费时费工，内套板需采用热弯工艺，加工成本较高，内置定位困难，外套板式采用T型件连接钢梁时，现场螺栓安装时在操作工艺上比较困难，会影响施工进度。 
发明内容
本发明根据上述现有技术中存在的不足，提供一种新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法。 
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是： 
一种新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，主要由方钢管柱、U型拼接外套板、高强螺栓、高强穿芯螺栓、拼接盖板、悬臂H型钢短梁、H型钢梁、塞焊孔、外翻耳板和穿芯螺栓孔组成，所述的方钢管柱有若干组其中一组相对管壁上设有相应的穿芯螺栓孔，U型拼接外套板上也设有相应的穿芯螺栓孔和塞焊孔，U型拼接外套板通过高强穿芯螺栓和焊缝与方钢管柱连接，悬臂H型钢短梁与带有穿芯螺栓孔的一组相对U型拼接外套板面上采用栓焊混合连接的方式，U型拼接外套板上仅设有塞焊孔的那一组相对U型拼接外套板的板面与悬臂H型钢短梁采用全焊连接方式，悬臂H型钢短梁的外端与H型钢梁拼接，对接缝处有拼接盖板，拼接盖板与H型钢梁、悬臂H型钢短梁之间均采用高强螺栓连接。
所述的U型拼接外套板包括外翻耳板，U型拼接外套板的顶底面通过角焊缝与方钢管柱外壁连接，所在外翻耳板的一组方钢管柱的相对面通过高强穿芯螺栓与方钢管柱外壁连接，同时，U型拼接外套板的切角部分采用坡口焊连接，另一组方钢管相对面，U型拼接外套板通过塞焊缝与方钢管柱外壁连接。 
所述的带有外翻耳板的一组方钢管柱相对面的悬臂H型钢短梁的腹板嵌入两块外翻耳板拼接缝处并通过高强螺栓连接并夹紧固定，上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板连接。 
所述的不带外翻耳板的一组方钢管柱相对面的悬臂H型钢短梁的腹板通过双面角焊缝与U型拼接外套板连接，上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板连接。 
所述的拼接盖板位于H型钢梁和悬臂H型钢短梁的上、下翼缘顶底面和腹板两侧接缝处。 
所述的H型钢梁和悬臂H型钢短梁均为4根。 
所述的方钢管柱包括冷弯方钢管柱和热轧方钢管柱。 
所述的H型钢梁和悬臂H型钢短梁包括热轧H型钢梁和焊接H型钢梁。 
本发明的有益效果是：新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接节点与隔板类节点比较,避免了设置内隔板施工困难的问题,解决了设置贯通式隔板需要切割柱壁的问题，保持了柱的连续性和整体性，不影响方钢管柱的外缘尺寸，构造简单,施工方便，同时不影响方钢管柱内混凝土的浇注；从设计层面来说，该新型梁柱节点继承了现有的关于节点域的设计理论和设计方法，实现了梁柱节点的刚性连接，而且，如果将梁柱的栓焊混接与梁段高强螺栓拼接整体考虑时，由于高强螺栓拼接的滑移会影响节点的刚度，所以带悬臂梁段拼接的节点需要考虑其半刚性；通过拼接外套板对柱壁进行加厚，增强了节点刚度，易于实现塑性铰的外移，满足设计中“强节点，弱构件”的要求，从而节点具有较好的抗震性能；节点构件由工厂生产加工后，可直接运送至工程施工现场进行组装拼接, 无需现场焊接,简化了现场施工阶段的工序，简单易行，有效的提高了施工生产效率，缩短了工期，节约工程造价成本。 
附图说明
图1为本发明的结构示意图； 
图2为本发明的左视图；
图3为本发明的U型拼接外套板结构示意图；
图4为本发明的结构示意图1—1剖面图；
图5为本发明的U型拼接外套板的开孔示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明。 
如图1至图5所示，本发明是一种新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，主要由方钢管柱1、U型拼接外套板2、高强螺栓3、高强穿芯螺栓4、拼接盖板5、悬臂H型钢短梁6、H型钢梁7、塞焊孔8、外翻耳板9和穿芯螺栓孔10组成，所述的方钢管柱1有若干组其中一组相对管壁上设有相应的穿芯螺栓孔10，U型拼接外套板2上也设有相应的穿芯螺栓孔10和塞焊孔8，U型拼接外套板2通过高强穿芯螺栓4和焊缝与方钢管柱1连接，悬臂H型钢短梁6与带有穿芯螺栓孔10的一组相对U型拼接外套板2面上采用栓焊混合连接的方式，U型拼接外套板2上仅设有塞焊孔8的那一组相对U型拼接外套板2的板面与悬臂H型钢短梁6采用全焊连接方式，悬臂H型钢短梁6的外端与H型钢梁7拼接，对接缝处有拼接盖板5，拼接盖板5与H型钢梁7、悬臂H型钢短梁6之间均采用高强螺栓3连接。U型拼接外套板2包括外翻耳板9，U型拼接外套板2的顶底面通过角焊缝与方钢管柱1外壁连接，所在外翻耳板9的一组方钢管柱1的相对面通过高强穿芯螺栓4与方钢管柱1外壁连接，同时，U型拼接外套板2的切角部分采用坡口焊连接，另一组方钢管柱1相对面，U型拼接外套板2通过塞焊缝与方钢管柱1外壁连接。带有外翻耳板9的一组方钢管柱1相对面的悬臂H型钢短梁6的腹板嵌入两块外翻耳板9拼接缝处并通过高强螺栓3连接并夹紧固定，上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板2连接。不带外翻耳板9的一组方钢管柱1相对面的悬臂H型钢短梁6的腹板通过双面角焊缝与U型拼接外套板2连接，上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板2连接。拼接盖板5位于H型钢梁7和悬臂H型钢短梁6的上、下翼缘顶底面和腹板两侧接缝处。H型钢梁7和悬臂H型钢短梁6均为4根。方钢管柱1包括冷弯方钢管柱和热轧方钢管柱。H型钢梁7和悬臂H型钢短梁6包括热轧H型钢梁和焊接H型钢梁。 
