CN106759899A - 一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可恢复功能的装配式蜂窝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由带悬臂梁段方钢管柱、蜂窝腹板钢梁段及两者连接装置组成。本发明的节点焊接部分均在工厂完成，其焊缝精度高，现场只采用高强螺栓、翼缘连接板和腹板连接板对带悬臂梁段方钢管柱及蜂窝腹板钢梁段进行装配，施工速度快；蜂窝腹板钢梁可与楼板在工厂组装成型，形成模块化装配单元，而后在施工现场各装配单元通过蜂窝腹板钢梁与带悬臂梁段的方钢管柱实现装配连接。本发明的节点为梁端加强及盖板连接削弱并用型节点，可实现多重耗能机理，将塑性铰转移到盖板及连接板上，震后仅需通过更换连接板来实现结构的功能恢复。

Description

一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置

技术领域

本专利涉及一种可恢复功能的装配式蜂窝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。且地震产生的塑性变形发生在梁构件主体上，不利于实现震后快速修复。为克服上述问题，本发明专利在专利[201310139115.4]的基础之上提出了一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置。

本发明专利提出的一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置，由带悬臂梁段的方钢管柱、蜂窝腹板钢梁段及两者的连接装置组成。带悬臂梁段的方钢管柱由上方钢管柱，中方钢管柱、下方钢管柱、上部方环形隔板、下部方环形隔板及悬臂梁段腹板焊接而成。上方钢管柱、中方钢管柱分别与上部方环形隔板焊接；下方钢管柱、中方钢管柱分别与下部方环形隔板焊接；悬臂梁段腹板分别与上部方环形隔板、中方钢管柱和下部方环形隔板焊接。蜂窝腹板钢梁段由两个蜂窝腹板钢梁用螺栓拼接而成，蜂窝腹板钢梁可与楼板在工厂组装成型，形成装配化模块单元，而后在施工现场各模块单元通过蜂窝腹板钢梁与带悬臂梁段的方钢管柱实现装配连接。带悬臂梁段方钢管柱与蜂窝腹板钢梁段之间的连接装置包括上翼缘上连接板、下翼缘下连接板、上翼缘下连接板对、下翼缘上连接板对、翼缘垫板及左、右两块腹板连接板、腹板垫板。

连接装置中的上翼缘连接板和下翼缘连接板可以不设置狗骨削弱区，也可以设置成圆弧狗骨削弱区或平狗骨削弱区，狗骨削弱区的尺寸根据实际情况设计。

方钢管柱管内中空，或浇筑混凝土；所述的方钢管柱也可替换为圆钢管柱。

连接装置也可采用翼缘单盖板连接形式。

发明内容

本发明专利提出的一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置，由带悬臂梁段的方钢管柱、蜂窝腹板钢梁段及两者的连接装置组成。

带悬臂梁段的方钢管柱由上方钢管柱，中方钢管柱、下方钢管柱、上部方环形隔板、下部方环形隔板及悬臂梁段腹板焊接而成。上方钢管柱、中方钢管柱分别与上部方环形隔板焊接；下方钢管柱、中方钢管柱分别与下部方环形隔板焊接；悬臂梁段腹板分别与上部方环形隔板、中方钢管柱和下部方环形隔板焊接。其中，上部方环形隔板与下部方环形隔板均可分为三部分，分别为方环部分、圆弧连接段部分、翼缘段部分；方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，翼缘段部分作为与蜂窝腹板钢梁段翼缘的连接部分。上方钢管柱、中方钢管柱、下方钢管柱统称为方钢管柱。上部方环形隔板、下部方环形隔板的内环尺寸均小于方钢管柱内环尺寸，外环尺寸均大于方钢管柱外环尺寸，且方环形隔板厚度大于蜂窝腹板钢梁段翼缘厚度。

蜂窝腹板钢梁段由两个蜂窝腹板钢梁用螺栓拼接而成，蜂窝腹板钢梁可与楼板在工厂组装成型，形成模块化装配单元，而后在施工现场各装配单元通过蜂窝腹板钢梁与带悬臂梁段的方钢管柱实现装配连接。

带悬臂梁段方钢管柱与蜂窝腹板钢梁段之间的连接装置包括上翼缘上连接板、下翼缘下连接板、上翼缘下连接板对、下翼缘上连接板对、翼缘垫板及左、右两块腹板连接板、腹板垫板。

