CN107060089B - 方钢管与h型钢的四梁柱节点、装配式连接件及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种方钢管与H型钢的四梁柱节点、装配式连接件及施工方法，节点包括中间的方钢管柱、呈十字形的四根横向H型钢梁和连接件，连接件包括十字形连接组件一和U形连接组件二；连接组件一对应设置在方钢管四个边棱处，连接组件二在方钢管侧边设置，其底板与方钢管柱之间形成小翅板楔形凹槽；连接组件一的两个小翅板分别插入小翅板楔形凹槽内配合并锁紧；连接组件一与连接组件二通过螺栓紧固连接；连接组件一与方钢管柱边棱的接触部分焊接连接；连接组件二焊接于H型钢梁端头上。本发明实现了节点连接的标准化和产品化，其特有的楔形自紧式连接构造，能够防止钢梁与钢柱之间发生滑移，避免产生滑移应力；均为工厂化加工，现场零焊接。

Description

方钢管与H型钢的四梁柱节点、装配式连接件及施工方法

背景技术

装配式钢结构以其工业化程度高、自重轻、强度高、抗震性能好、施工快捷、可重复利用、污染小等优点而成为目前建筑业的发展热点。目前方钢管柱和H型钢梁是最为常见的竖向受力构件和横向受力构件，其连接形式多采用焊接或栓焊。要实现钢结构的装配化，首先要实现组成主体各部件的产品化、标准化，尤其是梁柱连接节点的装配化连接。钢结构梁柱节点又分为四梁柱节点、边梁柱节点和角梁柱节点，对于四梁柱节点，其结构复杂，装配精度要求高，现有技术涉及的四梁柱节点，其连接构件多、通用互换性差、没达到产品化、标准化，节点的装配存在现场焊接，施工方法复杂，且装配精度难以控制。

为加快装配式钢结构发展，实现梁柱现场装配零焊接，连接构件标准化、产品化、互换性、工厂化生产，施工快捷、简便。因此，需要研发一种装配高质高效的四梁柱连接节点、连接构件及施工方法。

发明内容

为解决上述技术难题，本发明提供一种方钢管与H型钢的四梁柱节点、装配式连接件及施工方法，其结构合理、施工方便，连接构件产品化、标准化、互换性强，实现梁柱连接节点现场装配零焊接。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于方钢管柱与H型钢四梁柱节点的装配式连接件，其特征在于：包括连接组件一和连接组件二；

所述连接组件一为十字型板件，其四个翅板中，相邻两个翅板为大翅板，另两个翅板为小翅板；所述大翅板和小翅板竖向长度相等；所述大翅板的横向宽度不变，为矩形板，所述小翅板外边缘自上而下逐渐伸长，使横向宽度逐渐增大形成楔形板；所述大翅板上设有一系列螺栓孔一；

所述连接组件二为U形板件，包括中间的底板和两边的侧板；所述底板为横断面呈“凸”字形的矩形板，其底面两侧靠近侧板分别设一个与小翅板尺寸相适应的小翅板楔形凹槽；两个侧板之间的内槽宽与H型钢梁的宽度相适应；所述侧板上还开有一系列螺栓孔二；

所述连接组件一设于连接组件二的两侧，其小翅板分别对应嵌插在底板两侧的小翅板楔形凹槽内并配合锁紧；连接组件一的大翅板与连接组件二的侧板紧贴并通过穿过螺栓孔一和螺栓孔二的螺栓紧固连接。

作为优选的一种方案，所述装配式连接件为内径尺寸与方钢管柱外径尺寸相适的闭合矩形框构件，其中所述连接组件一共四个，对应设于矩形的四个边棱处；相应的，所述连接组件二共四个，对应矩形框的四个边设置，底板作为矩形的四个侧边；连接组件一的两个小翅板分别卡在相邻两个连接组件二的小翅板楔形凹槽内配合并锁紧。

优选的，所述连接组件一的大翅板靠外的上下角均为圆角一，相应的，所述连接组件二的侧板靠外的上下角也对应为圆角二，所述圆角一和圆角二的倒圆角半径相等。

优选的，所述连接组件一中，小翅板的最大板宽小于大翅板的板宽.

