CN105350658B - 卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点及其施工方法。多个H型钢梁水平连接到钢管柱周围侧壁，H型钢梁端面固定焊接有沿钢管柱梁高方向延伸的钢梁端板，钢管柱下侧焊接有U型卡槽，钢梁端板下侧插入U型卡槽内，钢管柱上侧安装有环形的活动钢箍，钢梁端板上端采活动钢箍箍紧连接或采用加劲板配合活动钢箍箍紧连接；钢梁端板与U型卡槽之间间隙插接有用于紧固的插板；加劲板配合活动钢箍的内壁中部焊接有环形加劲板，钢梁端板上端中部与上翼缘交接处固定有端板加劲板，每一侧边环形加劲板的中部开有槽口。本发明具有工业化程度高，施工现场无需焊接或螺栓连接，施工速度快等特点，具有较好的技术效益。
Description
技术领域
本发明涉及了一种钢节点与工法，尤其是涉及了一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点及其施工方法，该节点可广泛应用于钢结构厂房、住宅、公寓等建筑中。
背景技术
党的十八大报告提出大力推进生态文明建设；2013年1月，国务院办公厅转发了发展改革委、住房与城乡建设部的《绿色建筑行动方案》；国务院[2013]41号文件要求化解产能严重过剩，要求在建筑领域推进钢材的利用，建筑工业化尤其是钢结构建筑的工业化势在必行。钢结构建筑体系是工业化绿色建筑产品，契合国家当前良好的政策形势，钢结构建筑体系的大量推广有利于国家的长期可持续发展。梁与柱的节点连接是多高层钢结构设计中重要而又复杂的环节之一，节点连接的可靠性对钢结构的整体性能有很大的影响，对钢管框架节点也不例外。在各种形式的钢管框架结构中，钢管节点的设计都是一个重要的课题，因为节点的破坏往往导致与之相连的若干杆件的失效，从而导致整个结构的破坏。
目前，国内外已对钢框架结构钢梁与钢柱半刚性节点进行了广泛研究，并开发出多种连接型式，如顶底角钢连接，顶底角钢、腹板双角钢连接，高强螺栓端板连接等。可以看出钢管柱与钢梁连接节点的类型主要集中在焊接和栓接，为保证梁柱刚性连接要求，还需要设置外环板。然而研究发现焊接可能导致钢管壁受拉变形甚至撕裂，栓接需要破坏钢管壁，设置外环板影响美观和使用空间，同时这些方法施工复杂，造价较高。
发明内容
本发明的目的在于针对传统钢柱与钢梁连接节点现场施工复杂、施工过程中导致钢管壁变形或破坏等问题，提出了一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点及其施工方法，施工方便、无需现场焊接或栓接，并通过装配化施工、工厂化制作加快施工速度。
为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
一、一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点：
节点包括钢管柱、H型钢梁、U型卡槽和活动钢箍；多个H型钢梁水平连接到钢管柱周围侧壁，H型钢梁端面固定焊接有沿钢管柱梁高方向延伸的钢梁端板，钢管柱下侧焊接有U型卡槽，钢梁端板下侧插入U型卡槽内，钢管柱上侧安装有环形的活动钢箍，钢管柱周围的钢梁端板上端采用活动钢箍箍紧连接或采用加劲板配合活动钢箍箍紧连接。
所述的U型卡槽与钢管柱之间空隙形成的槽宽大于钢梁端板厚度，钢梁端板下侧插入U型卡槽后在钢梁端板与U型卡槽之间间隙插接有用于紧固的插板。
所述的钢梁端板上端通过活动钢箍箍紧在钢管柱侧壁，钢梁端板与活动钢箍内壁之间间隙插接有用于紧固的插板。
所述的钢梁端板上端通过加劲板配合活动钢箍箍紧在钢管柱侧壁，活动钢箍内壁中部焊接有水平的环形加劲板，钢梁端板上端中部与上翼缘交接处固定有竖直的端板加劲板，每一侧边环形加劲板的中部开有用于端板加劲板安装相嵌的槽口。
所述的端板加劲板焊接在钢梁端板上端中部的外侧，端板加劲板和槽口沿钢管柱径向方向。
所述的钢管柱为矩形柱，四边侧壁的下侧均焊接有U型卡槽，四边侧壁的钢梁端板上端采用矩形的活动钢箍或采用加劲板配合活动钢箍箍紧连接。
