CN106968339A - 用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱‑钢梁面外塞焊装配式连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱‑钢梁面外塞焊装配式连接节点，包括多腔钢管混凝土组合柱，平面内钢梁体和平面外钢梁；多腔钢管混凝土组合柱包括柱腹板，两端分别与柱腹板内侧连接的至少一个柱加劲板，以及柱腹板侧部固定件；每个柱腹板外侧呈十字型连接固定有节点侧板；柱腹板和节点侧板上设置有对穿的焊接通孔；多腔钢管混凝土组合柱内设置有若干两端伸出焊接通孔且焊接固定的钢棒，内部浇注有混凝土；平面内钢梁体的连接端插入到两个节点侧板之间固定连接；平面外钢梁的连接端设置夹板，夹板的一端通过螺栓与平面外钢梁固定，另一端垂直焊接端板，端板上设置有与焊接通孔对应的塞焊孔，钢棒伸出端插入塞焊孔后与端板塞焊固定。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构连接节点，具体为用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点。
背景技术
钢管混凝土柱就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度，其是钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。其承载高、延性好，抗震性能优越，并且施工方便，工期大大缩短；多腔体钢管混凝土组合柱则是将钢管内部空间分隔为多个混凝土腔体，更好的提高了其结构强度和刚度。
但是现有的多腔体钢管混凝土组合柱均为平面内连接节点，当其作为中间柱设置时，需要在平面外连接钢梁进行结构设置，目前没有对应的连接节点满足其应力、抗震性能及其使用要求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，装配化程度高，便于施工，结构可靠稳定，增大了节点刚度。
本发明是通过以下技术方案来实现：
用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，包括多腔钢管混凝土组合柱，以及平面内钢梁体和平面外钢梁；所述的多腔钢管混凝土组合柱包括两个对称设置的柱腹板，两端分别与柱腹板内侧连接的至少一个柱加劲板，以及固定两个柱腹板的柱腹板侧部固定件；柱加劲板将柱腹板和柱腹板侧部固定件围成的组合柱内部分为多个腔体；每个柱腹板外侧呈十字型连接固定有节点侧板；柱腹板和节点侧板上设置有对穿的焊接通孔；多腔钢管混凝土组合柱内设置有若干两端伸出焊接通孔且焊接固定的钢棒，多腔钢管混凝土组合柱内浇注有混凝土；所述的平面内钢梁体的连接端插入到两个节点侧板之间固定连接；所述的平面外钢梁的连接端设置夹板，夹板的一端通过螺栓与平面外钢梁固定，另一端垂直焊接端板，端板上设置有与焊接通孔对应的塞焊孔，钢棒伸出端插入塞焊孔后与端板塞焊固定。
优选的，两个柱腹板内侧中间设置一个柱加劲板；钢棒均匀对称设置在柱加劲板的两侧。
优选的，节点侧板呈切角设置，节点侧板与柱腹板的中部宽度大于节点侧板外伸端的宽度，节点侧板与柱腹板的中部经斜边过渡到节点侧板外伸端。
进一步，平面内钢梁体的连接端插入节点侧板外伸端之间焊接固定，且与柱腹板侧部固定件呈间隙设置，间隙的距离小于斜边过渡部分的长度；节点侧板外伸端上下侧边至少高出平面内钢梁体对应侧翼缘10mm。
优选的，平面内钢梁体的连接端设置有连接端板，平行固定在上下翼缘上的连接板，以及设置在上下两个连接板之间的加固角钢；连接板与连接端板连接；平面内钢梁体通过连接端板、连接板和加固角钢与节点侧板焊接固定。
优选的，所述的柱腹板侧部固定件为柱侧板，柱侧板的两端分别与两个柱腹板的同一端固定连接，柱侧板的外侧与柱腹板的端部平齐。
优选的，所述的柱腹板侧部固定件为矩形截面钢管；矩形截面钢管的正面和背面分别与两个柱腹板的同一端固定连接，矩形截面钢管的外侧与柱腹板的端部平齐；或者矩形截面钢管的内侧分别与两个柱腹板的同一端固定连接，矩形截面钢管的正面和背面分别与柱腹板平齐。
优选的，夹板加持设置在平面外钢梁的腹板上，螺栓穿过夹板和腹板连接固定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明中的多腔钢管混凝土组合柱，以及平面内钢梁体和平面外钢梁均能够在工厂中进行预制，并且多腔钢管混凝土组合柱上的节点侧板也能够提前完成焊接，现场安装只需定位塞焊装配后进行浇筑，装配化程度高；通过夹板和端板的使用，提高了平面外钢梁连接的有效性，使节点域刚度增大，使梁柱连接更接近于刚接，提高了节点的抗震性能；并且塞焊后端板的立面平整，整体性强；通过夹板的设置能够先进行夹板塞焊，再进行夹板与平面外钢梁的固定连接，便于施工定位，提高现场装配效率。
