CN104863269B - 一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点 - Google Patents

Abstract

一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点,它属于一种建筑结构构件，特别涉及一种钢结构连接节点，包括波浪腹板钢结构主梁、波浪腹板钢结构次梁和节点螺栓连接构造。主梁与次梁采用平接连接方式，主梁上翼缘板顶面与次梁上翼缘板顶面齐平。在主次梁连接部位设置翼缘板连接板，将次梁翼缘板与连接板用高强螺栓连接，以传递次梁弯矩。在连接部位处主梁波浪腹板开设竖向条形孔并焊接节点板，次梁波浪腹板端部采用平腹板与节点板采用高强螺栓连接。本发明中的波浪腹板沿着波折方向具有较小的抗压刚度，几乎不承受法向力，避免了轴向荷载作用下的屈曲；垂直于波折方向具有较大的侧向刚度，竖向荷载作用下钢梁整体抗弯和抗剪承载力明显提高。

Description

一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点

技术领域

本发明属于一种建筑结构构件，特别涉及一种钢结构主次梁刚接节点。

背景技术

波浪腹板工字形钢梁由冷轧成型的波浪形腹板与平翼缘板通过高频焊接而成。钢腹板沿着波折方向具有较小的抗压刚度，几乎不承受法向力，避免了轴向荷载作用下的屈曲；垂直于波折方向具有较大的侧向刚度，竖向荷载作用下钢梁整体抗弯和抗剪承载力明显提高。波浪腹板工字形钢梁相对于传统工字形钢梁，具有较高的材料利用效率和更优良的力学性能，实际工程应用中能够大幅度减少结构用钢量。

波浪腹板工字形钢梁目前主要用于工业建筑，在部分桥梁中也有涉及。波浪腹板工字形钢梁的力学性能优势同样也适用于民用建筑，尤其是大跨度的公用建筑。为了推广其在民用建筑中的应用，本发明提出了一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点形式。这种连接形式将波浪腹板钢结构主梁和次梁采用刚接形式连接起来，能够将次梁的弯矩和剪力有效传递给主梁；同时节点形式简捷，布置灵活，力学性能优越，施工方便，具有较好的综合经济效益。

发明内容

为了在民用建筑中推广波浪腹板工字形钢梁，发挥其力学性能优势，降低用钢量以提高经济性能，本发明提供了一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点，包括主梁、次梁Ⅰ、次梁Ⅱ、上翼缘连接板、下翼缘连接板和腹板连接板。所述主梁包括两块相互平行的主梁上翼缘板和主梁下翼缘板。所述主梁上翼缘板和主梁下翼缘板之间是主梁波浪腹板。所述主梁波浪腹板上开有“倒T”型孔。所述次梁Ⅰ包括两块相互平行的次梁Ⅰ上翼缘板和次梁Ⅰ下翼缘板。所述次梁Ⅰ上翼缘板和次梁Ⅰ下翼缘板之间是次梁Ⅰ波浪腹板。所述次梁Ⅰ波浪腹板的一端是次梁Ⅰ平腹板。所述次梁Ⅱ包括两块相互平行的次梁Ⅱ上翼缘板和次梁Ⅱ下翼缘板。所述次梁Ⅱ上翼缘板和次梁Ⅱ下翼缘板之间是次梁Ⅱ波浪腹板。所述次梁Ⅱ波浪腹板的一端是次梁Ⅱ平腹板。所述次梁Ⅰ和次梁Ⅱ分别位于所述主梁上的“倒T”型孔的两端。所述上翼缘连接板位于主梁上翼缘板的上方，其两端分别连接次梁Ⅰ上翼缘板和次梁Ⅱ上翼缘板。所述下翼缘连接板穿过“倒T”型孔的平行段。所述下翼缘连接板的两端分别连接次梁Ⅰ下翼缘板和次梁Ⅱ下翼缘板。所述腹板连接板穿过“倒T”型孔的垂直段。所述腹板连接板的两端分别连接次梁Ⅰ平腹板和次梁Ⅱ平腹板。

值得说明的，发明的主要内容是波浪腹板工字形钢主梁和次梁的刚接连接形式。在主次梁连接部位设置翼缘板连接板，将次梁翼缘板与连接板用高强螺栓连接，以传递次梁弯矩。主梁和次梁的上翼缘板齐平，因此上翼缘连接板直接与次梁采用螺栓连接。主梁和次梁下翼缘板不在同一高度上，将翼缘连接板穿过并焊接在主梁波浪腹板上，然后再与次梁翼缘采用高强螺栓连接。同时为了传递次梁剪力，在主次梁连接部位的主梁波浪腹板上开槽并焊接腹板连接板，次梁端部平腹板与腹板连接板采用高强螺栓连接。

