CN105863051B - 一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，属于结构工程领域。一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者的连接装置组成。本发明的节点连接装置焊接部分均在工厂内完成，其焊缝精度和质量更易控制，现场只采用高强螺栓、连接板和Π形连接件对带悬臂梁段圆钢管柱及普通梁段进行装配，施工速度与施工质量大大提高。同时，普通梁段可搭在带悬臂梁段圆钢管柱下部连接板上，降低了吊装难度，且易于现场拼装定位。本发明的节点为梁端加强及盖板连接削弱并用型节点，通过合理设计可实现螺栓摩擦滑移和连接板、螺栓塑性变形的双重耗能，并可实现震后快速修复。节点延性好、耗能能力强、承载力强。

Description

一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置

技术领域

本专利涉及一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，属于结构工程技术领域。

背景技术

改革开放以来，我国在城市建设领域取得了举世瞩目的成就，与此同时，高能耗、高污染、低效率的传统粗放型建造模式仍然较为普遍，改变现有建筑业的生产方式，发展绿色建筑是引领经济发展新常态和实现可持续发展的重要战略。装配式钢结构建筑是全寿命周期内的绿色建筑，具有标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修，信息化管理等特点。大力推广装配式钢结构建筑，可以减少建筑垃圾和建筑扬尘污染，缩短建造工期，提升工程质量，消化钢铁过剩产能，形成钢材战略储备。装配式钢结构建筑体系已成为建筑钢结构发展的新方向和新趋势。

现有的多高层公共建筑及住宅建筑，一旦发生地震损伤，将导致建筑终止使用，对社会经济恢复和人民群众生活将造成严重影响，震后的修复工作更是费时费力。如何通过合理的梁柱节点设计，既能保证结构在地震中的抗倒塌能力，又可降低结构震后修复加固的经济成本和时间成本，实现建筑结构的震后功能可快速恢复，是结构抗震研究的重点问题。

目前已有的装配式钢结构梁柱节点破坏时塑性铰距柱面较近，容易引起节点域柱腹板受剪屈曲、柱翼缘局部屈曲及梁端端板屈服，或易发生梁端撕裂破坏，需通过加设盖板、加劲肋或边板等梁端加强措施才能达到梁端塑性铰外移的目的，不仅对节点加工工艺提出了较高要求，还会引起多条焊缝的复杂应力场问题，且不利于实现震后快速修复。同时，双翼缘盖板的连接方式增加了施工难度，对高空作业提出了较高要求，不易快速组装。为克服上述问题，本发明专利提出了一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置。

发明内容

本发明提出一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，属于结构工程领域。本发明的节点连接装置焊接部分均在工厂内完成，其焊缝精度和质量更易控制，现场只采用高强螺栓、连接板和Π形连接件对带悬臂梁段圆钢管柱及普通梁段进行装配，螺栓的紧固工作方便快捷，施工速度与施工质量大大提高，适应装配式钢结构的发展。

一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者的连接装置组成。

带悬臂梁段圆钢管柱由上圆钢管柱，中圆钢管柱、下圆钢管柱、上部环形隔板、下部环形隔板及悬臂梁段腹板焊接而成。上圆钢管柱、中圆钢管柱分别与上部环形隔板焊接；下圆钢管柱、中圆钢管柱分别与下部环形隔板焊接；悬臂梁段腹板分别与上部环形隔板、中圆钢管柱和下部环形隔板焊接。其中，上部环形隔板与下部环形隔板均可分为三部分，分别为圆环部分、圆弧连接段部分、翼缘段部分。圆环部分作为节点域的加强部分，圆弧连接段部分作为梁端部加腋部分，翼缘段部分作为与普通梁段翼缘的连接部分。上圆钢管柱、中圆钢管柱、下圆钢管柱统称为圆钢管柱。上部环形隔板、下部环形隔板的内环尺寸均小于圆钢管柱内环尺寸，外环尺寸均大于圆钢管柱外环尺寸，且环形隔板厚度大于普通梁段翼缘厚度。

