CN104929252A - 一种角钢加固的钢与混凝土组合节点 - Google Patents

Abstract

一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，涉及建筑结构技术领域。该节点解决现有传统钢与混凝土组合节点进行抗倒塌加固时抗弯承载力和抗弯刚度明显改变的问题。方案：所述节点包括钢柱、钢梁、角钢、端板、钢筋混凝土板和抗剪连接键，角钢的竖直段与钢柱的翼缘连接，角钢位于钢梁与钢柱的节点下方且角钢的倾斜段的自由端顶靠在钢梁的下翼缘位置处且与钢梁连接，钢筋混凝土板的底端面通过抗剪键与钢梁的下翼缘连接。本发明用于已建和新建结构中钢-混凝土组合节点的抗倒塌加固。

Description

一种角钢加固的钢与混凝土组合节点

技术领域

本发明涉及一种具有良好抗倒塌性能的角钢加固的钢与混凝土组合节点，涉及建筑结构领域。

背景技术

钢与混凝土组合节点具有承载力高、刚度大和抗震性能优越等优点。相对于全焊接刚性组合节点，平齐式端板连接半刚性组合节点具有更好的转动能力和滞回性能，在地震动或冲击作用下展现出更为优越的力学性能。但相对于全焊接组合节点，半刚性组合节点在特殊荷载作用下的安全储备较低，若节点中的某一组件发生破坏，极易造成整个节点承载能力的丧失。在结构的抗连续倒塌设计中，节点是最为重要的部位，当竖向承重构件破坏后，无论是注重整体性能的“替代路径法”还是着眼于局部构件的“拉结强度法”，组合节点对结构的抗连续倒塌扮演着十分重要的角色，节点是否有效可靠，决定了结构内部是否具有足够有效的内力充分配路径，也决定了结构在大变形状态下能否有效形成“悬索作用”来重新进行内力重分配，因此有必要对已有建筑和新建建筑中的组合节点进行加固以提高结构的抗倒塌能力。在传统组合节点加固时，常通过加大构件的截面尺寸来提高节点的承载力和刚度，以达到提高节点抗倒塌能力的目的，但提高节点的承载力特别是提高节点的刚度，会导致加固的节点刚度产生变化，造成加固后的节点性能与未加固节点不匹配，进而影响结构在正常使用荷载下的内力分配。因此亟需一种不影响节点刚度的加固方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，以解决目前现有传统钢与混凝土组合节点进行抗倒塌加固时抗弯承载力和抗弯刚度明显改变的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述节点包括钢柱、钢梁、角钢、端板、钢筋混凝土板和抗剪连接键，角钢的竖直段与钢柱的翼缘连接，角钢位于钢梁与钢柱的节点下方且角钢的倾斜段的自由端顶靠在钢梁的下翼缘位置处且与钢梁连接，钢筋混凝土板的底端面通过抗剪连接键与钢梁的上翼缘连接。

本发明具有以下有益效果：1、钢梁与钢柱节点下侧设置了角钢加强后，在正常使用荷载作用下，角钢不参与工作，角钢能随着钢梁与钢柱节点转动角度的增加产生变形，不会对节点使用阶段的抗弯承载力和抗弯刚度产生明显影响。

2、随着钢梁与钢柱节点转动，角钢被拉直后作为受拉组件开始参与受力，有助于悬索作用的形成，有效提高了节点的拉接能力，提高了节点的抗连续倒塌能力，增加了节点的冗余度。