本发明的工作过程步骤如下：（1）根据方钢管柱1和悬臂H型钢短梁6的截面尺寸设计矩形钢板尺寸和切角尺寸并加工成U型拼接外套板2，切角可用线切割切割加工；（2）将U型拼接外套板2按照柱中心预拼装在方钢管柱1上并在节点域处定位，综合考虑悬臂H型钢短梁6腹板嵌入外翻耳板9缝隙处的间距，待定位准确后，对U型拼接外套板2和方钢管柱1同时钻穿芯螺栓孔10；（3）取下U型拼接外套板2，并对其钻塞焊孔8，之后将U型拼接外套板2拼装在方钢管柱1上安装高强穿芯螺栓4；（4）在U型拼接外套板2上下端通过角焊缝与方钢管柱1外壁焊接连接，外翻耳板2顶底处一小段切角部分的拼接处通过坡口焊在柱壁上焊接，塞焊孔8对应位置进行塞焊；（5）将悬臂H型钢短梁6腹板插入外翻耳板9缝中并进行定位，待定位准确无误后对外翻耳板9与悬臂H型钢短梁6腹板同时钻孔，同时通过高强螺栓3将外翻耳板9与悬臂H型钢短梁6腹板连接，悬臂H型钢短梁6的上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板2连接；（6）在U型拼接外套板2另两相对面，悬臂H型钢短梁6腹板通过双面角焊缝与U型拼接外套板2连接，悬臂H型钢短梁6的上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板2连接；（7）在工程施工现场，通过拼接盖板5和高强螺栓3将悬臂H型钢短梁6与H型钢梁7拼接连接。 

Claims (8)

1.一种新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，主要由方钢管柱、U型拼接外套板、高强螺栓、高强穿芯螺栓、拼接盖板、悬臂H型钢短梁、H型钢梁、塞焊孔、外翻耳板和穿芯螺栓孔组成，其特征在于：所述的方钢管柱有若干组其中一组相对管壁上设有相应的穿芯螺栓孔，U型拼接外套板上也设有相应的穿芯螺栓孔和塞焊孔，U型拼接外套板通过高强穿芯螺栓和焊缝与方钢管柱连接，悬臂H型钢短梁与带有穿芯螺栓孔的一组相对U型拼接外套板面上采用栓焊混合连接的方式，U型拼接外套板上仅设有塞焊孔的那一组相对U型拼接外套板的板面与悬臂H型钢短梁采用全焊连接方式，悬臂H型钢短梁的外端与H型钢梁拼接，对接缝处有拼接盖板，拼接盖板与H型钢梁、悬臂H型钢短梁之间均采用高强螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，其特征在于：所述的U型拼接外套板包括外翻耳板，U型拼接外套板的顶底面通过角焊缝与方钢管柱外壁连接，所在外翻耳板的一组方钢管柱的相对面通过高强穿芯螺栓与方钢管柱外壁连接，同时，U型拼接外套板的切角部分采用坡口焊连接，另一组方钢管相对面，U型拼接外套板通过塞焊缝与方钢管柱外壁连接。
3.根据权利要求1所述的新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，其特征在于：所述的带有外翻耳板的一组方钢管柱相对面的悬臂H型钢短梁的腹板嵌入两块外翻耳板拼接缝处并通过高强螺栓连接并夹紧固定，上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板连接。
4.根据权利要求1所述的新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，其特征在于：所述的不带外翻耳板的一组方钢管柱相对面的悬臂H型钢短梁的腹板通过双面角焊缝与U型拼接外套板连接，上下翼缘通过全熔透单面坡口焊与U型拼接外套板连接。
5.根据权利要求1所述的新型方钢管柱-H型钢梁拼接套筒式连接方法，其特征在于：所述的拼接盖板位于H型钢梁和悬臂H型钢短梁的上、下翼缘顶底面和腹板两侧接缝处。
6.根据权利要求1所述的新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，其特征在于：所述的H型钢梁和悬臂H型钢短梁均为4根。
7.根据权利要求1所述的新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，其特征在于：所述的方钢管柱包括冷弯方钢管柱和热轧方钢管柱。
8.根据权利要求1所述的新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式连接方法，其特征在于：所述的H型钢梁和悬臂H型钢短梁包括热轧H型钢梁和焊接H型钢梁。
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