带悬臂梁段圆钢管柱与普通梁段之间的连接装置包括上翼缘连接板、下翼缘连接板、左Π形连接件、右Π形连接件、橡胶垫及高强螺栓。其中，Π形连接件由两块同样大小的钢板对称焊接在另一块与之垂直的钢板上，形成Π形截面，且这两块钢板之间的距离为悬臂梁段腹板厚度。

上翼缘连接板和上部环形隔板、普通梁段上翼缘；下翼缘连接板和下部环形隔板、普通梁段下翼缘；左Π形连接件和悬臂梁段腹板；右Π形连接件和普通梁段腹板；左右两个Π形连接件之间均通过单排或多排螺栓群连接。

连接装置在施工安装时，先将悬臂梁段腹板和左Π形连接件通过第5螺栓群连接，将下翼缘连接板通过第2螺栓群与带悬臂梁段圆钢管柱的下部环形隔板连接，将普通梁段腹板和右Π形连接件通过第6螺栓群连接，而后将带右Π形连接件的普通梁段放置在外伸下翼缘连接板上，通过第7螺栓群将已对齐的左Π形连接件、橡胶垫和右Π形连接件连接起来，再通过第4螺栓群将下翼缘连接板与普通梁段下翼缘固定，最后上翼缘连接板通过第1螺栓群、第3螺栓群分别与上部环形隔板、普通梁段上翼缘连接。

连接装置中的上翼缘连接板或/和下翼缘连接板均设置狗骨削弱区。

圆钢管柱管内中空，或浇筑混凝土。

本发明专利提出的一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者的连接装置组成。带悬臂梁段圆钢管柱由上圆钢管柱、中圆钢管柱、下圆钢管柱、上部环形隔板、下部环形隔板及悬臂梁段腹板焊接而成。上圆钢管柱、中圆钢管柱分别与上部环形隔板焊接；下圆钢管柱、中圆钢管柱分别与下部环形隔板焊接；悬臂梁段腹板分别与上部环形隔板、中圆钢管柱和下部环形隔板焊接。普通梁段为平腹板工形梁段。带悬臂梁段圆钢管柱与普通梁段之间的连接装置包括上翼缘连接板、下翼缘连接板、左Π形连接件、右Π形连接件、橡胶垫及高强螺栓。其中，Π形连接件由两块同样大小的钢板对称焊接在另一块与之垂直的钢板上，形成Π形截面，且这两块钢板之间的距离为悬臂梁段腹板厚度。

本专利的优点主要表现在以下几个方面：

1、不仅能够适应现行的装配式钢结构体系，并且可以通过增加环形隔板的厚度而达到耗能与塑性铰外移的目的，而无需采取加设盖板、加劲肋及边板等梁端加强措施，降低了施工难度，避免了多条焊缝的复杂应力场。

2、悬臂梁段与普通梁段的上下翼缘均采用翼缘单盖板的连接方式，故可先将下翼缘连接板与下部环形隔板栓接，普通梁段可搭在带悬臂梁段圆钢管柱下翼缘外伸连接板上，降低了吊装难度，加快了施工进度，且拼装处台阶式构造使普通梁段放置到位后与悬臂梁段互相咬合，易于现场拼装定位。

3、此节点还可以通过调整螺栓孔大小、橡胶垫的厚度、螺栓及狗骨削弱区布设方式等设计参数，将塑性铰转移到可更换的翼缘连接板上，并实现螺栓摩擦滑移及连接板塑性变形的双重耗能，确保带悬臂梁段圆钢管柱及中间梁段无损坏或轻微损坏，震后只需更换连接板、左右Π形连接件和高强螺栓即可达到震后可恢复功能的效果。