进一步，所述次梁Ⅰ平腹板上开有若干个连接通孔Ⅰ。所述次梁Ⅰ上翼缘板靠近次梁Ⅰ平腹板的一端开有若干个通孔Ⅰ。所述次梁Ⅰ下翼缘板靠近次梁Ⅰ平腹板的一端开有若干个通孔Ⅲ。所述次梁Ⅱ平腹板上开有若干个连接通孔Ⅱ。所述次梁Ⅱ上翼缘板靠近次梁Ⅱ平腹板的一端开有若干个通孔Ⅱ。所述次梁Ⅱ下翼缘板靠近次梁Ⅱ平腹板的一端开有若干个通孔Ⅳ。通过若干高强螺栓，使上翼缘连接板与次梁Ⅰ上翼缘板和次梁Ⅱ上翼缘板连接在一起。通过若干连接螺栓Ⅱ，使下翼缘连接板与次梁Ⅰ下翼缘板和次梁Ⅱ下翼缘板连接在一起。通过若干高强螺栓Ⅰ，使腹板连接板与次梁Ⅰ平腹板和次梁Ⅱ平腹板连接在一起。

进一步，制造主梁和次梁的钢材选自碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级、Q460级钢材。对钢材的综合性能要求较高时，选自建筑结构钢Q235GJ级、Q345GJ级、Q390GJ级、Q420GJ级钢材。

进一步，制造连接板的钢材选自碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级、Q460级钢材。

进一步，所述高强螺栓是8.8级或10.9级承压型或摩擦型连接高强度螺栓。

本发明提出的波浪腹板钢结构主次梁刚接节点具有下列优点：

1.钢腹板沿着波折方向具有较小的抗压刚度，几乎不承受法向力，避免了梁轴线方向荷载作用下的屈曲；垂直于波折方向具有较大的侧向刚度，竖向荷载作用下钢梁整体抗弯和抗剪承载力明显提高。

2.波浪腹板工字形钢结构主梁和次梁的刚接连接形式简捷，施工简便。主梁腹板上无论是波峰、波谷还是其他任何部位均可开槽，与次梁端部平腹板连接，因此沿主梁跨度方向次梁布置部位灵活，建筑空间形式多样。

3.波浪腹板工字形钢梁相对于传统工字形钢梁，具有较高的材料利用效率和优良的力学性能，实际工程应用中能够大幅度减少结构用钢量，可应用于大空间、大跨度的民用建筑领域。

附图说明

图1是波浪腹板钢结构主次梁刚接节点示意图。

图2是波浪腹板钢结构主次梁刚接节点俯视图。

图3是波浪腹板钢结构主次梁腹板连接示意图(图2移除上翼缘连接板4后的俯视图，图中圆圈内为连接部位的局部放大图)

图4是波浪腹板钢结构主次梁刚接节点立面图(图2的A-A向)。

图5是波浪腹板钢结构主次梁刚接节点立面图(图2的B-B向)。

图6次梁Ⅰ立面图。

图7次梁Ⅱ立面图。

图中：主梁1、主梁上翼缘板101、主梁下翼缘板102、主梁波浪腹板103；次梁Ⅰ2、次梁Ⅰ上翼缘板201、通孔Ⅰ2011、次梁Ⅰ下翼缘板202、通孔Ⅲ2021、次梁Ⅰ波浪腹板203、次梁Ⅰ平腹板204、连接通孔Ⅰ2041、端部企口Ⅰ2042；次梁Ⅱ3、次梁Ⅱ上翼缘板301、通孔Ⅱ3011、次梁Ⅱ下翼缘板302、通孔Ⅳ3021、次梁Ⅱ波浪腹板303、次梁Ⅱ平腹板304、连接通孔Ⅱ3041、端部企口Ⅱ3042；上翼缘连接板4、高强螺栓401；下翼缘连接板5、连接螺栓Ⅱ501；腹板连接板10、高强螺栓Ⅰ11。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点，其特征在于：包括主梁1、次梁Ⅰ2、次梁Ⅱ3、上翼缘连接板4、下翼缘连接板5和腹板连接板10。

