CN108442518B - 斜外环板组装式十字连接梁柱节点 - Google Patents

斜外环板组装式十字连接梁柱节点 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑结构的连接技术领域，公开了一种斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其包括方钢管柱、H型钢梁以及梁柱连接组件，梁柱连接组件包括对称设置的上下两组斜接板以及T形连接件；每组斜接板包括四块相同的标准斜接板，标准斜接板包括水平部、垂直部和连接耳，水平部背面设置有T形滑件；T形连接件上设置有与T形滑件配合的T形滑槽。本发明采用斜接板作为标准拼接件，保证外环板整体性的同时保证了节点域的强度，实现了塑性铰外移，斜接板提供了充足的施工空间，安装方便，破坏后可及时更换；所有构件的焊接均在工厂完成，现场全部通过螺栓连接，实现了完全装配化施工，避免现场焊接带来的质量问题，加快施工进度。

Description

斜外环板组装式十字连接梁柱节点
技术领域
本发明涉及建筑结构的连接技术领域，具体而言，涉及一种斜外环板组装式十字连接梁柱节点。
背景技术
钢结构建筑具有强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好及工业化程度高等特点。钢结构构件通过连接节点组成结构体系，节点形式的选择对于结构整体性、可靠度、建设周期以及附属构件设计施工有着直接的影响。
外环板式节点是一种常见的节点形式，主要由环板、腹板抗剪连接板、钢管柱、钢梁等构成。钢管柱与钢梁的连接形式一般为栓焊混接，在实际工程运用中，一般需要对钢管柱进行焊接加强环板和腹板抗剪连接板，待其运输到现场后，外环板与钢梁翼缘板采用等强焊缝进行焊接，腹板与抗剪连接板采用高强螺栓连接。由于外环板在运输时容易损坏，现场还需与钢梁翼缘板焊接，导致现场焊接工作量大且焊接质量无法保证，运输和施工都比较不便。
现在钢结构建筑对梁柱连接节点的承载能力要求越来越高，针对以上问题，寻求一种现场施工简便，减少焊接工作量避免运输损坏的斜外环板组装式十字连接梁柱节点作为钢管柱和钢梁的连接方式是非常重要的。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述问题提供一种新型的梁柱节点连接方式，实现了钢管混凝土组合节点产品化、标准化、装配化零焊接施工。
为了实现上述目的，本发明的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，包括方钢管柱、H型钢梁以及连接两者的梁柱连接组件，
方钢管柱四角固定有连接角柱，连接角柱上沿竖向设置有插接孔，方钢管柱内设置有十字形连接龙骨，十字形连接龙骨包括四个相互垂直的连接侧板，连接侧板与方钢管柱高度相同，连接侧板端部均为与插接孔相匹配的插接头，十字形连接龙骨与方钢管柱通过插接头和插接孔连接为一体；
梁柱连接组件包括对称设置的上下两组斜接板以及设置于两组斜接板之间并连接两者的T形连接件；
每组斜接板包括四块相同的标准斜接板，标准斜接板包括水平部、垂直部和两个连接耳，垂直部与方钢管柱侧面贴合，两个连接耳分别是上斜式连接耳和下斜式连接耳，两者中心对称，分别设置于水平部两侧，相邻的标准斜接板的连接耳相互贴合，通过螺栓连接，水平部背面设置有T形滑件；
T形连接件包括相互垂直的连接板Ⅰ和连接板Ⅱ，连接板Ⅰ上下两端均设置有与T形滑件相配合的T形滑槽，T形滑槽沿连接板Ⅰ延伸并贯穿连接板Ⅱ；
T形滑件插于T形滑槽中，连接板Ⅱ与方钢管柱通过螺栓连接，连接板Ⅰ与H型钢梁的腹板通过连接板Ⅲ搭接，标准斜接板的水平部与H型钢梁的上下翼缘通过连接板Ⅳ搭接。
进一步的，方钢管柱由四个相同的L型柱拼接而成，每个L型柱两端分别设置有拼接头和拼接槽，四个L型柱的拼接头和拼接槽相匹配。
进一步的，方钢管柱由两个相同的C型柱拼接而成，每个C型柱由两个L型柱组成，每个C型柱两端分别设置有拼接头和拼接槽，两个C型柱的拼接头和拼接槽相匹配。
进一步的，方钢管柱由一个L型柱和一个开口柱拼接而成，开口柱由3个L型柱组成，L型柱和开口柱两端分别设置有拼接头和拼接槽，L型柱和开口柱的拼接头和拼接槽相匹配。
进一步的，T形连接件的连接板Ⅱ与方钢管柱的有拼接缝的两侧通过自锁螺栓连接，与方钢管柱的没有拼接缝的两侧通过长螺栓连接，长螺栓依次穿过连接板Ⅱ、方钢管柱和十字形连接龙骨。
