CN108222261B - 一种全螺栓连接的钢结构节点及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全螺栓连接的钢结构节点，设置在方钢管立柱与工字型钢梁的连接处，其特征在于：包括有两个上下对称设置的连接件，所述的连接件包括有槽钢、角钢、对拉螺栓和普通螺栓，所述的槽钢与角钢均为两个，两个角钢对称设置，两个槽钢分别安装在角钢的两端并通过普通螺栓与角钢相连，两个槽钢之间形成方孔，角钢中部的一个侧边通过对拉螺栓固定在方钢管立柱上，另一个侧边通过普通螺栓与工字型钢梁相连，槽钢通过普通螺栓与工字型钢梁相连。本发明节点连接方便快捷、构造合理、构件可重复使用，符合我国倡导的绿色施工理念，也契合国家的可持续发展战略。

Description

一种全螺栓连接的钢结构节点及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种方钢管立柱与工字型钢梁的连接装置，尤其是涉及一种全螺栓连接的钢结构节点及其组装方法。

背景技术

我国装配式钢结构建筑发展越来越快，但是节点连接问题一直是钢结构施工中面临的一个难题，工厂焊接、现场焊接、栓焊连接都需要对原始构件进行各种各样的焊接，这些连接方法不仅施工速度慢、构件重复使用率低且现场污染严重。因此解决型钢节点连接问题显得愈发重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种全螺栓连接的钢结构节点，它全部由螺栓及连接件实现无焊接的连接节点，有效解决了目前钢结构施工中方钢管立柱与工字型钢梁节点连接问题。

本发明的另一个目的是提供一种全螺栓连接的钢结构节点的组装方法。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用如下技术方案：

一种全螺栓连接的钢结构节点，设置在方钢管立柱与工字型钢梁的连接处，其特征在于：包括有两个上下对称设置的连接件，所述的连接件包括有槽钢、角钢、对拉螺栓和普通螺栓，所述的槽钢与角钢均为两个，两个角钢对称设置，两个槽钢分别安装在角钢的两端并通过普通螺栓与角钢相连，两个槽钢之间形成方孔，角钢中部的一个侧边通过对拉螺栓固定在方钢管立柱上，另一个侧边通过普通螺栓与工字型钢梁相连，槽钢通过普通螺栓与工字型钢梁相连。

所述的角钢中部的一个侧边通过两个对拉螺栓固定在方钢管立柱上。

所述的角钢中部的另一个侧边通过两个普通螺栓与工字型钢梁相连。

所述的槽钢通过四个普通螺栓与工字型钢梁相连。

所述的一种全螺栓连接的钢结构节点的组装方法，包括以下步骤：

①用普通螺栓将槽钢的两侧翼缘与角钢的一个侧边连接在一起；

②用对拉螺栓将角钢的一个侧边与方钢管立柱连接在一起；

③用普通螺栓将角钢的另一个侧边与工字型钢梁连接在一起；

④用普通螺栓将槽钢与工字型钢梁连接在一起。

本发明所具有的优点与有益效果是：

本发明一种全螺栓连接的钢结构节点由于包括有角钢、槽钢、螺栓，所述方钢管立柱的四周外壁、工字型钢梁的上下翼缘、角钢的长短肢、槽钢的腹板和翼缘都在连接部位开设有螺栓孔，槽钢通过普通螺栓分别与工字型钢梁和角钢相连，角钢通过对拉螺栓固定在方钢管立柱上，该节点构造在连接部位的梁柱及连接件相应部位都开设有螺栓孔，安装前和安装时全部通过普通螺栓、对拉螺栓和连接件将工字型钢梁连接于方钢管立柱的四周侧壁上，无需对梁柱进行任何焊接，全部通过连接件、螺栓进行连接，而且连接件易于加工，节点装拆方便、适用范围广。

所述角钢、槽钢连接件都是由标准构件根据需要制作的，无需焊接。可以对角钢焊接加劲肋，以增加构造强度要求。

本发明节点连接方便快捷、构造合理、构件可重复使用，符合我国倡导的绿色施工理念，也契合国家的可持续发展战略。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

图1是本发明使用状态示意图；

图2是连接件的结构示意图；

图3是方钢管立柱与连接件的连接示意图；

图4是方钢管立柱、工字型钢梁与连接件的连接示意图。

具体实施方式

如图1、3、4所示，一种全螺栓连接的钢结构节点，设置在方钢管立柱1与工字型钢梁2的连接处，在本实施例中为了更好的表达设计形式和意图，方钢管立柱四周共设置有四根工字型钢梁，它包括有两个上下对称设置的连接件8，如图2所示，所述的连接件8包括有槽钢3、角钢4、对拉螺栓6和普通螺栓5，所述的槽钢3与角钢4均为两个，两个角钢4对称设置，两个槽钢3分别安装在角钢的两端并通过普通螺栓与角钢相连，两个槽钢之间形成方孔7，角钢中部的一个侧边通过两个对拉螺栓6固定在方钢管立柱上，另一个侧边通过两个普通螺栓与工字型钢梁2相连，槽钢3通过四个普通螺栓5与工字型钢梁2相连。