上翼缘上连接板和上部方环形隔板、翼缘垫板、上翼缘下连接板对、蜂窝腹板钢梁段上翼缘；下翼缘下连接板和下部方环形隔板、翼缘垫板、下翼缘上连接板对、蜂窝腹板钢梁段下翼缘；左、右腹板连接板和悬臂梁段腹板、腹板垫板、蜂窝腹板钢梁段腹板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，先将蜂窝腹板钢梁段部件通过高强螺栓连接成整体，将悬臂梁段腹板和左、右两个腹板连接板通过高强螺栓连接，再将下翼缘下连接板与蜂窝腹板钢梁段下翼缘、翼缘垫板、下翼缘连接板对通过高强螺栓连接，将上翼缘上连接板与蜂窝腹板钢梁段上翼缘、翼缘垫板、上翼缘连接板对通过高强螺栓连接，最后将左、右两个腹板连接板与腹板垫板、蜂窝腹板钢梁段腹板通过高强螺栓连接。

连接装置中的上翼缘连接板和下翼缘连接板可以不设置狗骨削弱区，也可以设置成圆弧狗骨削弱区或平狗骨削弱区，狗骨削弱区的尺寸根据实际情况设计。

方钢管柱管内中空，或浇筑混凝土；所述的方钢管柱也可替换为圆钢管柱。

连接装置也可采用翼缘单盖板连接形式。

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、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、连接板和连接件对带悬臂梁段的方钢管柱及蜂窝腹板钢梁段进行装配，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。

3、此节点可以通过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、腹板连接板上，并实现螺栓摩擦滑移及连接板塑性变形的双重耗能，确保带悬臂梁段方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和高强螺栓即可达到震后可恢复功能的效果，且连接板、连接件震后修复时的拆卸和再安装都方便快捷。

4、两个蜂窝腹板钢梁的拼接便于实现蜂窝腹板钢梁与楼板工厂组装成型形成模块化装配单元，而后在施工现场各装配单元通过蜂窝腹板钢梁与带悬臂梁段的方钢管柱实现装配连接。

附图说明

图1为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置的三维分解示意图；

图2为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置的三维图；

图3为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置的正视图；

图4为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置的侧视图；

图5为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置的俯视图；

图6为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置(单剪)的三维图；

图7为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置的翼缘连接板构造形式的俯视图；

图8为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置与楼板组成的模块化装配单元的构造形式的三维图；

图9为一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置的4个模块化装配单元装配完成的俯视图。

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1-5所示，一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置包括以下部件：

1——上方钢管柱；

2——中方钢管柱；

3——下方钢管柱；

4——上部方环形隔板；

5——下部方环形隔板；

6——悬臂梁段腹板；

7——上翼缘上连接板；

8——下翼缘下连接板；

9——上翼缘下连接板对；

10——下翼缘上连接板对；

11——翼缘垫板；

12——腹板连接板；

13——装配式蜂窝腹板钢梁；

14——腹板垫板；

15——混凝土楼板；

16——模块化装配单元。

如图1、2、3、4、5所示，所述的一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置，由带悬臂梁段方钢管柱、蜂窝腹板钢梁段及两者的连接装置组成。带悬臂梁段方钢管柱由上方钢管柱1、中方钢管柱2、下方钢管柱3、上部方环形隔板4、下部方环形隔板5及悬臂梁段腹板6焊接而成。上方钢管柱1、中方钢管柱2分别与上部方环形隔板4焊接；下方钢管柱3、中方钢管柱2分别与下部方环形隔板5焊接；悬臂梁段腹板6与中方钢管柱2、上部方环形隔板4及下部方环形隔板5焊接。其中，上部方环形隔板4与下部方环形隔板5可分为三部分，分别为方环部分、圆弧连接段部分、翼缘段部分；方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、翼缘段部分作为与蜂窝腹板钢梁段11翼缘的连接部分。上方钢管柱1、中方钢管柱2、下方钢管柱3统称为方钢管柱，上部方环形隔板4、下部方环形隔板5的内环尺寸均小于方钢管柱内环尺寸，其外环直径大于方钢管柱外环尺寸，且方环形隔板厚度大于蜂窝腹板钢梁段翼缘厚度。

如图1、2、3、4、5所示，带悬臂梁段方钢管柱与蜂窝腹板钢梁段之间的连接装置包括上翼缘上连接板7、下翼缘下连接板8、上翼缘下连接板对9、下翼缘上连接板对10、翼缘垫板11、左、右两个腹板连接板12及腹板垫板14。

如图1、3、4、5所示，上翼缘上连接板7和上部方环形隔板4、翼缘垫板11、蜂窝腹板钢梁段13上翼缘、上翼缘下连接板对9；下翼缘下连接板8和下部方环形隔板5、翼缘垫板11、蜂窝腹板钢梁段11下翼缘、下翼缘上连接板对10；左、右腹板连接板12和悬臂梁段腹板6、腹板垫板14之间均通过单排或多排螺栓群连接。

