CN104196128A - 用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点。牛腿一端连接钢梁端面，另一端与扁钢管混凝土柱矩形钢管的长边所在的侧面通过两侧的插板固定连接，钢梁和牛腿的轴线均与扁钢管混凝土柱矩形钢管的短边平行，插板一端固定连接在牛腿的翼缘上，另一端穿过扁钢管混凝土柱的槽口并与扁钢管混凝土柱固定连接。插板为钢板、T型钢或者连接成一体的U型钢；牛腿同一侧的上、下翼缘连接有一块共同的插板或者各连接有一块插板；钢梁与牛腿的翼缘焊接，钢梁与牛腿的腹板通过连接板连接。本发明能满足梁柱刚接节点的传力需求，可广泛应用于刚接连接H型钢梁与扁钢管混凝土柱，构造简单、传力明确、加工方便快捷和灌注混凝土容易。

Description

用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点
技术领域
本发明涉及一种钢梁与混凝土柱连接节点，尤其是涉及一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，可广泛应用于多高层钢结构中H型钢梁与扁钢管混凝土柱的刚接连接。
背景技术
多高层钢结构中，钢梁多为H型钢梁，钢柱多为矩形钢管混凝土柱。钢梁与钢柱的刚接连接是提供结构整体刚度和抗震性能的最基本的措施。目前常用的刚性连接节点是在钢柱对应梁翼缘的位置设置横隔板，钢梁翼缘的内力通过横隔板传递给钢柱，这种连接方式能够提供所需的刚度和强度，从而形成刚接节点。横隔板有内隔板与贯通横隔板两种，分别对应于箱型柱和冷弯成型高频焊接矩形钢管柱两种构件。
为了方便钢管柱内混凝土的浇灌，隔板上需要设置灌浆孔和透气孔，灌浆孔的直径不宜小于150mm。另外，为了节点域内力传递需要，灌浆孔对隔板的削弱不能过大，这限制了钢柱的截面宽度不能过小，截面宽度一般不小于350~400mm。
在钢结构住宅中，过大的钢柱截面会在住宅的各个功能房间的四角出现凸柱阳角，影响室内建筑使用功能。建筑设计希望将结构构件的隐藏在墙体厚度内，比如剪力墙结构。这就要求住宅内采用的钢构件截面宽度控制在180mm至300mm之间。
国家目前在大力推广建筑工业化以及住宅产业化，钢结构是较好的绿色建筑产品，抗震性能极其优越。怎样将钢结构用于住宅体系，充分发挥钢结构产业化的特性，并满足住宅建筑的功能需求，是一项非常重要且迫切的工作。
因此提出了采用扁管柱的形式，将钢箱形柱的短边尺寸尽量做小，和混凝土剪力墙厚度等同，钢箱形柱的长边尺寸则尽量做大，形成扁管柱，以满足住宅对钢结构体系提出的要求。但是，扁管柱由于截面宽度较小，为了保证顺利浇灌内部混凝土，已无法容纳横隔板，因此与钢梁的连接无法采用横隔板的形式。
基于以上技术背景，目前的隔板连接节点要求钢柱截面不能过小，而建筑功能要求钢柱截面不能过大。
发明内容
为了克服现有隔板式梁柱刚接节点与钢结构住宅较小钢柱截面的矛盾，配合扁钢管混凝土柱住宅结构体系的开发，本发明提出了一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，能满足梁柱刚接节点的传力需求，可应用于刚接连接H型钢梁与扁钢管混凝土柱，构造简单、传力明确、加工方便快捷和灌注混凝土容易。
本发明采用的技术方案是：
牛腿的一端连接在钢梁端面上，牛腿另一端与扁钢管混凝土柱矩形钢管的长边所在的侧面通过两侧的插板固定连接，钢梁和牛腿的轴线均与扁钢管混凝土柱矩形钢管的短边平行，插板一端固定连接在牛腿的翼缘上，插板另一端穿过扁钢管混凝土柱的槽口并与扁钢管混凝土柱固定连接。
所述的插板与牛腿的翼缘焊接。
所述的两侧的插板为钢板。