所述钢梁端板沿H型钢梁梁高方向的长度大于H型钢梁梁高，并且钢梁端板上下端伸出H型钢梁翼缘，所述钢梁端板宽度与H型钢梁等宽或略宽于H型钢梁。
当钢梁端板上端采用活动钢箍箍紧连接时，钢箍内尺寸略大于所连接构件的外形尺寸，活动钢箍套入钢管柱与钢梁端板外侧，并用插板塞紧紧固连接。
当钢梁端板上端采用加劲板配合活动钢箍箍紧连接时，H型钢梁上翼缘与钢梁端板上部焊接有加劲板，活动钢箍内尺寸略大于所连接构件的外形尺寸，且活动钢箍内侧设置有环形加劲板，环形加劲板在端板加劲板位置预先设置有槽口。
若采用加劲板配合活动钢箍箍紧连接时，适当调整活动钢箍6的位置至环形加劲板的槽口对准加劲板，并将活动钢箍套入钢梁端板上部。
二、一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点的施工方法，包括：
步骤一)预制钢管柱和H型钢梁，钢管柱下侧焊接U型卡槽，H型钢梁的端面焊接钢梁端板；
步骤二)现场装配化施工钢管柱，在钢管柱上先套上活动钢箍或者配合有加劲板的活动钢箍；
步骤三)将H型钢梁装配至钢管柱上，钢梁端板下端插入到钢管柱的U型卡槽内，然后在钢梁端板与U型卡槽的空隙内插入插板；
步骤四)将活动钢箍抬起再套入钢梁端板上部径向固定H型钢梁。
采用所述活动钢箍，活动钢箍套入钢梁端板上部后，在活动钢箍内壁与钢梁端板上端之间间隙插入插板以径向固定H型钢梁。
采用所述配合有加劲板的活动钢箍，活动钢箍内壁中部预先焊接上水平的环形加劲板，每侧边的环形加劲板中部开有槽口，钢梁端板上端外壁与上翼缘交接处预先焊接上竖直的端板加劲板，活动钢箍套入钢梁端板并使得端板加劲板嵌入到环形加劲板的槽口中以周向固定。
本发明具有以下的特点和有益效果：
(1)钢管柱与H型钢梁连接时，未设置有螺栓和螺母，现场无需焊接和栓接，减少焊接或栓接过程中造成的管壁破坏变形。
(2)连接节点基本不突出所连接构件，不需特殊装修处理(活动钢箍被隐蔽在楼面混凝土楼板内)。
(3)工厂化程度高，现场施工速度快。
钢结构梁柱节点特别是在一些不发达的地区需要装配化的便利安装，本发明的节点中，U型卡槽、活动钢箍、H型钢梁的端板，都是在工厂制作好的，现场安装时，只需将H型钢梁的端板插入卡槽，并套紧活动钢箍即可，现场无需螺栓连接，无需焊接，安装非常方便。
附图说明
图1是本发明梁端上部采用加劲板配合活动钢箍箍紧连接的卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点的三维示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的仰视图。
图4是图1的正视图。
图5是本发明梁端上部采用活动钢箍箍紧连接的卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点的三维示意图。
图6是图5的俯视图。
图7是图5的正视图。
图中：1-钢管柱，2-H型钢梁，3-钢梁端板，4-U型卡槽，5-插板，6-活动钢箍，7-端板加劲板，8-环形加劲板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
钢结构梁柱节点，在力学方面需要传递梁端剪力、轴力和梁端弯矩。在本发明所示的节点中，H型钢梁端板插入下部U型卡槽中，靠U型卡槽与钢柱的焊缝来传递H型钢梁的竖向剪力。活动钢箍、U型卡槽与H型钢梁通过插板或加劲板塞紧，可以有效的传递H型钢梁端部弯矩和轴力。所以，该节点能很好的满足梁柱节点传递剪力、轴力和弯矩的需求。
本发明的实施例如下：
实施例1
如图5～图7所示，节点包括钢管柱1、H型钢梁2、U型卡槽4和活动钢箍6；如图7所示，多个H型钢梁2水平连接到钢管柱1周围侧壁，H型钢梁2端面固定焊接有沿钢管柱1梁高方向延伸的钢梁端板3，钢管柱1下侧焊接有U型卡槽4，钢梁端板3下侧插入U型卡槽4内，钢管柱1上侧安装有环形的活动钢箍6，周围的钢梁端板3上端与活动钢箍6箍紧连接。
