CN105863074A - 一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置 - Google Patents

一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，属于结构工程领域。一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置由带悬臂梁段圆钢管柱、波浪腹板工形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对带悬臂梁段圆钢管柱及波浪腹板工形梁段进行装配，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。同时，波浪腹板工形梁段可搭在带悬臂梁段圆钢管柱的下部环形隔板上，降低了吊装难度，加快了施工进度，且易于现场拼装定位。本发明节点延性好、耗能能力强、承载力高，可充分发挥波浪腹板构件省材高性能的优势，促进其在装配式钢结构中的推广使用。

Description

一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置
技术领域
本专利涉及一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，属于结构工程技术领域。
背景技术
改革开放以来，我国的城市发展取得了举世瞩目的成就。但城市建设仍属于以混凝土为主、现场砌筑的粗放型建造方式，造成了环境污染严重，材料浪费严重，建造成本高，产品质量低等多方面的问题。2015年4月，《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》要求全面促进资源节约循环高效使用，完善再生资源回收体系，推进建筑垃圾资源化利用，并大力推广绿色建筑，使建筑达到绿色、实用、经济、美观的标准。装配式钢结构作为全寿命周期的绿色建筑，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。目前，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。
波浪腹板工形构件作为一种节能、节材、绿色环保的新型钢结构构件，在国内外工程领域已被广泛运用。波浪腹板工形构件由正弦形波浪腹板与平直翼缘通过高频连续焊接组成，可替代传统的普通焊接H型钢、工字钢等。它与传统的平腹板工形构件相比不仅节省了材料、减轻了自身重量，还提高了工形构件的面外抗弯刚度与扭转刚度，能够保证构件在超过高宽比的限值时，构件仍能满足在制作、运输及安装过程中的刚度要求，减少了因构件腹板刚度不足给施工带来的不便。
目前常见的适用于装配式波浪腹板梁柱连接节点的发生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，也无法实现快速装配，施工耗时较长，不适用于装配式建筑。同时，现有节点都需通过加设盖板、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，还会引起多条焊缝叠加产生的复杂应力场问题。为克服上述问题，本发明专利提出了一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置。
发明内容
本发明提出一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，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对带悬臂梁段圆钢管柱及波浪腹板工形梁段进行装配，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。
一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置由带悬臂梁段圆钢管柱、波浪腹板工形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、悬臂梁段腹板及悬臂梁段端板焊接而成。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；悬臂梁段腹板四周分别与上部环形隔板、中圆钢管柱、下部环形隔板及悬臂梁段端板焊接；悬臂梁段端板与悬臂梁段腹板焊接外，还与上部环形隔板、下部环形隔板焊接。其中，上部环形隔板与下部环形隔板分为三部分，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、翼缘段部分作为与波浪腹板工形梁段的拼接部分。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波浪腹板工形梁段翼缘厚度；
波浪腹板工形梁段由波浪腹板工形梁和波浪腹板工形梁段端板焊接而成。其中，波浪腹板工形梁也可替换为平腹板工形梁；
带悬臂梁段圆钢管柱与波浪腹板工形梁段之间的连接装置包括橡胶垫及高强螺栓；
上部环形隔板和波浪腹板工形梁段上翼缘；下部环形隔板和波浪腹板工形梁段下翼缘；悬臂梁段端板和波浪腹板工形梁段端板均通过单排或多排螺栓群连接；
连接装置在施工安装时，先将波浪腹板工形梁段放置在外伸下部环形隔板上通过第2螺栓群与波浪腹板工形梁段下翼缘连接，再将悬臂梁段端板和波浪腹板工形梁段端板对齐，两端板之间放入橡胶垫定位，并通过第3螺栓群连接；最后通过第1螺栓群将波浪腹板工形梁段上翼缘固定；
上部环形隔板和下部环形隔板、波浪腹板工形梁段上翼缘或/和下翼缘处均设置狗骨削弱区；
圆钢管柱管内中空，或浇筑混凝土。
本发明专利提出的一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，由带悬臂梁段圆钢管柱、波浪腹板工形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、悬臂梁段腹板及悬臂梁段端板焊接而成。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；悬臂梁段腹板四周分别与上部环形隔板、中圆钢管柱、下部环形隔板及悬臂梁段端板焊接。波浪腹板工形梁段由波浪腹板工形梁和波浪腹板工形梁段端板焊接而成。其中，波浪腹板工形梁也可替换为平腹板工形梁。带悬臂梁段圆钢管柱与波浪腹板工形梁段之间的连接装置包括橡胶垫及高强螺栓。
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，并且可以通过拼接节点设计较弱与增加环形隔板的厚度共同作用而达到耗能与塑性铰外移的目的，而无需采取加设拼接板、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，波浪腹板工形梁段可搭在带悬臂梁段圆钢管柱下部环形隔板上，降低了吊装难度，加快了施工进度，且拼装处台阶式构造使波浪腹板工形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上部环形隔板与下部环形隔板厚度、螺栓数量及狗骨削弱区布设方式等设计参数，来提高节点的延性以及转动能力，并保证节点有良好的耗能能力，在大震时可以保证建筑不发生倒塌，从而保护人员的生命安全。
附图说明
图1为一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置的三维图；
图2为一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置的拆分图；
图3为一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置的三维安装示意图；
图4为一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置的正视图；
图5为一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置的侧视图；
图6为一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置的俯视图；
图7为一种装配式平腹板工形梁梁柱节点连接装置的三维图；
图8为一种加强环带狗骨耗能段的装配式波浪腹板梁柱节点连接装置的三维图；
图9为一种波浪腹板工形梁段带狗骨耗能段的装配式波浪腹板梁柱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1-9所示，一种装配式波浪腹板梁柱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——悬臂梁段端板；
8——波浪腹板工形梁段端板；
9——波浪腹板工形梁；
10——第1螺栓群；
11——第2螺栓群；
12——第3螺栓群；
13——橡胶垫；
14——平腹板工形梁；
15——狗骨削弱区。
如图1、3、4、5、6所示，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、悬臂梁段腹板6及组成悬臂梁段端板7。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6四周分别与上部环形隔板4、中圆钢管柱2、下部环形隔板5及悬臂梁段端板7焊接；悬臂梁段端板7与悬臂梁段腹板6焊接外，还与上部环形隔板4、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、翼缘段部分作为与波浪腹板工形梁段的拼接部分。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波浪腹板工形梁段翼缘厚度；
如图7所示，波浪腹板工形梁段由波浪腹板工形梁9和波浪腹板工形梁段端板8焊接而成。其中，波浪腹板工形梁9也可替换为平腹板工形梁14；
如图1、4、5、6所示，带悬臂梁段圆钢管柱与波浪腹板工形梁段之间的连接装置由橡胶垫13及高强螺栓，高强螺栓分别为第1螺栓群10、第2螺栓群11、第3螺栓群12；
如图1、4、5、6所示，上部环形隔板4和波浪腹板工形梁段上翼缘；下部环形隔板5和波浪腹板工形梁段下翼缘；悬臂梁段端板7和波浪腹板工形梁段端板8均通过单排或多排螺栓群连接；
如图8、9所示，上部环形隔板4和下部环形隔板5、波浪腹板工形梁段上翼缘和下翼缘处均可设置狗骨削弱区15；
如图1所示，圆钢管柱可管内中空，或浇筑混凝土；
如图3所示，在现场安装过程中，先将波浪腹板工形梁段放置在外伸下部环形隔板5上通过第2螺栓群11与波浪腹板工形梁段下翼缘连接，再将悬臂梁段端板7和波浪腹板工形梁段端板8对齐并通过第3螺栓群12连接；最后通过第1螺栓群10将波浪腹板工形梁段上翼缘固定。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，波浪腹板工形梁段可搭在下部环形隔板5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波浪腹板工形梁段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。