优选的，所述连接组件一和连接组件二均为一体成型结构。

优选的，所述螺栓孔一与螺栓孔二一一对应设置，且大小相同。

本发明还提供一种方钢管柱与H型钢梁装配式连接的四梁柱节点，包括中间竖向设置的一根方钢管柱、成十字形横向布置的四根H型钢梁和连接方钢管柱与H型钢梁的连接件，所述连接件为上述装配式连接件；

所述连接组件一对应设置在方钢管柱的四个边棱处，所述连接组件二对应方钢管柱的侧边设置，其底板底面贴设在方钢管柱的侧壁面上，底板与方钢管柱之间两侧的空间即为小翅板楔形凹槽；

所述连接组件一的两个小翅板分别插入底板与方钢管柱之间的小翅板楔形凹槽内配合并锁紧；

连接组件一的大翅板与连接组件二的侧板紧贴并通过穿过螺栓孔一和螺栓孔二的螺栓紧固连接；

所述连接组件一与方钢管柱边棱的接触部分焊接连接；所述连接组件二焊接于H型钢梁的端头上。

其中，所述装配式连接件为内径尺寸与方钢管柱外径尺寸相适的闭合矩形框构件。

此外，本发明还涉及上述方钢管柱与H型钢梁装配式连接的四梁柱节点的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据方钢管柱和 H型钢梁的尺寸设计连接组件一和连接组件二的尺寸，并进行工厂预制加工；

步骤二：将步骤一预制加工的连接组件一焊接于方钢管柱边棱位置，将连接组件二焊接于H型钢梁的端头；

步骤三：将步骤二焊接完成后的方钢管柱和H型钢梁运至施工现场；

步骤四：将步骤三的方钢管柱竖向设置，H型钢梁横向设置，步骤一中连接组件一焊接于方钢管柱上后，两个连接组件一的小翅板之间互相组成倒梯形缺口，所述连接组件一的小翅板对应插入侧壁上底板两侧的小翅板楔形凹槽内配合并锁紧，连接组件二的小翅板楔形凹槽之间的倒梯形凸起正好与倒梯形缺口配合并锁紧，完成梁柱的装配式连接；

步骤五：完成步骤四后，将螺栓穿过大翅板上的螺栓孔一和侧板上的螺栓孔二，使连接组件一与连接组件紧固连接，从而完成节点施工。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

首先，本发明采用的连接件设计新颖，实现了节点连接的标准化和产品化，其特有的楔形自紧式连接构造，能够防止钢梁与钢柱之间发生滑移现象，从而避免产生滑移应力；

其次，本发明的节点连接中采用的构件均为工厂化加工，焊接工作均在工厂进行焊接，到施工现场直接用高强螺栓进行连接，提高了梁柱安装精度，实现了现场零焊接，降低了施工难度，提高了装配效率，保证了工程质量。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明涉及的方钢管柱与四根H型钢梁装配式连接的连接节点的装配总图；

图2为本发明涉及的连接组件一的整体结构示意图；

图3为图2中连接组件一的横剖视图；

图4为本发明涉及的连接组件一与方钢管柱的装配示意图；

图5为本发明涉及的连接组件一的整体结构示意图；

图6为图5中连接组件二的横剖视图；

图7为连接组件二与H型钢梁的装配示意图。

附图标记：1-方钢管柱、2-H型钢梁、3-连接组件一、301-大翅板、302-小翅板、303-螺栓孔一、304-圆角一、4-连接组件二、401-底板、402-侧板、403-螺栓孔二、404-圆角二、405-小翅板楔形凹槽、5-螺栓。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的一种方钢与H型钢的四梁柱节点、装配式连接件及施工方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

如图1-7所示，一种用于方钢管柱与H型钢四梁柱节点的装配式连接件，其特征在于：包括连接组件一3和连接组件二4；如图3和图4，连接组件一3为十字型板件，其四个翅板中，相邻两个翅板为大翅板301，另两个翅板为小翅板302；大翅板301和小翅板302竖向长度相等；大翅板301在横向宽度不变，为矩形板，小翅板302外边缘自上而下逐渐伸长，使横向宽度逐渐增大形成楔形板；大翅板301上设有一系列螺栓孔一303；

如图5和图6，连接组件二4为U形板件，包括中间的底板401和两边的侧板402；底板401的外侧宽度与方钢管柱1的侧边宽度相适应，两个侧板402之间的内槽宽与H型钢梁2的宽度相适应；侧板402上还开有一系列螺栓孔二403；在底板401的外侧，靠近侧板402的两边分别设有一个与小翅板302尺寸相适应的小翅板楔形凹槽405；连接组件一3焊接于方钢管柱1后，连接组件一3之间互相组成倒梯形缺口，连接件4的凸起正好与其配合并锁紧。