进一步的，每组斜接板包括两块相同的半包型斜接板，每块半包型斜接板由相邻的两块标准斜接板合为一体构成，保留两端的上斜式连接耳和下斜式连接耳。
进一步的，每组斜接板包括一块标准斜接板和一块C型斜接板，C型斜接板由三块标准斜接板合为一体构成，保留两端的上斜式连接耳和下斜式连接耳。
进一步的，十字形连接龙骨由圆管组合龙骨代替，圆管组合龙骨包括中间的圆钢管和四个连接侧板，四个连接侧板均布于圆钢管柱四周，相邻的连接侧板相互垂直，连接侧板端部设置有与插接孔相匹配的插接头。
进一步的，连接侧板上设置有龙骨洞。
进一步的连接角柱截面为等腰三角形。
上述斜外环板组装式十字连接梁柱节点的安装方法，包括以下步骤：
第一步：组装好方钢管柱；
第二步：将预制好的十字形连接龙骨或圆管组合龙骨的插接头插入到插接孔中，使十字形连接龙骨或圆管组合龙骨与方钢管柱连接为一体；
第三步：将四个T形连接件的连接板Ⅱ通过自锁螺栓或长螺栓固定在方钢管柱四个侧面；
第四步：在方钢管柱内浇筑混凝土；
第五步：将四块标准斜接板的T形滑件分别对准T形连接件的T形滑槽由外向内插入，使标准斜接板的垂直部紧贴方钢管柱外壁；
第六步：用高强螺栓将四块标准拼接板的上斜式连接耳和下斜式连接耳紧紧固定在一起；
第七步：将H型钢梁的上下翼缘与标准斜接板的水平部通过连接板Ⅲ搭接，腹板与连接板Ⅰ通过连接板Ⅳ搭接，采用上述连接方式依次完成四个方向的H型钢梁与钢管柱的连接，至此节点的拼装完成。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用的斜外环板组装式十字连接梁柱节点创造性地实现了钢管柱和外环板标准构件在工厂的预制生产，直接将标准构件在工地实现组装，解决了外环板式节点在现场焊接时施工过程繁琐，焊接质量无法保证的问题，加快施工速度，提高了运输效率和施工效率；同时采用斜外环板标准组件拼装的连接构造，保证外环板本身整体性的同时保证了节点域的强度，实现了塑性铰外移，斜接板在施工时提供了充足的施工空间，安装方便快捷，破坏后可及时更换；
(2)本发明的斜外环板组装式十字连接梁柱节点采用的是可以现场组装的方形钢管柱拼接件，解决了在运输过程中钢管柱占用空间大，运输效率低的问题，大大降低运输成本，十字叉连接龙骨的创新性设计也保证了钢管柱本身的承载能力和抗震性能；
(3)本发明的所有构件均可在工厂加工完成，现场全部通过螺栓连接，实现了完全装配化施工，可避免现场焊接可能带来的质量问题，并加快施工进度、提高劳动生产率，对推动装配式钢结构发展具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例1结构示意图；
图2是方钢管柱结构示意图之一；
图3是方钢管柱结构示意图之二；
图4是方钢管柱结构示意图之三；
图5是十字形连接龙骨结构示意图；
图6是方钢管柱与十字形连接龙骨装配示意图；
图7是一组斜接板拼接结构示意图；
图8是标准斜接板结构示意图；
图9是T形连接件结构示意图；
图10是本发明安装结构分解图；
图11是T形连接件与方钢管柱连接结构示意图；
图12是本发明安装步骤分解图；
图13是实施例2中圆管组合龙骨结构示意图；
图14是实施例3中一组斜接板结构示意图；
图15是实施例4中一组斜接板结构示意图；
其中，上述附图包括以下附图标记：1、方钢管柱；2、H型钢梁；3、梁柱连接组件；4、L型柱；5、拼接头；6、拼接槽；7、C型柱；8、开口柱；9、连接角柱；10、插接孔；11、十字形连接龙骨；12、连接侧板；13、龙骨洞；14、插接头；15、标准斜接板；16、水平部；17、垂直部；18、上斜式连接耳；19、下斜式连接耳；20、T形滑件；21、T形连接件；22、连接板Ⅰ；23、连接板Ⅱ；24、T形滑槽；25、连接板Ⅲ；26、连接板Ⅳ；27、自锁螺栓；28、长螺栓；29、圆管组合龙骨；30、圆钢管；31、半包型斜接板；32、C型斜接板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，包括方钢管柱1、H型钢梁2以及连接两者的梁柱连接组件3；
如图2所示，方钢管柱由四个相同的L型柱4拼接而成，每个L型柱两端分别设置有拼接头5和拼接槽6，四个L型柱的拼接头和拼接槽相匹配组装成一个方钢管柱；
