CN106996144B - 钢结构的横梁与立柱的连接部 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢结构的横梁与立柱的连接部，它包括顶板(1)、蜂巢侧板(2)和底板(3)，顶板(1)和底板(3)上均设有多个垫板(6)和多个连接板；蜂巢侧板(2)包括两块波纹板(8)和一块竖向安装板，安装板与立柱(4)固定；每块波纹板(8)由间隔布设的凸出部(8.1)和平直部(8.2)构成；两块波纹板(8)的最外侧的平直部(8.2)均与安装板固定，两块波纹板(8)的最内侧的平直部(8.2)均与横梁(5)腹板(5.1)固定；每块波纹板(8)的中间的每个平直部(8.2)的上下两端分别与顶板(1)或底板(3)上对应的连接板固定。该连接部能使横梁(5)与立柱(4)之间具备较大的转动幅度、抗剪力强。

Description

钢结构的横梁与立柱的连接部
技术领域
本发明涉及土木工程中的钢结构施工技术领域，具体讲是一种钢结构的横梁与立柱的连接部。
背景技术
随着经济的发展和社会的进步，框架式钢结构在建筑物和构筑物中得到越来越广泛的应用，而钢结构中的横梁(多为工字钢梁)与立柱之间的连接的节点区域即为连接部。现有技术的钢结构的横梁的梁端与立柱的连接部一般也采用短工字钢，该短工字钢一端与立柱焊接而另一端与横梁连接。在地震中，在横梁与立柱两者形成的平面内，横梁会相对立柱发生一定幅度的转动变形，为适应这种转动，会将节点处工字钢的尺寸(即翼缘板的厚度、宽度、腹板的厚度、高度)做小，使得横梁端部截面变弱从而更易转动，达到一定的耗能抗震效果。
然而，现有技术的框架式钢结构的横梁与立柱的连接部存在以下弊端：一是上述缩减后的梁端截面尺寸为横梁提供的转动幅度仍然不大，弱截面耗能效果不明显，不能满足抗震要求；而且在极端荷载作用下，梁端处的抗剪能力严重不足，使得钢结构在上述节点处容易发生断裂破坏，降低钢结构的使用寿命、存在安全隐患。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能使横梁与立柱之间具备较大的转动幅度、且上述转动结构设计合理、抗剪力强的钢结构的横梁与立柱的连接部。
本发明的一个技术解决方案是，提供一种钢结构的横梁与立柱的连接部，它包括由顶板、蜂巢侧板和底板构成的工字型连接部本体，连接部本体的一端与立柱固定，连接部本体的另一端与横梁固定；顶板和底板上均设有多个横向垫板和多个竖向连接板；蜂巢侧板包括两块对称的波纹板和一块竖向安装板，安装板与立柱固定；每块波纹板由间隔布设的凸出部和平直部构成；两块波纹板的最外侧的平直部均与安装板固定，两块波纹板的最内侧的平直部均与横梁腹板固定；每块波纹板的中间的每个平直部的上下两端分别与顶板或底板上对应的连接板固定；每块波纹板的中间的每个平直部的上下两端分别与顶板或底板上对应的垫板抵靠。
本发明钢结构的横梁与立柱的连接部与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果。
首先分析蜂巢侧板，由于该蜂巢侧板由对称的两块波纹板拼合形成间隔布设的六角形蜂巢部和平直加厚部，从而具有一定的闭截面效应，故蜂巢侧板的平面外抗弯刚度和抗扭刚度比一般的单个波纹板大许多，稳定性更强，且单个六角形蜂巢部就具备了较大幅度的拉伸变形的能力，而由多个六角形蜂巢部整合起来的蜂巢侧板就构成了类似手风琴的结构，该手风琴式蜂巢侧板具备较大的转动幅度；而且，由于顶板和底板上均焊接了加厚的垫板，这样，在顶板和底板上实质上又构成了间隔布设的变截面结构，使得顶板和底板也共同具备了较大幅度的转动变形的能力，并且由于垫板是间隔等距布设的，这就有计划的控制了转动形变发生的位置和方向，使得顶板和底板的整体上均匀分摊了上述形变，避免应力集中产生破坏；况且垫板的存在不仅仅是加厚作用，它还将波纹板垫高，使得波纹板的凸出部也就是六角形蜂巢部与顶板和底板脱开，这就为波纹板形变的腾出了空间，进而保证蜂巢侧板的转动能力。在蜂巢侧板、顶板和底板共同配合作用下，该节点获得了较大的转动幅度，有效满足了抗震的要求。而且，上述转动结构的设计布局合理，六角形蜂巢部由双层凸出部构成，有效提高了强度和抗剪力，而两平直部与连接板叠合成的平直加厚部也进一步增大了该位置的强度和抗剪力，且间隔布设了垫板的顶板和底板，其抗剪力和强度也自然得到了提升；故在上述顶板、底板、蜂巢部、平直加厚部的共同作用下，钢结构在上述节点处的抗剪力强、避免发生断裂破坏，延长钢结构的使用寿命、杜绝了安全隐患。