每个螺栓的受剪、受拉、承压承载力设计值如下：

受剪承载力设计值

承压承载力设计值

受拉承载力设计值

以上式中，n_v为受剪面数目；d为螺栓杆直径；∑t为在不同受力方向中，同一个受力方向承压构件总厚度的较小值；f_v ^b、f_t ^b、f_c ^b分别为螺栓的抗剪、抗拉和抗压强度。A_e为螺栓有效截面积；d_e为螺纹处的有效直径。由于螺纹呈倾斜方向，螺栓受拉时采用的直径，既不是扣去螺纹后的净直径d_n，也不是全直径与净直径的平均直径d_m，而是由下式计算的有效直径：P为螺纹的螺距。

当螺栓群轴心受剪时， 为一个螺栓受剪承载力与承压承载力的较小值；n为螺栓数；N为轴心力。

当螺栓群偏心受剪时，将剪力向螺栓群形心简化，则螺栓群可看成同时受到轴心剪力F和扭矩T＝Fe的联合作用，在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力，即：在扭矩T＝Fe作用下，/>γ_i为螺栓至中心点的距离，N_1T螺栓剪力的大小。

当螺栓群轴心受拉时， 为单个螺栓的受拉承载力设计值；n为螺栓数；N为轴心力。

当螺栓群承受弯矩时,螺栓的拉力为：设计时要求受力最大的最外排螺栓1的拉力不超过一个螺栓的抗拉承载力设计值：/>

位于最下排的螺栓近似为中和轴所在位置，y_i为各个螺栓至中和轴的距离，M为弯矩，为单个螺栓的受拉承载力设计值。

当螺栓群偏心受拉时，小偏心受拉：

N_max、N_min分别为最大最小受力螺栓的拉力，y_i为各个螺栓到形心的距离。由N_min≥0的偏心距

令为螺栓有效截面组成的核心距，则当e≤ρ时为小偏心受拉。

大偏心受拉：

则有：

当螺栓群受剪力和拉力的联合作用时，螺栓同时承受剪力和杆轴方向拉力，则有

验算拉-剪作用：

验算孔壁承压：

预先在方钢管立柱的四周外壁、工字型钢梁的上下翼缘、角钢的长短肢、槽钢的腹板和翼缘相应连接部位开设螺栓孔。根据实际受力情况计算出所需螺栓数量后，螺栓布置要求按照下表确定。

注：d₀为螺栓或铆钉的孔径，t为外层较薄板件的厚度；钢板边缘与刚性构件角钢、槽钢相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按中间排的数值采用。

所述的一种全螺栓连接的钢结构节点的组装方法，包括以下步骤：

①用普通螺栓将槽钢的两侧翼缘与角钢的一个侧边连接在一起；

②用对拉螺栓将角钢的一个侧边与方钢管立柱连接在一起；

③用普通螺栓将角钢的另一个侧边与工字型钢梁连接在一起；

④用普通螺栓将槽钢与工字型钢梁连接在一起，一个连接件安装完成。

⑤重复上述步骤，安装与上一个连接件相对称设置的另一个连接件。

应当指出，以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许修饰为等同变化的等效实施例，例如：在方钢管立柱四周设置有三个工字型钢梁时，则可将一侧角钢替换为钢板；若方钢管立柱对边有两个工字型钢梁时，则可将角钢全部替换为钢板；若方钢管立柱邻边有两个工字型钢梁时，则可将一侧角钢替换为钢板，且可减小钢板及角钢的尺寸。以上所述角钢可为标准构件截断的，也可根据实际构造需求，采用两块钢板焊接为角钢样式，也可在角钢的上下肢处焊接加劲肋。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰均应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种全螺栓连接的钢结构节点，设置在方钢管立柱与工字型钢梁的连接处，其特征在于：包括有两个上下对称设置的连接件，所述的连接件包括有槽钢、角钢、对拉螺栓和普通螺栓，所述的槽钢与角钢均为两个，两个角钢对称设置，两个槽钢分别安装在角钢的两端并通过普通螺栓与角钢相连，两个槽钢之间形成方孔，角钢中部的一个侧边通过对拉螺栓固定在方钢管立柱上，另一个侧边通过普通螺栓与工字型钢梁相连，槽钢通过普通螺栓与工字型钢梁相连。

2.根据权利要求1所述的一种全螺栓连接的钢结构节点，其特征在于所述的角钢中部的一个侧边通过两个对拉螺栓固定在方钢管立柱上。

3.根据权利要求1所述的一种全螺栓连接的钢结构节点，其特征在于所述的角钢中部的另一个侧边通过两个普通螺栓与工字型钢梁相连。

4.根据权利要求1所述的一种全螺栓连接的钢结构节点，其特征在于所述的槽钢通过四个普通螺栓与工字型钢梁相连。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种全螺栓连接的钢结构节点的组装方法，其特征在于包括以下步骤：

①用普通螺栓将槽钢的两侧翼缘与角钢的一个侧边连接在一起；

②用对拉螺栓将角钢的一个侧边与方钢管立柱连接在一起；

③用普通螺栓将角钢的另一个侧边与工字型钢梁连接在一起；

④用普通螺栓将槽钢与工字型钢梁连接在一起。