以L型柱为基础，可以衍生出方钢管柱的多种拼接方式，比如方钢管柱由两个相同的C型柱7拼接而成，每个C型柱由两个L型柱组成，每个C型柱两端分别设置有拼接头和拼接槽，两个C型柱的拼接头和拼接槽相匹配组装成一个方钢管柱，如图3所示。
再比如，方钢管柱由一个L型柱和一个开口柱8拼接而成，开口柱由3个L型柱组成，L型柱和开口柱两端分别设置有拼接头和拼接槽，L型柱和开口柱的拼接头和拼接槽相匹配组装成一个方钢管柱，如图4所示。
如图2、3、4所示，方钢管柱四角固定有连接角柱9，连接角柱的截面为等腰三角形，连接角柱上沿竖向设置有插接孔10，插接孔的形状不限，与插接头相配合即可；
如图5所示，方钢管柱内设置有十字形连接龙骨11，十字形连接龙骨包括四个相互垂直的连接侧板12，连接侧板与方钢管柱高度相同，连接侧板上设置有龙骨洞13，浇筑混凝土后，龙骨洞可以增强混凝土与十字形连接龙骨的咬合力；
如图6所示，连接侧板端部均为与插接孔相匹配的插接头14，十字形连接龙骨与方钢管柱通过插接头和插接孔连接为一体。
梁柱连接组件包括对称设置的上下两组斜接板以及设置于两组斜接板之间并连接两者的T形连接件；
如图7、图8所示，每组斜接板包括四块相同的标准斜接板15，标准斜接板包括水平部16、垂直部17和两个连接耳，垂直部与方钢管柱侧面贴合，两个连接耳分别是上斜式连接耳18和下斜式连接耳19，两者中心对称，分别设置于水平部两侧，相邻的标准斜接板的上斜式连接耳和下斜式连接耳相互贴合，通过高强螺栓连接，水平部背面设置有T形滑件20；
如图9所示，T形连接件21包括相互垂直的连接板Ⅰ22和连接板Ⅱ23，连接板Ⅰ上下两端均设置有与T形滑件相配合的T形滑槽24，T形滑槽沿连接板Ⅰ延伸并贯穿连接板Ⅱ；
如图10所示，T形滑件插于T形滑槽中，连接板Ⅱ与方钢管柱通过螺栓连接，连接板Ⅰ与H型钢梁的腹板通过连接板Ⅲ25搭接，标准斜接板的水平部与H型钢梁的上下翼缘通过连接板Ⅳ26搭接。
如图11所示，T形连接件的连接板Ⅱ与方钢管柱的有拼接缝的两侧通过自锁螺栓27连接，与方钢管柱的没有拼接缝的两侧通过长螺栓28连接，长螺栓依次穿过连接板Ⅱ、方钢管柱和十字形连接龙骨，使方钢管柱的两个拼接部分紧密的连接在一起，同时实现T形连接件和方钢管柱的连接。
如图12所示，本实施例所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点的具体安装方法包括以下步骤：
第一步：组装好方钢管柱；
第二步：将预制好的十字形连接龙骨的插接头插入到插接孔中，使十字形连接龙骨与方钢管柱连接为一体；
第三步：将四个T形连接件的连接板Ⅱ通过自锁螺栓或长螺栓固定在方钢管柱四个侧面；
第四步：在方钢管柱内浇筑混凝土；
第五步：将四块标准斜接板的T形滑件分别对准T形连接件的T形滑槽由外向内插入，使标准斜接板的垂直部紧贴方钢管柱外壁；
第六步：用高强螺栓将四块标准拼接板的上斜式连接耳和下斜式连接耳紧紧固定在一起；
第七步：将H型钢梁的上下翼缘与标准斜接板的水平部通过连接板Ⅲ搭接，腹板与连接板Ⅰ通过连接板Ⅳ搭接，采用上述连接方式依次完成四个方向的H型钢梁与钢管柱的连接，至此节点的拼装完成。
实施例2
如图13所示，本实施例与实施例1的区别在于，十字形连接龙骨由圆管组合龙骨29代替，圆管组合龙骨包括中间的圆钢管30和四个连接侧板，四个连接侧板均布于圆钢管柱四周，相邻的连接侧板相互垂直，该连接侧板与实施例1中的连接侧板结构相同，端部也设置有与插接孔相匹配的插接头。由此方钢管柱变成套筒式钢管柱，内外层钢管取代了钢筋并对混凝土产生约束作用，构件整体具有抗弯刚度大、自重轻、抗震性能好和耐火性能好的特性，适用于高架桥墩、深海平台的支架柱、大直径柱、大尺寸灌注桩及可能遭遇冰冻荷载作用的土木工程领域。其他与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，每组斜接板包括两块相同的半包型斜接板31，每块半包型斜接板由实施例1中相邻的两块标准斜接板合为一体构成，保留两端的上斜式连接耳和下斜式连接耳。如图14所示。
二合一形成的拼接板可以从两个方向择其一滑入，因此每块拼接板上原有的两个T形滑件择其一保留，另一个去掉即可，与之对应连接的T形连接件上的T形滑槽保留，其余的T形连接件上无需设置T形滑槽。半包型拼接板也作为标准件在工厂提前预制好，现场组装即可。其他与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，每组斜接板包括一块标准斜接板和一块C型斜接板32，C型斜接板由三块标准斜接板合为一体构成，保留两端的上斜式连接耳和下斜式连接耳。如图15所示。