进一步的，平面内钢梁体通过角钢与多腔钢管混凝土组合柱相连，平面外钢梁通过端板与多腔钢管混凝土组合柱相连，这样的连接方法降低了施工难度，易保证施工质量。
进一步的，节点侧板通过切角设置，配合斜边过度，使侧板传力路径更明确，同时省钢，提高了经济效益。侧板高出梁翼缘至少10mm，留出焊接距离。
附图说明
图1为本发明实例中所述多腔钢管混凝土组合柱的分解图。
图2为本发明实例中所述多腔钢管混凝土组合柱的部分组装图。
图3为本发明实例中所述多腔钢管混凝土组合柱的组装图。
图4为本发明实例中所述节点侧板安装示意图。
图5为本发明实例中所述节点侧板装配图。
图6为本发明实例中所述平面内钢梁体安装示意图。
图7为本发明实例中所述平面外钢梁安装示意图。
图8为本发明实例中所述端板和夹板安装示意图。
图9为本发明实例中所述夹板和平面外钢梁安装示意图。
图10为本发明实例中所述平面外钢梁装配图。
图11为本发明实例中所述节点对平面外钢梁的正视图。
图12为图11中1-1方向截面图。
图13为图11中2-2方向截面图。
图14为本发明实例中所述节点在受力时的应力云图。
图15为本发明实例中所述节点抗震性能测试时的力-位移图。
图中：1-多腔钢管混凝土组合柱，11-柱腹板，12-柱侧板，13-柱加劲板，2-钢棒，3-节点侧板，4-平面内钢梁体，5-平面外钢梁，6-端板，7-夹板，8-螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，包括多腔钢管混凝土组合柱，以及平面内钢梁体4和平面外钢梁5；
如图1所示，多腔钢管混凝土组合柱1包括两个对称设置的柱腹板11，两端分别与柱腹板11内侧连接的至少一个柱加劲板13，以及固定两个柱腹板11的柱腹板侧部固定件；柱加劲板13将柱腹板11和柱腹板侧部固定件围成的组合柱内部分为多个腔体；每个柱腹板11外侧呈十字型连接固定有节点侧板3；柱腹板11和节点侧板3上设置有对穿的焊接通孔；多腔钢管混凝土组合柱内设置有若干两端伸出焊接通孔且焊接固定的钢棒2，多腔钢管混凝土组合柱内浇注有混凝土；如图6所示，平面内钢梁体4的连接端插入到两个节点侧板3之间固定连接；如图7、图8、图9和图10所示，平面外钢梁5的连接端设置夹板7，夹板7的一端通过螺栓8与平面外钢梁5固定，另一端垂直焊接端板6，端板6上设置有与焊接通孔对应的塞焊孔，钢棒2伸出端插入塞焊孔后与端板6塞焊固定。本优选实例中，夹板7加持设置在平面外钢梁5的腹板上，螺栓8穿过夹板7和腹板连接固定。
本优选实例中，如图1所示，两个柱腹板11内侧中间设置一个柱加劲板13；钢棒2均匀对称设置在柱加劲板13的两侧。如图4和图5所示，节点侧板3呈切角设置，节点侧板3与柱腹板11的中部宽度大于节点侧板3外伸端的宽度，节点侧板3与柱腹板11的中部经斜边过渡到节点侧板3外伸端。
如图12和图13所示，平面内钢梁体4的连接端插入节点侧板3外伸端之间焊接固定，且与柱腹板侧部固定件呈间隙设置，间隙的距离小于斜边过渡部分的长度；节点侧板3外伸端上下侧边至少高出平面内钢梁体4对应侧翼缘10mm。平面内钢梁体4的连接端设置有连接端板，平行固定在上下翼缘上的连接板，以及设置在上下两个连接板之间的加固角钢；连接板与连接端板连接；平面内钢梁体4通过连接端板、连接板和加固角钢与节点侧板焊接固定。
如图1所示，柱腹板侧部固定件为柱侧板12，柱侧板12的两端分别与两个柱腹板11的同一端固定连接，柱侧板12的外侧与柱腹板11的端部平齐。
其中，柱腹板侧部固定件还能够为矩形截面钢管；矩形截面钢管的正面和背面分别与两个柱腹板11的同一端固定连接，矩形截面钢管的外侧与柱腹板11的端部平齐；或者矩形截面钢管的内侧分别与两个柱腹板11的同一端固定连接，矩形截面钢管的正面和背面分别与柱腹板11平齐。
具体的，钢棒2与柱腹板11进行工厂焊接，如图1、图2所示，形成图3所示的带钢棒2的多腔钢管混凝土组合柱，随后与节点侧板3进行工厂焊接，如图4所示，形成图5所示的带节点侧板3、钢棒2的多腔钢管混凝土组合柱。用于上盖板和下盖板的连接板、以及加固角钢、加劲肋、连接端板与钢梁进行工厂焊接，形成图6所示的平面内钢梁体4，平面内钢梁体4与节点侧板3进行现场定位焊接，装配过程如图7所示。端板6与夹板7进行工厂焊接，并端板6与节点侧板3在相应孔位通过钢棒2进行穿孔塞焊，随后平面外钢梁5通过螺栓8与夹板7进行连接。装配过程如图7所示，最终形成图8所示的梁柱节点。如图14所示，本发明的Mises应力云图中能够看出，节点应力均匀，受力良好，满足整体使用要求，如图15所示，其耗能性好，延性强，抗震性能优良。