如图5所示，钢管柱1为方形柱，四边侧壁的下侧均焊接有U型卡槽4，四边侧壁的钢梁端板3上端采用方形的活动钢箍6连接。钢箍内尺寸略大于所连接构件的外形尺寸以便插入插板5，钢梁端板3上端通过活动钢箍6箍紧在钢管柱1侧壁，钢梁端板3与活动钢箍6内壁之间间隙插接有用于紧固的插板5，如图6所示。
钢梁端板3沿H型钢梁2梁高方向的长度大于H型钢梁2梁高，并且钢梁端板3上下端伸出H型钢梁2翼缘，钢梁端板3宽度与H型钢梁等宽或略宽于H型钢梁，U型卡槽4与钢管柱1之间空隙形成的槽宽大于钢梁端板厚度以便插入插板5。
其施工步骤包括：
步骤一)预制钢管柱1和H型钢2梁，钢管柱1下侧焊接U型卡槽4，H型钢梁2的端面焊接钢梁端板3；
步骤二)现场装配化施工钢管柱1，根据H型钢梁2的布置情况及选择的钢梁端板3上部紧固方式，在钢管柱1上先套上活动钢箍6；
步骤三)将H型钢梁2装配至钢管柱1上，钢梁端板3下端插入到钢管柱1的U型卡槽4内，然后在钢梁端板3与U型卡槽4的空隙内插入插板5以径向固定H型钢梁2；
步骤四)将活动钢箍6抬起再套入钢梁端板3上部后在活动钢箍6内壁与钢梁端板3上端之间间隙插入插板5以径向固定H型钢梁2。
实施例2
如图1～图4所示，节点包括钢管柱1、H型钢梁2、U型卡槽4和活动钢箍6；如图4所示，多个H型钢梁2水平连接到钢管柱1周围侧壁，H型钢梁2端面固定焊接有沿钢管柱1梁高方向延伸的钢梁端板3，钢管柱1下侧焊接有U型卡槽4，钢梁端板3下侧插入U型卡槽4内，钢管柱1上侧安装有环形的活动钢箍6。钢管柱1为方形柱，四边侧壁的下侧均焊接有U型卡槽4，四边侧壁的钢梁端板3上端采用加劲板配合活动钢箍6箍紧连接。
活动钢箍内尺寸略大于所连接构件的外形尺寸，钢梁端板3上端通过加劲板配合活动钢箍6箍紧在钢管柱1侧壁，活动钢箍6内壁中部焊接有水平的环形加劲板8，钢梁端板3上端中部与上翼缘交接处固定有竖直的端板加劲板7，端板加劲板7焊接在钢梁端板3上端中部的外侧，每一侧边环形加劲板8的中部开有用于端板加劲板7安装相嵌的槽口，端板加劲板7和槽口沿钢管柱1径向方向，如图2所示。
钢梁端板3沿H型钢梁2梁高方向的长度大于H型钢梁2梁高，并且钢梁端板3上下端伸出H型钢梁2翼缘，钢梁端板3宽度与H型钢梁等宽或略宽于H型钢梁。
U型卡槽4与钢管柱1之间空隙形成的槽宽大于钢梁端板厚度以便插入插板5，钢梁端板3下侧插入U型卡槽4后在钢梁端板3与U型卡槽4之间间隙插接有用于紧固的插板5，如图3所示。
其施工步骤包括：
步骤一)预制钢管柱1和H型钢2梁，钢管柱1下侧焊接U型卡槽4，H型钢梁2的端面焊接钢梁端板3；
步骤二)现场装配化施工钢管柱1，根据H型钢梁2的布置情况及选择的钢梁端板3上部紧固方式，在钢管柱1上先套上配合有加劲板的活动钢箍6；活动钢箍6内壁中部预先焊接上水平的环形加劲板8，每侧边的环形加劲板8中部开有槽口，钢梁端板3上端外壁与上翼缘交接处预先焊接上竖直的端板加劲板7，适当调整活动钢箍6的位置至环形加劲板的槽口对准加劲板。
步骤三)将H型钢梁2装配至钢管柱1上，钢梁端板3下端插入到钢管柱1的U型卡槽4内，然后在钢梁端板3与U型卡槽4的空隙内插入插板5以径向固定H型钢梁2；
步骤四)将活动钢箍6抬起再套入钢梁端板3上部径向固定H型钢梁2，并使得端板加劲板7嵌入到环形加劲板8的槽口中以周向固定。
由此可见，本发明能现场安装时，简易便捷，无需螺栓连接和焊接，结构牢固，工厂化程度高，现场施工速度快，效果显著突出。
Claims (10)
1.一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点，其特征在于：
节点包括钢管柱(1)、H型钢梁(2)、U型卡槽(4)和活动钢箍(6)；多个H型钢梁(2)水平连接到钢管柱(1)周围侧壁，H型钢梁(2)端面固定焊接有沿钢管柱(1)梁高方向延伸的钢梁端板(3)，钢管柱(1)下侧焊接有U型卡槽(4)，钢梁端板(3)下侧插入U型卡槽(4)内，钢管柱(1)上侧安装有环形的活动钢箍(6)，钢管柱(1)周围的钢梁端板(3)上端采用活动钢箍(6)箍紧连接或采用加劲板配合活动钢箍(6)箍紧连接。