作为改进，立柱上焊接有上下两层环形箍圈；顶板外端焊接在上层箍圈上，底板外端焊接在下层箍圈上，安装板焊接在立柱侧面，安装板的上下两端分别与顶板和底板焊接；这样，该节点的负载被两箍圈均匀从立柱的四个侧面作用到立柱整体上，而不是像现有技术一样仅仅只作用于立柱的一个侧面，故进一步加强了其强度和抗剪性能。
作为再改进，顶板内端与横梁的上翼缘板之间设有一块方螺接板和两块矩形螺接板，方螺接板连接顶板顶面和上翼缘板顶面，两块矩形螺接板错开横梁腹板来连接上翼缘板的底面和顶板底面；底板内端与横梁的下翼缘板之间也设有一块方螺接板和两块矩形螺接板，方螺接板连接底板底面和下翼缘板底面，每块矩形螺接板错开横梁腹板来连接下翼缘板的顶面和底板顶面；上述的连接结构，仅采用螺接的方式就能快速牢固的实现顶板、底板与横梁两翼缘板的固定，相比传统的焊接，操作简单方便，连接效果好。
作为优选，每块连接板焊接在一块垫板的中间以形成T形安装座，顶板的安装座数目等于底板的安装座数目也等于每块波纹板的平直部数目减2，上述安装座的设计，使得结构简单，安装方便，布局对称，各部件之间受力均衡。
作为进一步优选，一块波纹板的中间的每个平直部的上端、另一块波纹板的中间的对应的平直部的上端以及两者之间的连接板三者螺接；一块波纹板的中间的每个平直部的下端、另一块波纹板的中间的对应的平直部的下端以及两者之间的连接板三者螺接。上述结构，无需采用焊接，仅仅依靠螺接就牢固完成了顶板、底板与蜂巢侧板之间的连接固定，操作方便，施工质量好。
作为再进一步优选，两块波纹板的最外侧的平直部及夹在两平直部之间的安装板三者螺接；两块波纹板的最内侧的平直部及夹在两平直部之间的横梁腹板螺接；上述结构，同样无需采用焊接，仅仅依靠螺接就牢固完成了蜂巢侧板与立柱及横梁之间的连接固定，操作方便，施工质量好。
作为又进一步优选，顶板的每一个连接板与底板上同一竖排的连接板之间设有一块填板，上述同一竖排的上连接板、填板、下连接板依次焊接为一体。这样，其实也可以不焊接而是直接用一块工字钢板制造出两组连接板及填板一体的结构，或者在工厂中预先焊接好，提高了手风琴结构的平直加厚部的强度和抗剪力，进而在整体上加大了该节点的可转动幅度及抗剪性能。
附图说明
图1是本发明钢结构的横梁与立柱的连接部的爆炸结构示意图。
图2是本发明钢结构的横梁与立柱的连接部的结构示意图。
图3是本发明钢结构的横梁与立柱的连接部拆掉两块波纹板后的结构示意图。
图4是本发明钢结构的横梁与立柱的连接部的蜂巢侧板从安装座的连接板高度的截面局部结构示意图。
图中所示1、顶板，2、蜂巢侧板，3、底板，4、立柱，5、横梁，5.1、腹板，5.2、上翼缘板，5.3、下翼缘板，6、垫板，7、连接板，8、波纹板，8.1、凸出部，8.2、平直部，9、安装板，10、箍圈，11、方螺接板，12、矩形螺接板，13、安装座，14、填板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明钢结构的横梁与立柱的连接部，它包括由顶板1、蜂巢侧板2和底板3构成的工字型连接部本体。为表述方便，令靠近立柱4的一端为外端，靠近横梁5的一端为内端。连接部本体的外端与立柱4固定，即立柱4上焊接有上下两层环形箍圈10；顶板1外端焊接在上层箍圈10上，底板3外端焊接在下层箍圈10上。
连接部本体的内端与工字型横梁5固定，即顶板1内端与横梁5的上翼缘板5.2之间设有一块方螺接板11和两块矩形螺接板12，方螺接板11连接顶板1顶面和上翼缘板5.2顶面，两块矩形螺接板12错开横梁5腹板5.1来连接上翼缘板5.2的底面和顶板1底面；底板3内端与横梁5的下翼缘板5.3之间也设有一块方螺接板11和两块矩形螺接板12，方螺接板11连接底板3底面和下翼缘板5.3底面，每块矩形螺接板12错开横梁5腹板5.1来连接下翼缘板5.3的顶面和底板3顶面。
顶板1和底板3上均设有多个横向垫板6和多个竖向连接板7，每块连接板7焊接在一块垫板6的中间以形成T形安装座13。蜂巢侧板2包括两块对称的波纹板8和一块竖向安装板9，安装板9与立柱4固定；具体的说，安装板9焊接在立柱4侧面，安装板9的上下两端分别与顶板1和底板3焊接。