本发明不仅装配化程度高，带节点侧板的组合柱与钢梁体均在工厂预制，现场安装只需定位装配。而且便于施工，平面内钢梁体4通过角钢与组合柱相连，平面外钢梁5通过夹板7、螺栓8与组合柱相连，这样的连接方法降低了施工难度，易保证施工质量。具有良好的耗能能力及抗震性能。节点侧板3切角，使节点侧板3传利路径更明确，同时省钢，提高了经济效益。节点侧板3高出梁翼缘10mm，留出焊接距离。
Claims (8)
1.用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，包括多腔钢管混凝土组合柱，以及平面内钢梁体(4)和平面外钢梁(5)；
所述的多腔钢管混凝土组合柱包括两个对称设置的柱腹板(11)，两端分别与柱腹板(11)内侧连接的至少一个柱加劲板(13)，以及固定两个柱腹板(11)的柱腹板侧部固定件；柱加劲板(13)将柱腹板(11)和柱腹板侧部固定件围成的组合柱内部分为多个腔体；每个柱腹板(11)外侧呈十字型连接固定有节点侧板(3)；柱腹板(11)和节点侧板(3)上设置有对穿的焊接通孔；多腔钢管混凝土组合柱内设置有若干两端伸出焊接通孔且焊接固定的钢棒(2)，多腔钢管混凝土组合柱内浇注有混凝土；
所述的平面内钢梁体(4)的连接端插入到两个节点侧板(3)之间固定连接；
所述的平面外钢梁(5)的连接端设置夹板(7)，夹板(7)的一端通过螺栓(8)与平面外钢梁(5)固定，另一端垂直焊接端板(6)，端板(6)上设置有与焊接通孔对应的塞焊孔，钢棒(2)伸出端插入塞焊孔后与端板(6)塞焊固定。
2.根据权利要求1所述的用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，两个柱腹板(11)内侧中间设置一个柱加劲板(13)；钢棒(2)均匀对称设置在柱加劲板(13)的两侧。
3.根据权利要求1所述的用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，节点侧板(3)呈切角设置，节点侧板(3)与柱腹板(11)的中部宽度大于节点侧板(3)外伸端的宽度，节点侧板(3)与柱腹板(11)的中部经斜边过渡到节点侧板(3)外伸端。
4.根据权利要求3所述的用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，平面内钢梁体(4)的连接端插入节点侧板(3)外伸端之间焊接固定，且与柱腹板侧部固定件呈间隙设置，间隙的距离小于斜边过渡部分的长度；节点侧板(3)外伸端上下侧边至少高出平面内钢梁体(4)对应侧翼缘10mm。
5.根据权利要求1所述的用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，平面内钢梁体(4)的连接端设置有连接端板，平行固定在上下翼缘上的连接板，以及设置在上下两个连接板之间的加固角钢；连接板与连接端板连接；平面内钢梁体(4)通过连接端板、连接板和加固角钢与节点侧板焊接固定。
6.根据权利要求1所述的用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，所述的柱腹板侧部固定件为柱侧板(12)，柱侧板(12)的两端分别与两个柱腹板(11)的同一端固定连接，柱侧板(12)的外侧与柱腹板(11)的端部平齐。
7.根据权利要求1所述的用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，所述的柱腹板侧部固定件为矩形截面钢管；矩形截面钢管的正面和背面分别与两个柱腹板(11)的同一端固定连接，矩形截面钢管的外侧与柱腹板(11)的端部平齐；或者矩形截面钢管的内侧分别与两个柱腹板(11)的同一端固定连接，矩形截面钢管的正面和背面分别与柱腹板(11)平齐。
8.根据权利要求1所述的用对穿钢棒的多腔体钢管混凝土柱-钢梁面外塞焊装配式连接节点，其特征在于，夹板(7)加持设置在平面外钢梁(5)的腹板上，螺栓(8)穿过夹板(7)和腹板连接固定。
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