所述主梁1包括两块相互平行的主梁上翼缘板101和主梁下翼缘板102，即主梁上翼缘板101位于主梁下翼缘板102的上方，二者是相互平行的钢板。所述主梁上翼缘板101和主梁下翼缘板102之间是主梁波浪腹板103。主梁波浪腹板103的上下端是通过高频连续焊接与翼板固定在一起的，即主梁1是一段波浪腹板工字型钢(后文次梁的结构类似主梁)。实施例中，主梁波浪腹板103的长度方向与主梁上、下翼缘板的长度方向相同。所述主梁波浪腹板103上开有“倒T”型孔，该孔包括两个相互垂直的条形孔，其中，垂直于主梁长度方向的条形孔(垂直段)可位于主梁波浪腹板103任意位置，平行于主梁长度方向的条形孔(平行段)位于主梁波浪腹板103任意一位置的中部，“垂直段”的下端与“平行段”连通，上端的出口在主梁波浪腹板103的上端面。

所述次梁Ⅰ2包括两块相互平行的次梁Ⅰ上翼缘板201和次梁Ⅰ下翼缘板202。次梁Ⅰ上翼缘板201位于次梁Ⅰ下翼缘板202上方，二者是相互平行的钢板。所述次梁Ⅰ上翼缘板201和次梁Ⅰ下翼缘板202之间是次梁Ⅰ波浪腹板203和次梁Ⅰ平腹板204。次梁Ⅰ波浪腹板203的一侧连接着次梁Ⅰ平腹板204。次梁Ⅰ波浪腹板203和次梁Ⅰ平腹板204的上下端是通过高频连续焊接与翼板固定在一起的，即次梁是一段波浪腹板工字型钢。所述次梁Ⅰ平腹板204上开有若干个连接通孔Ⅰ2041。所述次梁Ⅰ上翼缘板201比次梁Ⅰ下翼缘板202短，优选地，次梁Ⅰ的端部，即次梁Ⅰ平腹板204的一侧具有端部企口Ⅰ2042。所述次梁Ⅰ上翼缘板201靠近次梁Ⅰ平腹板204的一端开有若干个通孔Ⅰ2011。所述次梁Ⅰ下翼缘板202靠近次梁Ⅰ平腹板204的一端开有若干个通孔Ⅲ2021。

所述次梁Ⅱ3包括两块相互平行的次梁Ⅱ上翼缘板301和次梁Ⅱ下翼缘板302。次梁Ⅱ上翼缘板301位于次梁Ⅱ下翼缘板302上方，二者是相互平行的钢板。所述次梁Ⅱ上翼缘板301和次梁Ⅱ下翼缘板302之间是次梁Ⅱ波浪腹板303和次梁Ⅱ平腹板304。次梁Ⅱ波浪腹板303的一侧连接着次梁Ⅱ平腹板304。次梁Ⅱ波浪腹板303和次梁Ⅱ平腹板304的上下端是通过高频连续焊接与翼板固定在一起的，即次梁是一段波浪腹板工字型钢。所述次梁Ⅱ波浪腹板303的一端是次梁Ⅱ平腹板304。所述次梁Ⅱ平腹板304上开有若干个连接通孔Ⅱ3041。所述次梁Ⅱ上翼缘板301的比次梁Ⅱ下翼缘板302短，因此，次梁Ⅱ平腹板304的下端完全端垂直地连接在次梁Ⅱ下翼缘板302的上表面、上端仅仅有一部分连接在次梁Ⅱ上翼缘板301的下表面，优选地，次梁Ⅱ的端部，即次梁Ⅱ平腹板304的一侧具有端部企口Ⅱ3042。所述次梁Ⅱ上翼缘板301靠近次梁Ⅱ平腹板304的一端开有若干个通孔Ⅱ3011。所述次梁Ⅱ下翼缘板302靠近次梁Ⅱ平腹板304的一端开有若干个通孔Ⅳ3021。

所述次梁Ⅰ2和次梁Ⅱ3分别位于所述主梁1上的“倒T”型孔的两端。三者结合后呈十字交叉。

所述上翼缘连接板4位于主梁上翼缘板101的上方，其两端分别连接次梁Ⅰ上翼缘板201和次梁Ⅱ上翼缘板301。实施例中，所述次梁Ⅱ平腹板304上开有若干个连接通孔Ⅱ3041。所述次梁Ⅱ上翼缘板301靠近次梁Ⅱ平腹板304的一端开有若干个通孔Ⅱ3011。通过若干高强螺栓401，使上翼缘连接板4与次梁Ⅰ上翼缘板201和次梁Ⅱ上翼缘板301连接在一起。

所述下翼缘连接板5穿过“倒T”型孔的平行段。所述下翼缘连接板5的两端分别连接次梁Ⅰ下翼缘板202和次梁Ⅱ下翼缘板302。实施例中，通过若干连接螺栓Ⅱ501，使下翼缘连接板5与次梁Ⅰ下翼缘板202和次梁Ⅱ下翼缘板302连接在一起。