Claims (5)

1.一种装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：由带悬臂梁段圆钢管柱、波浪腹板工形梁段及两者的连接装置组成；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、悬臂梁段腹板及悬臂梁段端板焊接而成；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；悬臂梁段腹板四周分别与上部环形隔板、中圆钢管柱、下部环形隔板及悬臂梁段端板焊接；悬臂梁段端板除与悬臂梁段腹板焊接外，还与上部环形隔板、下部环形隔板焊接；其中，上部环形隔板与下部环形隔板分为三部分，分别为圆环部分、圆弧连接段部分、翼缘段部分；翼缘段部分作为与波浪腹板工形梁段的拼接部分；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、下部环形隔板厚度均大于波浪腹板工形梁段翼缘厚度；所述的波浪腹板工形梁段由波浪腹板工形梁和波浪腹板工形梁段端板焊接而成；所述的带悬臂梁段圆钢管柱与波浪腹板工形梁段之间的连接装置包括橡胶垫及高强螺栓；所述的上部环形隔板和波浪腹板工形梁段上翼缘；下部环形隔板和波浪腹板工形梁段下翼缘；悬臂梁段端板和波浪腹板工形梁段端板均通过单排或多排螺栓群连接。
2.根据权利要求1所述的装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：波浪腹板工形梁能替换为平腹板工形梁。
3.根据权利要求1所述的装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的连接装置在施工安装时，先将波浪腹板工形梁段放置在外伸下部环形隔板上通过第2螺栓群与波浪腹板工形梁段下翼缘连接，再将悬臂梁段端板和波浪腹板工形梁段端板对齐，两端板之间放入橡胶垫定位，并通过第3螺栓群连接；最后通过第1螺栓群将波浪腹板工形梁段上翼缘固定。
4.根据权利要求1所述的装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的上部环形隔板和下部环形隔板、波浪腹板工形梁段上翼缘或/和下翼缘处均设置狗骨削弱区。
5.根据权利要求1所述的装配式波浪腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的圆钢管柱管内中空，或浇筑混凝土。
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