附图说明

图1为一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置的三维图；

图2为一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置的三维分解示意图；

图3为一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置的三维安装示意图；

图4为一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置的正视图；

图5为一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置的侧视图；

图6为一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置的俯视图；

图7为一种可恢复功能的盖板削弱型装配式端板连接节点连接装置的三维图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本专利的实施方式。

如图1-7所示，一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置包括以下部件：

1——上圆钢管柱；

2——中圆钢管柱；

3——下圆钢管柱；

4——上部环形隔板；

5——下部环形隔板；

6——悬臂梁段腹板；

7——上翼缘连接板；

8——下翼缘连接板；

9——左Π形连接件；

10——右Π形连接件；

11——普通梁段；

12——橡胶垫；

13——第1螺栓群；

14——第2螺栓群；

15——第3螺栓群；

16——第4螺栓群；

17——第5螺栓群；

18——第6螺栓群；

19——第7螺栓群；

20——狗骨削弱区。

如图1、4、5、6所示，所述的一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者的连接装置组成。带悬臂梁段圆钢管柱由上圆钢管柱1、中圆钢管柱2、下圆钢管柱3、上部环形隔板4、下部环形隔板5及悬臂梁段腹板6焊接而成。上圆钢管柱1、中圆钢管柱2分别与上部环形隔板4焊接；下圆钢管柱3、中圆钢管柱2分别与下部环形隔板5焊接；悬臂梁段腹板6与中圆钢管柱2、上部环形隔板4及下部环形隔板5焊接。其中，上部环形隔板4与下部环形隔板5可分为三部分，分别为圆环部分、圆弧连接段部分、翼缘段部分。圆环部分作为节点域的加强部分、圆弧连接段部分作为梁端部加腋部分、翼缘段部分作为与普通梁段11翼缘的连接部分。上圆钢管柱1、中圆钢管柱2、下圆钢管柱3统称为圆钢管柱，上部环形隔板4、下部环形隔板5的内环尺寸均小于圆钢管柱内环尺寸，其外环直径大于圆钢管柱外环尺寸，且环形隔板厚度大于普通梁段翼缘厚度。

如图1、4、5、6所示，带悬臂梁段圆钢管柱与普通梁段之间的连接装置包括上翼缘连接板7、下翼缘连接板8、左Π形连接件9、右Π形连接件10、橡胶垫12及高强螺栓组成。其中，Π形连接件由两块同样大小的钢板对称焊接在另一块与之垂直的钢板上，形成Π形截面，且这两块钢板之间的距离恰好为所连接梁段腹板的厚度；共7组高强螺栓群，分别为第1螺栓群13、第2螺栓群14、第3螺栓群15、第4螺栓群16、第5螺栓群17、第6螺栓群18、第7螺栓群19。

如图1、4、5、6所示，上翼缘连接板7和上部环形隔板4、普通梁段11上翼缘；下翼缘连接板8和下部环形隔板5、普通梁段11下翼缘；左Π形连接件9和悬臂梁段腹板6；右Π形连接件10和普通梁段11腹板；左右两个Π形连接件之间均通过单排或多排螺栓群连接。

如图2、3所示，在现场安装过程中，先将悬臂梁段腹板6和左Π形连接件9通过第5螺栓群连接，将下翼缘连接板8通过第2螺栓群与带悬臂梁段圆钢管柱的下部环形隔板5连接，将普通梁段11腹板和右Π形连接件10通过第6螺栓群连接，而后将带右Π形连接件的普通梁段11放置在外伸下翼缘连接板8上，通过第7螺栓群将已对齐的左Π形连接件9、橡胶垫12和右Π形连接件10连接起来，再通过第4螺栓群将下翼缘连接板8与普通梁段11下翼缘固定，最后上翼缘连接板7通过第1螺栓群、第3螺栓群分别与上部环形隔板4、普通梁段11上翼缘连接；由于梁柱连接节点采用翼缘单盖板连接，在梁柱节点进行现场拼装时，普通梁段11可搭在与下部环形隔板5连接好的下翼缘连接板8上，降低了吊装难度，加快了施工进度，且拼装处台阶式构造使普通梁段11放置到位后与带悬臂梁段圆钢管柱互相咬合，易于现场拼装定位。