所述腹板连接板10穿过“倒T”型孔的垂直段。所述腹板连接板10的两端分别连接次梁Ⅰ平腹板204和次梁Ⅱ平腹板304。实施例中，通过若干高强螺栓11，使腹板连接板10与次梁Ⅰ平腹板204和次梁Ⅱ平腹板304连接在一起。

Claims (5)

1.一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点，其特征在于：包括主梁(1)、次梁Ⅰ(2)、次梁Ⅱ(3)、上翼缘连接板(4)、下翼缘连接板(5)和腹板连接板(10)；

所述主梁(1)包括两块相互平行的主梁上翼缘板(101)和主梁下翼缘板(102)；所述主梁上翼缘板(101)和主梁下翼缘板(102)之间是主梁波浪腹板(103)；所述主梁波浪腹板(103)上开有“倒T”型孔；所述“倒T”型孔包括垂直段和平行段；所述垂直段和平行段为两个相互垂直的条形孔；所述垂直段的下端与平行段连通；

所述次梁Ⅰ(2)包括两块相互平行的次梁Ⅰ上翼缘板(201)和次梁Ⅰ下翼缘板(202)；所述次梁Ⅰ上翼缘板(201)和次梁Ⅰ下翼缘板(202)之间是次梁Ⅰ波浪腹板(203)；所述次梁Ⅰ波浪腹板(203)的一端是次梁Ⅰ平腹板(204)；

所述次梁Ⅱ(3)包括两块相互平行的次梁Ⅱ上翼缘板(301)和次梁Ⅱ下翼缘板(302)；所述次梁Ⅱ上翼缘板(301)和次梁Ⅱ下翼缘板(302)之间是次梁Ⅱ波浪腹板(303)；所述次梁Ⅱ波浪腹板(303)的一端是次梁Ⅱ平腹板(304)；

所述次梁Ⅰ(2)和次梁Ⅱ(3)分别位于所述主梁(1)上的“倒T”型孔的两端；

所述上翼缘连接板(4)位于主梁上翼缘板(101)的上方，其两端分别连接次梁Ⅰ上翼缘板(201)和次梁Ⅱ上翼缘板(301)；

所述下翼缘连接板(5)穿过“倒T”型孔的平行段；所述下翼缘连接板(5)的两端分别连接次梁Ⅰ下翼缘板(202)和次梁Ⅱ下翼缘板(302)；

所述腹板连接板(10)穿过“倒T”型孔的垂直段；所述腹板连接板(10)的两端分别连接次梁Ⅰ平腹板(204)和次梁Ⅱ平腹板(304)。

2.根据权利要求1所述的一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点，其特征在于：所述次梁Ⅰ平腹板(204)上开有若干个连接通孔Ⅰ(2041)；所述次梁Ⅰ上翼缘板(201)靠近次梁Ⅰ平腹板(204)的一端开有若干个通孔Ⅰ(2011)；所述次梁Ⅰ下翼缘板(202)靠近次梁Ⅰ平腹板(204)的一端开有若干个通孔Ⅲ(2021)；

所述次梁Ⅱ平腹板(304)上开有若干个连接通孔Ⅱ(3041)；所述次梁Ⅱ上翼缘板(301)靠近次梁Ⅱ平腹板(304)的一端开有若干个通孔Ⅱ(3011)；所述次梁Ⅱ下翼缘板(302)靠近次梁Ⅱ平腹板(304)的一端开有若干个通孔Ⅳ(3021)；

通过若干高强螺栓(401)，使上翼缘连接板(4)与次梁Ⅰ上翼缘板(201)和次梁Ⅱ上翼缘板(301)连接在一起；

通过若干连接螺栓Ⅱ(501)，使下连接板(5)与次梁Ⅰ下翼缘板(202)和次梁Ⅱ下翼缘板(302)连接在一起；

通过若干高强螺栓(11)，使腹板连接板(10)与次梁Ⅰ平腹板(204)和次梁Ⅱ平腹板(304)连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点，其特征在于：制造主梁和次梁的钢材选自碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级、Q460级钢材；对钢材的综合性能要求较高时，选自建筑结构钢Q235GJ级、Q345GJ级、Q390GJ级、Q420GJ级钢材。

4.根据权利1所述的一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点，其特征在于：制造连接板的钢材选自碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级、Q460级钢材。

5.根据权利2所述的一种波浪腹板钢结构主次梁刚接节点，其特征在于：所述高强螺栓(401)是8.8级或10.9级承压型或摩擦型连接高强度螺栓。