所述的两侧的插板均为T型钢，T型钢的翼缘与扁钢管混凝土柱的矩形钢管贴紧焊接，T型钢的腹板穿过扁钢管混凝土柱后与牛腿侧边的翼缘贴紧焊接。
所述的两侧的插板为连接成一体的U型钢，U型钢的两肢穿过扁钢管混凝土柱后与牛腿侧边的的翼缘贴紧焊接，U型钢的中间部与扁钢管混凝土柱的矩形钢管贴紧焊接。
所述的牛腿同一侧的上、下翼缘连接有一块共同的插板或者各连接有一块插板。
所述的钢梁与牛腿的翼缘之间焊接，所述钢梁与牛腿的腹板之间通过连接板连接。
所述的连接板用高强螺栓分别固定连接到钢梁腹板与牛腿腹板上。
所述的钢梁与牛腿均为H型钢梁。
所述的扁钢管混凝土柱是由矩形钢管内部浇筑混凝土形成，矩形钢管的长边与短边比值为1～5。
本发明的有益效果为：
本发明的节点构造加工简单，由于都是矩形零部件，不用组装内隔板，不需要电渣焊，与传统的箱形柱相比，加工制作难度和成本大幅降低。
由于扁钢管混凝土内没有内隔板，插板是竖向设置的，所以混凝土的浇灌非常顺利，不受任何影响。
本发明节点可广泛应用于钢结构住宅、公寓等居住建筑中截面宽度较小的扁钢管钢管混凝土柱与钢梁的连接节点中。
附图说明
图1是本发明插板为钢板的平面图。
图2是本发明插板为T型钢的平面图。
图3是本发明插板为U型钢的平面图。
图4是本发明钢梁上下翼缘各有一块插板的立面图。
图5是本发明钢梁上下翼缘有一块共同的插板的立面图。
图中：1、扁钢管混凝土柱，2、焊缝，3、插板，4、钢梁，5、混凝土，6、T型钢，7、U型钢，8、连接板，9、对接焊缝，10、高强螺栓，11、牛腿。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～图3所示，本发明包括：牛腿11的一端连接在钢梁4端面上，牛腿11另一端与扁钢管混凝土柱1矩形钢管的长边所在的侧面通过两侧的插板3固定连接，钢梁4和牛腿8的轴线均与扁钢管混凝土柱1矩形钢管的短边平行，插板3一端固定连接在牛腿11的翼缘上，插板3另一端穿过扁钢管混凝土柱1的槽口并与扁钢管混凝土柱1固定连接。扁钢管混凝土柱1上开设贯穿的槽口，两侧插板3穿过槽口并与扁钢管混凝土柱焊接，如图1～图5所示的焊缝2。
实施例1：如图1所示，优选地，两侧的插板3为钢板，分别焊接在牛腿11和扁钢管混凝土柱1上加固。
实施例2：如图2所示，优选地，两侧的插板3均为T型钢6，使得插板与钢柱的整体性更好。T型钢6的翼缘与扁钢管混凝土柱1的矩形钢管贴紧焊接，T型钢6的腹板穿过扁钢管混凝土柱1后与牛腿11侧边的翼缘贴紧焊接。
实施例3：如图3所示，优选地，两侧的插板3为连接成一体的U型钢7，使得插板与钢柱的整体性更好。U型钢7的两肢穿过扁钢管混凝土柱1后与牛腿11侧边的翼缘贴紧焊接，U型钢7的中间部与扁钢管混凝土柱1的矩形钢管贴紧焊接。
实施例4：如图4所示，优选地，牛腿11同一侧的上、下翼缘各连接有一块插板3。
实施例5：如图5所示，优选地，牛腿11同一侧的上、下翼缘连接有一块共同的插板3。
优选地，钢梁4与牛腿11的翼缘之间焊接，如图1～图5的对接焊缝9，钢梁4与牛腿11的腹板之间通过连接板8连接，连接板8用于抗剪切力，连接板8用高强螺栓10分别固定连接到钢梁4腹板与牛腿11腹板上。
钢梁4腹板在与扁钢管混凝土柱1连接处设有用于抗剪切力的连接板8。连接板8通过高强螺栓或者螺栓与焊接结合的方式固定连接在钢梁4腹板上。
插板3与牛腿11的翼缘焊接，如图1所示的焊缝2。
钢梁4与牛腿11均为H型钢梁。扁钢管混凝土柱1是由矩形钢管内部浇筑混凝土5形成，矩形钢管的长边与短边比值为1～5。
本发明的工作原理如下：