3、不同于改变构件尺寸或增加受力构件数量等方式的加固，采用角钢加固的方法设计安装简单、造价低、经济效益好。

4、角钢的设计和加固位置与节点常规受力组件不重叠，因此既可用于新建结构的节点，也可用于已有节点的加固改造。

附图说明

图1是角钢加固示意图，图2是采用焊接角钢加固示意图，图3是图2的细节放大图，图4是采用螺栓连接角钢加固示意图，图5是图4的细节放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的装置包括钢柱1、钢梁2、角钢3、端板4、钢筋混凝土板5和抗剪连接键6，角钢3的竖直段与钢柱1的翼缘连接，角钢3位于钢梁2与钢柱1的节点下方且角钢3的倾斜段的自由端顶靠在钢梁2的下翼缘位置处且与钢梁2的下翼缘连接，钢筋混凝土板5通过钢梁2上设置的抗剪连接键6连接，抗剪连接键6和钢梁2采用焊接方式连接。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，角钢3的竖直段与倾斜段之间的角度θ为30°-60°，具有良好的变形能力，避免了在使用阶段角钢参与受力。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的角钢3的竖直段下方端部与钢柱1的翼缘焊接，角钢3的倾斜段与钢梁2下翼缘接触部位焊接，焊缝在图3中显示为A。焊接连接方式简单、方便，易于现场操作，适用于已有建筑的加固。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的所述装置还包括多个高强度螺栓7，角钢3的竖直段与钢柱1的翼缘通过高强度螺栓7连接，角钢3的倾斜段与钢梁2的下翼缘通过多个高强度螺栓7连接。螺栓连接易于控制施工质量。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式采用高强度螺栓7连接时，角钢3上开设螺栓孔，螺栓孔的数量为至少一排，每排至少2个，钢柱1和钢梁2上开设的螺栓孔数量和排列与角钢3上的螺栓孔对应设置。多排多列螺栓有利于保证节点的冗余度，形成多道防线，避免构件发生突然性破坏。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式的钢柱1、钢梁2、角钢3、端板4和抗剪连接键6均由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。如此取材便于保证节点的强度。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式的高强度螺栓7为8.8或10.9级高强度螺栓，高强度螺栓连接能保证连接足够的强度。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式的钢筋混凝土板5由混凝土和钢筋构成，其中混凝土为普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土，钢筋为HPB300、HRB335、HRB400或HRB500钢筋，便于取材。其它实施方式与具体实施方式一相同。

工作原理：对于新建建筑，在工厂将角钢3(或钢板)弯折成所需角度θ，如果采用螺栓连接，需在工厂将角钢3及钢柱1和钢梁2的翼缘上预留螺栓孔洞；对于已有建筑加固，仅需在工厂完成角钢的加工即可。在施工现场操作步骤为：安装钢柱1和钢梁2，采用端板4将两者固定，通过焊接方式将角钢3两端与钢柱1和钢梁2的翼缘进行连接，或者使用高强度螺栓7将角钢3与钢柱1和钢梁2进行连接。最后浇筑混凝土板5。对于已有建筑加固，采用焊接连接时与新建建筑相同，采用螺栓连接则需在现场对钢柱1和钢梁2的翼缘进行钻孔处理。

Claims (8)

1.一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于所述节点包括钢柱(1)、钢梁(2)、角钢(3)、端板(4)、钢筋混凝土板(5)和抗剪连接键(6)，角钢(3)的竖直段与钢柱(1)的翼缘连接，角钢(3)位于钢梁(2)与钢柱(1)的节点下方且角钢(3)的倾斜段的自由端顶靠在钢梁(2)的下翼缘位置处且与钢梁(2)连接，钢筋混凝土板(5)的底端面通过抗剪连接键(6)与钢梁(2)的上翼缘连接。

2.根据权利要求1所述的一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于角钢(3)的竖直段与倾斜段之间的角度θ为30°-60°。

3.根据权利要求2所述的一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于角钢(3)的竖直段下方端部与钢柱(1)的翼缘焊接连接，角钢(3)的倾斜段与钢梁(2)下翼缘接触部位焊接连接。

4.根据权利要求2所述的一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于所述节点还包括多个高强度螺栓(7)，角钢(3)的竖直段与钢柱(1)的翼缘通过高强度螺栓(7)连接，角钢(3)的倾斜段与钢梁(2)的下翼缘通过多个高强度螺栓(7)连接。

5.根据权利4所述的一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于当采用高强度螺栓(7)连接时，角钢(3)上开有螺栓孔，螺栓孔的数量为至少一排，每排至少2个，钢柱(1)和钢梁(2)上开的螺栓孔数量和排列与角钢(3)上的螺栓孔对应设置。

6.根据权利1所述的一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于钢柱(1)、钢梁(2)、角钢(3)、端板(4)和抗剪连接键(6)均由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。

7.根据权利4或5所述的一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于高强度螺栓(7)为8.8级或10.9级高强度螺栓。

8.根据权利1所述的一种角钢加固的钢与混凝土组合节点，其特征在于钢筋混凝土板(5)由混凝土和钢筋构成，其中混凝土为普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土，钢筋为HPB300、HRB335、HRB400或HRB500钢筋。