如图7所示，连接装置中上翼缘连接板7或/和下翼缘连接板8均带有狗骨削弱区20。

如图1所示，圆钢管柱管内中空，或浇筑混凝土。

Claims (4)

1.一种可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，其特征在于：该节点连接装置由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者的连接装置组成；该节点连接装置是一种震后可恢复功能的节点连接装置，其通过增加环形隔板厚度达到塑性铰外移的目的；悬臂梁段与普通梁段的腹板采用Π形连接件的连接方式，悬臂梁段与普通梁段的翼缘均采用翼缘单盖板的连接方式，使得塑性铰转移到可更换的翼缘连接板上，确保带悬臂梁段圆钢管柱及中间梁段无损坏或轻微损坏，震后只需更换连接板、左右Π形连接件和高强螺栓即可达到震后可恢复功能的效果；所述的带悬臂梁段圆钢管柱由上圆钢管柱、中圆钢管柱、下圆钢管柱、上部环形隔板、下部环形隔板及悬臂梁段腹板焊接而成；上圆钢管柱、中圆钢管柱分别与上部环形隔板焊接；下圆钢管柱、中圆钢管柱分别与下部环形隔板焊接；悬臂梁段腹板分别与上部环形隔板、中圆钢管柱和下部环形隔板焊接；其中，上部环形隔板与下部环形隔板均分为三部分，分别为圆环部分、圆弧连接段部分、翼缘段部分；翼缘段部分作为与普通梁段翼缘的连接部分；上圆钢管柱、中圆钢管柱、下圆钢管柱统称为圆钢管柱；上部环形隔板、下部环形隔板的内环尺寸均小于圆钢管柱内环尺寸，外环尺寸均大于圆钢管柱外环尺寸，且上部环形隔板、下部环形隔板均大于普通梁段翼缘厚度；所述的带悬臂梁段圆钢管柱与普通梁段之间的连接装置包括上翼缘连接板、下翼缘连接板、左Π形连接件、右Π形连接件、橡胶垫及高强螺栓；其中，Π形连接件由两块同样大小的钢板对称焊接在另一块与之垂直的钢板上，形成Π形截面，且这两块钢板之间的距离为悬臂梁段腹板厚度；所述的上翼缘连接板和上部环形隔板、普通梁段上翼缘；下翼缘连接板和下部环形隔板、普通梁段下翼缘；左Π形连接件和悬臂梁段腹板；右Π形连接件和普通梁段腹板；左右两个Π形连接件之间均通过单排或多排螺栓群连接。

2.根据权利要求1所述的可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，其特征在于：所述的连接装置在施工安装时，先将悬臂梁段腹板和左Π形连接件通过第5螺栓群连接，将下翼缘连接板通过第2螺栓群与带悬臂梁段圆钢管柱的下部环形隔板连接，将普通梁段腹板和右Π形连接件通过第6螺栓群连接，而后将带右Π形连接件的普通梁段放置在外伸下翼缘连接板上，通过第7螺栓群将已对齐的左Π形连接件、橡胶垫和右Π形连接件连接起来，再通过第4螺栓群将下翼缘连接板与普通梁段下翼缘固定，最后上翼缘连接板通过第1螺栓群与上部环形隔板连接，再通过第3螺栓群与普通梁段上翼缘连接。

3.根据权利要求1所述的可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，其特征在于：所述的连接装置中的上翼缘连接板或/和下翼缘连接板均设置狗骨削弱区。

4.根据权利要求1所述的可恢复功能的装配式端板连接节点连接装置，其特征在于：所述的圆钢管柱管内中空，或浇筑混凝土。