每块波纹板8由间隔布设的凸出部8.1和平直部8.2构成。两块波纹板8的最外侧的平直部8.2均与安装板9固定，具体的说，两块波纹板8的最外侧的平直部8.2及夹在两最外侧平直部8.2之间的安装板9三者螺接。两块波纹板8的最内侧的平直部8.2均与横梁5腹板5.1固定；具体的说，两块波纹板8的最内侧的平直部8.2及夹在两最内侧平直部8.2之间的横梁5腹板5.1螺接。
顶板1上焊接的安装座13数目等于底板3上焊接的安装座13数目，也等于每块波纹板8的平直部8.2数目减2，即除去最内侧的一个平直部8.2和最外侧的一个平直部8.2后，每块波纹板8中间剩下的平直部8.2与顶板1的安装座13及底板2的安装座13一一对应。顶板1的每一个安装座13的连接板7与底板3上对应的也就是同一竖排的安装座13的连接板7之间设有一块填板14，上述同一竖排的上连接板7、填板14、下连接板7依次焊接为一体，当然，也可是干脆将上述三者一体成型。即两个安装座13就是由一根完整的工字钢构成。
波纹板8中间的平直部8.2是指，除掉最内端和最外端的两个平直部8.2之后剩下的全部平直部8.2。每块波纹板8的中间的每个平直部8.2的上下两端分别与顶板1或底板3上对应的安装座13的连接板7固定；更具体的说，一块波纹板8的中间的每个平直部8.2的上端、另一块波纹板8的上相对应的一个平直部8.2的上端以及两者之间的连接板7三者螺接；一块波纹板8的中间的每个平直部8.2的下端、另一块波纹板8上相对应的一个平直部8.2的下端以及两者之间的连接板7三者螺接。每块波纹板8的中间的每个平直部8.2的上端与顶板上对应的安装座13的垫板6抵靠，每块波纹板8的中间的每个平直部8.2的下端分别与底板3上对应的安装座13的垫板6抵靠。

Claims (5)

1.一种钢结构的横梁与立柱的连接部，它包括由顶板(1)、蜂巢侧板(2)和底板(3)构成的工字型连接部本体，连接部本体的一端与立柱(4)固定，连接部本体的另一端与横梁(5)固定；其特征在于：顶板(1)和底板(3)上均设有多个横向垫板(6)和多个竖向连接板(7)；蜂巢侧板(2)包括两块对称的波纹板(8)和一块竖向安装板(9)，安装板(9)与立柱(4)固定；每块波纹板(8)由间隔布设的凸出部(8.1)和平直部(8.2)构成；两块波纹板(8)的最外侧的平直部(8.2)均与安装板(9)固定，两块波纹板(8)的最内侧的平直部(8.2)均与横梁(5)腹板(5.1)固定；每块波纹板(8)的中间的每个平直部(8.2)的上下两端分别与顶板(1)或底板(3)上对应的连接板(7)固定；每块波纹板(8)的中间的每个平直部(8.2)的上下两端分别与顶板(1)或底板(3)上对应的垫板(6)抵靠。
2.根据权利要求1所述的钢结构的横梁与立柱的连接部，其特征在于：立柱(4)上焊接有上下两层环形箍圈(10)；顶板(1)外端焊接在上层箍圈(10)上，底板(3)外端焊接在下层箍圈(10)上，安装板(9)焊接在立柱(4)侧面，安装板(9)的上下两端分别与顶板(1)和底板(3)焊接。
3.根据权利要求1所述的钢结构的横梁与立柱的连接部，其特征在于：顶板(1)内端与横梁(5)的上翼缘板(5.2)之间设有一块方螺接板(11)和两块矩形螺接板(12)，方螺接板(11)连接顶板(1)顶面和上翼缘板(5.2)顶面，两块矩形螺接板(12)错开横梁(5)腹板(5.1)来连接上翼缘板(5.2)的底面和顶板(1)底面；底板(3)内端与横梁(5)的下翼缘板(5.3)之间也设有一块方螺接板(11)和两块矩形螺接板(12)，方螺接板(11)连接底板(3)底面和下翼缘板(5.3)底面，每块矩形螺接板(12)错开横梁(5)腹板(5.1)来连接下翼缘板(5.3)的顶面和底板(3)顶面。
4.根据权利要求1所述的钢结构的横梁与立柱的连接部，其特征在于：两块波纹板(8)的最外侧的平直部(8.2)及夹在两平直部(8.2)之间的安装板(9)三者螺接；两块波纹板(8)的最内侧的平直部(8.2)及夹在两平直部(8.2)之间的横梁(5)腹板(5.1)螺接。
5.根据权利要求1所述的钢结构的横梁与立柱的连接部，其特征在于：顶板(1)的每一个连接板(7)与底板(3)上同一竖排的连接板(7)之间设有一块填板(14)，上述同一竖排的上连接板(7)、填板(14)、下连接板(7)依次焊接为一体。
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