如图1、2所示，在现场安装过程中，先将蜂窝腹板钢梁段13部件通过高强螺栓连接成整体，将悬臂梁段腹板6和左、右两个腹板连接板12通过高强螺栓连接，再将下翼缘下连接板8与蜂窝腹板钢梁段13下翼缘、翼缘垫板11、下翼缘上连接板对10通过高强螺栓连接，将上翼缘上连接板7与蜂窝腹板钢梁段13上翼缘、翼缘垫板11、上翼缘下连接板对9通过高强螺栓连接，最后将左、右两个腹板连接板12与腹板垫板14、蜂窝腹板钢梁段13腹板通过高强螺栓连接。

如图2、3、4所示，方钢管柱管内中空，或浇筑混凝土。所述的方钢管柱也可替换为圆钢管柱。

如图6所示，所述节点连接装置也可采用翼缘单盖板连接形式。

如图7所示，所述的连接装置中的上翼缘连接板7、9和下翼缘连接板8、10可以不设置狗骨削弱区，也可以设置成圆弧狗骨削弱区或平狗骨削弱区，狗骨削弱区的尺寸根据实际情况设计。

如图8、9所示，所述节点连接装置中的蜂窝腹板钢梁13可与楼板15在工厂组装成型，形成模块化装配单元16，而后在施工现场各装配单元通过蜂窝腹板钢梁与带悬臂梁段方钢管柱实现装配连接。

Claims (5)

1.一种可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：由带悬臂梁段的方钢管柱、蜂窝腹板钢梁段及两者的连接装置组成；所述的带悬臂梁段的方钢管柱由上方钢管柱、中方钢管柱、下方钢管柱、上部方环形隔板、下部方环形隔板及悬臂梁段腹板焊接而成；上方钢管柱、中方钢管柱分别与上部方环形隔板焊接；下方钢管柱、中方钢管柱分别与下部方环形隔板焊接；悬臂梁段腹板分别与上部方环形隔板、中方钢管柱和下部方环形隔板焊接；其中，上部方环形隔板与下部方环形隔板均分为三部分，分别为方环部分、圆弧连接段部分、翼缘段部分；方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，翼缘段部分作为与蜂窝腹板钢梁段翼缘的连接部分；上方钢管柱、中方钢管柱、下方钢管柱统称为方钢管柱；上部方环形隔板、下部方环形隔板的内环尺寸均小于方钢管柱内环尺寸，外环尺寸均大于方钢管柱外环尺寸，且上部方环形隔板、下部方环形隔板均大于蜂窝腹板钢梁段翼缘厚度；所述的蜂窝腹板钢梁段由两个蜂窝腹板钢梁用螺栓拼接而成，蜂窝腹板钢梁与楼板在工厂组装成型，形成模块化装配单元，而后在施工现场模块化装配单元通过蜂窝腹板钢梁与带悬臂梁段的方钢管柱实现装配连接；所述的带悬臂梁段的方钢管柱与蜂窝腹板钢梁段之间的连接装置包括上翼缘上连接板、下翼缘下连接板、上翼缘下连接板对、下翼缘上连接板对、翼缘垫板及左、右两块腹板连接板、腹板垫板；上翼缘上连接板和上部方环形隔板、翼缘垫板、上翼缘下连接板对、蜂窝腹板钢梁段上翼缘之间通过单排或多排螺栓群连接；下翼缘下连接板和下部方环形隔板、翼缘垫板、下翼缘上连接板对、蜂窝腹板钢梁段下翼缘之间通过单排或多排螺栓群连接；左、右腹板连接板和悬臂梁段腹板、腹板垫板、蜂窝腹板钢梁段腹板之间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蜂窝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，先将两个蜂窝腹板钢梁段部件通过高强螺栓连接成整体，将悬臂梁段腹板和左、右两个腹板连接板通过高强螺栓连接，再将下翼缘下连接板与蜂窝腹板钢梁段下翼缘、翼缘垫板、下翼缘连接板对通过高强螺栓连接，将上翼缘上连接板与蜂窝腹板钢梁段上翼缘、翼缘垫板、上翼缘连接板对通过高强螺栓连接，最后将左、右两个腹板连接板与腹板垫板、蜂窝腹板钢梁段腹板通过高强螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的连接装置中的上翼缘连接板和下翼缘连接板不设置狗骨削弱区，或者设置成圆弧狗骨削弱区或平狗骨削弱区。

4.根据权利要求1所述的可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的方钢管柱管内中空，或浇筑混凝土；所述的方钢管柱能替换为圆钢管柱。

5.根据权利要求1所述的可恢复功能的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的装配式蜂窝腹板梁柱节点连接装置采用翼缘单盖板连接形式，即通过将上翼缘下连接板、上翼缘垫板和下翼缘上连接板、下翼缘垫板去除来实现。