连接组件一3和连接组件二4均为一体成型结构，连接组件一3的小翅板302对应插入底板401两侧的小翅板楔形凹槽405内配合并锁紧；连接组件一3的大翅板301与连接组件二4的侧板402紧贴并通过穿过螺栓孔一303和螺栓孔二403的螺栓5紧固连接。

如图1为本发明涉及连接件的一个实施例，其为闭合矩形框构件，其中连接组件一3共四个，对应矩形框的四个边棱处设置，两个小翅板302卡在矩形框的拐角上；相应的，连接组件二4共四个，对应矩形框的四个侧边设置，底板401作为矩形框的四个侧边；

本发明连接件也可以由两个相对独立设置的C形构件构成，对中间的矩形构件进行紧固；其中连接组件一3共四个，对应四个边棱处设置，小翅板302分别卡在四个拐角上；连接组件二4共两个，对应矩形构件相对的两个侧边设置，底板401抵在矩形构件的侧壁上。

其中作为优选的方案，大翅板301靠外的上下两个角均为圆角一304，相应的，连接组件二4的侧板402也对应为圆角二404，圆角一304和圆角二404的倒圆角半径相等。连接组件一3中，小翅板302的最大板宽小于大翅板301的板宽。螺栓孔一303与螺栓孔二403对应设置，且大小相同。

本发明还涉及利用上述装配式连接件形成的方钢管柱与H型钢梁装配式连接的连接节点，包括方钢管柱1、H型钢梁2和连接方钢管柱1与H型钢梁2的上述连接件；连接组件一3对应方钢管柱1的角部设置，两个小翅板302卡在方钢管柱1的拐角上；连接组件二4对应方钢管柱1的侧壁设置，底板401抵在方钢管柱1的侧壁上；连接组件一3的小翅板302对应插入不同侧壁上底板401两侧的小翅板楔形凹槽405内配合并锁紧；连接组件一3的大翅板301与连接组件二4的侧板402紧贴并通过穿过螺栓孔一303和螺栓孔二403的螺栓5紧固连接；连接组件一3与方钢管柱1的边棱接触的部分焊接连接；连接组件二4焊接于H型钢梁2的端头上。

方钢管柱1与四根H型钢梁2呈十字形连接，连接件中，连接组件一3共四个，对应方钢管柱1的四个边棱处设置，两个小翅板302卡在方钢管柱1的拐角上；连接组件二4共四个，对应方钢管柱1的四个侧壁设置，底板401抵在方钢管柱1的侧壁上；连接组件一3和连接组件二4形成包围方钢管柱1的闭合矩形连接件，四根H型钢梁2分别固定在连接组件二4的U形槽内，如图7所示。

上述方钢管柱与H型钢梁装配式连接的连接节点的施工方法包括如下步骤：

步骤一：根据方钢管柱1和 H型钢梁2的尺寸设计连接组件一3和连接组件二4的尺寸，并进行工厂预制加工；

步骤二：将步骤一预制加工的连接组件一3焊接于方钢管柱1边棱位置，将连接组件二4焊接于H型钢梁2的端头；

步骤三：将步骤二焊接完成后的方钢管柱1和 H型钢梁2运至施工现场；

步骤四：将步骤三的方钢管柱1竖向设置，H型钢梁2横向设置，步骤一中连接组件一3焊接于方钢管柱1上后，两个连接组件一3的小翅板302之间互相组成倒梯形缺口，所述连接组件一3的小翅板302对应插入侧壁上底板401两侧的小翅板楔形凹槽405内配合并锁紧，连接组件二4的小翅板楔形凹槽405之间的倒梯形凸起正好与倒梯形缺口配合并锁紧，完成梁柱的装配式连接；

步骤五：完成步骤四后，通过螺栓5连接组件一3的大翅板301与连接组件二4的侧板402紧贴并通过穿过螺栓孔一303和螺栓孔二403的螺栓5紧固连接，从而完成节点施工。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于方钢管柱与H型钢四梁柱节点的装配式连接件，其特征在于：包括连接组件一（3）和连接组件二（4）；

所述连接组件一（3）为十字型板件，其四个翅板中，相邻两个翅板为大翅板（301），另两个翅板为小翅板（302）；所述大翅板（301）和小翅板（302）竖向长度相等；所述大翅板（301）的横向宽度不变，为矩形板，所述小翅板（302）外边缘自上而下逐渐伸长，使横向宽度逐渐增大形成楔形板；所述大翅板（301）上设有一系列螺栓孔一（303）；