2.根据权利要求1所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点，其特征在于：所述的U型卡槽(4)与钢管柱(1)之间空隙形成的槽宽大于钢梁端板厚度，钢梁端板(3)下侧插入U型卡槽(4)后在钢梁端板(3)与U型卡槽(4)之间间隙插接有用于紧固的插板(5)。
3.根据权利要求1所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点，其特征在于：所述的钢梁端板(3)上端通过活动钢箍(6)箍紧在钢管柱(1)侧壁，钢梁端板(3)与活动钢箍(6)内壁之间间隙插接有用于紧固的插板(5)。
4.根据权利要求1所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点，其特征在于：所述的钢梁端板(3)上端通过加劲板配合活动钢箍(6)箍紧在钢管柱(1)侧壁，活动钢箍(6)内壁中部焊接有水平的环形加劲板(8)，钢梁端板(3)上端中部与上翼缘交接处固定有竖直的端板加劲板(7)，每一侧边环形加劲板(8)的中部开有用于端板加劲板(7)安装相嵌的槽口。
5.根据权利要求4所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点，其特征在于：所述的端板加劲板(7)焊接在钢梁端板(3)上端中部的外侧，端板加劲板(7)和槽口沿钢管柱(1)径向方向。
6.根据权利要求1～5任一所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点，其特征在于：所述的钢管柱(1)为矩形柱，四边侧壁的下侧均焊接有U型卡槽(4)，四边侧壁的钢梁端板(3)上端采用矩形的活动钢箍(6)或采用加劲板配合活动钢箍(6)箍紧连接。
7.根据权利要求1～5任一所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点，其特征在于：所述钢梁端板(3)沿H型钢梁(2)梁高方向的长度大于H型钢梁(2)梁高，并且钢梁端板(3)上下端伸出H型钢梁(2)翼缘，所述钢梁端板(3)宽度与H型钢梁等宽或略宽于H型钢梁。
8.应用于权利要求1～7任一所述节点的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点的施工方法，其特征在于施工步骤包括：
步骤一)预制钢管柱(1)和H型钢(2)梁，钢管柱(1)下侧焊接U型卡槽(4)，H型钢梁(2)的端面焊接钢梁端板(3)；
步骤二)现场装配化施工钢管柱(1)，在钢管柱(1)上先套上活动钢箍(6)或者配合有加劲板的活动钢箍(6)；
步骤三)将H型钢梁(2)装配至钢管柱(1)上，钢梁端板(3)下端插入到钢管柱(1)的U型卡槽(4)内，然后在钢梁端板(3)与U型卡槽(4)的空隙内插入插板(5)；
步骤四)将活动钢箍(6)抬起再套入钢梁端板(3)上部径向固定H型钢梁(2)。
9.根据权利要求8所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点的施工方法，其特征在于：采用所述活动钢箍(6)，活动钢箍(6)套入钢梁端板(3)上部后，在活动钢箍(6)内壁与钢梁端板(3)上端之间间隙插入插板(5)以径向固定H型钢梁(2)。
10.根据权利要求8所述的一种卡槽装配式钢管柱和钢梁连接节点的施工方法，其特征在于：采用所述配合有加劲板的活动钢箍(6)，活动钢箍(6)内壁中部预先焊接上水平的环形加劲板(8)，每侧边的环形加劲板(8)中部开有槽口，钢梁端板(3)上端外壁与上翼缘交接处预先焊接上竖直的端板加劲板(7)，活动钢箍(6)套入钢梁端板(3)并使得端板加劲板(7)嵌入到环形加劲板(8)的槽口中以周向固定。
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