本发明钢梁端部传递的弯矩表现为上下翼缘的轴力，因为扁钢管柱截面宽度较小，内部不能设置隔板，该轴力只能通过两侧插板传递。由于扁钢管混凝土柱截面长边尺寸大于钢梁宽度，两侧插板只能通过扁钢管混凝土柱的柱身开槽口插入并与扁钢管混凝土柱焊接。通过牛腿将钢梁的内力传递到插板，插板通过焊缝锚固在扁钢管混凝土柱上，将内力传递到扁钢管柱混凝土柱，为节点提供必需的刚度和强度。
钢梁端部传递的剪力通过钢梁腹板与牛腿腹板之间的连接板的高强度连接传递，进行抗剪。
插板如果采用钢板的形式，钢板端部需要与扁钢管混凝土柱的柱壁板焊接牢固，插板受力时，与扁钢管混凝土柱壁板以及内部混凝土共同受力，充分发挥混凝土的承压能力，节点性能优越。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1. 一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：牛腿（11）的一端连接在钢梁（4）端面上，牛腿（11）另一端与扁钢管混凝土柱（1）矩形钢管的长边所在的侧面通过两侧的插板（3）固定连接，钢梁（4）和牛腿（8）的轴线均与扁钢管混凝土柱（1）矩形钢管的短边平行，插板（3）一端固定连接在牛腿（11）的翼缘上，插板（3）另一端穿过扁钢管混凝土柱（1）的槽口并与扁钢管混凝土柱（1）固定连接。
2. 根据权利要求1所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的插板（3）与牛腿（11）的翼缘焊接。
3. 根据权利要求1所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的两侧的插板（3）为钢板。
4. 根据权利要求1所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的两侧的插板（3）均为T型钢，T型钢的翼缘与扁钢管混凝土柱（1）的矩形钢管贴紧焊接，T型钢的腹板穿过扁钢管混凝土柱（1）后与牛腿（11）侧边的翼缘贴紧焊接。
5. 根据权利要求1所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的两侧的插板（3）为连接成一体的U型钢，U型钢的两肢穿过扁钢管混凝土柱（1）后与牛腿（11）侧边的的翼缘贴紧焊接，U型钢的中间部与扁钢管混凝土柱（1）的矩形钢管贴紧焊接。
6. 根据权利要求1～5所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的牛腿（11）同一侧的上、下翼缘连接有一块共同的插板（3）或者各连接有一块插板（3）。
7. 根据权利要求1～5所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的钢梁（4）与牛腿（11）的翼缘之间焊接，所述钢梁（4）与牛腿（11）的腹板之间通过连接板（8）连接。
8. 根据权利要求7所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的连接板（8）用高强螺栓（10）分别固定连接到钢梁（4）腹板与牛腿（11）腹板上。
9. 根据权利要求1～8所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的钢梁（4）与牛腿（11）均为H型钢梁。
10. 根据权利要求1～8所述的一种用于钢梁与扁钢管混凝土柱连接的插板式节点，其特征在于：所述的扁钢管混凝土柱（1）是由矩形钢管内部浇筑混凝土（5）形成，矩形钢管的长边与短边比值为1～5。
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