所述连接组件二（4）为U形板件，包括中间的底板（401）和两边的侧板（402）；所述底板（401）为横断面呈“凸”字形的矩形板，其底面两侧靠近侧板（402）分别设一个与小翅板（302）尺寸相适应的小翅板楔形凹槽（405）；两个侧板（402）之间的内槽宽与H型钢梁（2）的宽度相适应；所述侧板（402）上还开有一系列螺栓孔二（403）；

所述连接组件一（3）设于连接组件二（4）的两侧，其小翅板（302）分别对应嵌插在底板（401）两侧的小翅板楔形凹槽（405）内并配合锁紧；连接组件一（3）的大翅板（301）与连接组件二（4）的侧板（402）紧贴并通过穿过螺栓孔一（303）和螺栓孔二（403）的螺栓（5）紧固连接；

所述装配式连接件为闭合矩形框构件，其中所述连接组件一（3）共四个，对应设于矩形的四个边棱处；相应的，所述连接组件二（4）共四个，对应矩形框的四个边设置，底板（401）作为矩形的四个侧边；

所述连接组件一（3）中，小翅板（302）的最大横向宽度不大于大翅板（301）的横向宽度；

所述连接组件一（3）和连接组件二（4）均为一体成型结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于方钢管柱与H型钢四梁柱节点的装配式连接件，其特征在于：所述连接组件一（3）的大翅板（301）靠外的上下角均为圆角一（304），相应的，所述连接组件二（4）的侧板（402）靠外的上下角也对应为圆角二（404），所述圆角一（304）和圆角二（404）的倒圆角半径相等。

3.根据权利要求1～2任意一项所述的一种用于方钢管柱与H型钢四梁柱节点的装配式连接件，其特征在于：所述螺栓孔一（303）与螺栓孔二（403）一一对应设置，且大小相同。

4.一种方钢管柱与H型钢梁装配式连接的四梁柱节点，其特征在于：包括中间竖向设置的方钢管柱（1）、呈十字形的四根横向H型钢梁（2）和连接方钢管柱（1）与H型钢梁（2）的连接件，所述连接件为权利要求3所述的装配式连接件；

所述连接组件一（3）对应设置在方钢管柱（1）的四个边棱处，所述连接组件二（4）对应方钢管柱（1）的侧边设置，其底板（401）底面贴设在方钢管柱（1）的侧壁面上，底板（401）与方钢管柱（1）之间两侧的空间即为小翅板楔形凹槽（405）；

所述连接组件一（3）的两个小翅板（302）分别插入底板（401）与方钢管柱（1）之间的小翅板楔形凹槽（405）内配合并锁紧；

连接组件一（3）的大翅板（301）与连接组件二（4）的侧板（402）紧贴并通过穿过螺栓孔一（303）和螺栓孔二（403）的螺栓（5）紧固连接；

所述连接组件一（3）与方钢管柱（1）边棱的接触部分焊接连接；所述连接组件二（4）焊接于H型钢梁（2）的端头上。

5.根据权利要求4所述的一种方钢管柱与H型钢梁装配式连接的四梁柱节点，其特征在于：所述装配式连接件为内径尺寸与方钢管柱（1）外径尺寸相适的闭合矩形框构件。

6.一种权利要求4或5任意一项所述的一种方钢管柱与H型钢梁装配式连接的四梁柱节点的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据方钢管柱（1）和 H型钢梁（2）的尺寸设计连接组件一（3）和连接组件二（4）的尺寸，并进行工厂预制加工；

步骤二：将步骤一预制加工的连接组件一（3）焊接于方钢管柱（1）边棱位置，将连接组件二（4）焊接于H型钢梁（2）的端头；

步骤三：将步骤二焊接完成后的方钢管柱（1）和 H型钢梁（2）运至施工现场；

步骤四：将步骤三的方钢管柱（1）竖向设置，H型钢梁（2）横向设置，步骤一中连接组件一（3）焊接于方钢管柱（1）上后，两个连接组件一（3）的小翅板（302）之间互相组成倒梯形缺口，连接组件一（3）的小翅板（302）对应插入侧壁上底板（401）两侧的小翅板楔形凹槽（405）内配合并锁紧，此时连接组件二（4）的小翅板楔形凹槽（405）中间的倒梯形凸起正好与倒梯形缺口配合并锁紧，完成梁柱的装配式连接；

步骤五：完成步骤四后，将螺栓（5）穿过大翅板（301）上的螺栓孔一（303）和侧板（402）上的螺栓孔二（403），使连接组件一（3）与连接组件二（4）紧固连接，从而完成节点施工。

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