由于三合一形成的拼接板只能从一个方向滑入(与另一块标准拼接板相对的方向)，因此只保留中间的一个T形滑件即可，相应的，也只需在与之对应一侧的T形连接件上设置T形滑槽，其余两侧的T形连接件上无需设置T形滑槽。C型斜接板也在工厂预制成标准件，现场和标准斜接板组装即可。其他与实施例1相同。
上述实施例中的所有构件包括L型柱、C型柱、开口柱、十字形连接龙骨、圆管组合龙骨、标准斜接板、半包型斜接板、C型斜接板和T形连接件等均为标准件，在工厂中提前预制好，现场只需安装即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种斜外环板组装式十字连接梁柱节点，包括方钢管柱(1)、H型钢梁(2)以及连接两者的梁柱连接组件(3)，其特征在于，
方钢管柱(1)四角固定有连接角柱(9)，连接角柱(9)上沿竖向设置有插接孔(10)，方钢管柱(1)内设置有十字形连接龙骨(11)，十字形连接龙骨(11)包括四个相互垂直的连接侧板(12)，连接侧板(12)与方钢管柱(1)高度相同，连接侧板(12)端部均为与插接孔(10)相匹配的插接头(14)，十字形连接龙骨(11)与方钢管柱(1)通过插接头(14)和插接孔(10)连接为一体；
梁柱连接组件(3)包括对称设置的上下两组斜接板以及设置于两组斜接板之间并连接两者的T形连接件(21)；
每组斜接板包括四块相同的标准斜接板(15)，标准斜接板(15)包括水平部(16)、垂直部(17)和两个连接耳，垂直部(17)与方钢管柱(1)侧面贴合，两个连接耳分别是上斜式连接耳(18)和下斜式连接耳(19)，两者中心对称，分别设置于水平部(16)两侧，相邻的标准斜接板(15)的连接耳相互贴合，通过螺栓连接，水平部(16)背面设置有T形滑件(20)；
T形连接件(21)包括相互垂直的连接板Ⅰ(22)和连接板Ⅱ(23)，连接板Ⅰ(22)上下两端均设置有与T形滑件(20)相配合的T形滑槽(24)，T形滑槽(24)沿连接板Ⅰ(22)延伸并贯穿连接板Ⅱ(23)；
T形滑件(20)插于T形滑槽(24)中，连接板Ⅱ(23)与方钢管柱(1)通过螺栓连接，连接板Ⅰ(22)与H型钢梁(2)的腹板通过连接板Ⅲ(25)搭接，标准斜接板(15)的水平部(16)与H型钢梁(2)的上下翼缘通过连接板Ⅳ(26)搭接。
2.根据权利要求1所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，方钢管柱(1)由四个相同的L型柱(4)拼接而成，每个L型柱(4)两端分别设置有拼接头(5)和拼接槽(6)，四个L型柱(4)的拼接头(5)和拼接槽(6)相匹配。
3.根据权利要求1所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，方钢管柱(1)由两个相同的C型柱(7)拼接而成，每个C型柱(7)由两个L型柱(4)组成，每个C型柱(7)两端分别设置有拼接头(5)和拼接槽(6)，两个C型柱(7)的拼接头(5)和拼接槽(6)相匹配。
4.根据权利要求1所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，方钢管柱(1)由一个L型柱(4)和一个开口柱(8)拼接而成，开口柱(8)由3个L型柱(4)组成，L型柱(4)和开口柱(8)两端分别设置有拼接头(5)和拼接槽(6)，L型柱(4)和开口柱(8)的拼接头(5)和拼接槽(6)相匹配。
5.根据权利要求2、3或4所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，T形连接件(21)的连接板Ⅱ(23)与方钢管柱(1)的有拼接缝的两侧通过自锁螺栓(27)连接，与方钢管柱(1)的没有拼接缝的两侧通过长螺栓(28)连接，长螺栓(28)依次穿过连接板Ⅱ(23)、方钢管柱(1)和十字形连接龙骨(11)。
6.根据权利要求1所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，每组斜接板包括两块相同的半包型斜接板(31)，每块半包型斜接板(31)由相邻的两块标准斜接板(15)合为一体构成，保留两端的上斜式连接耳(18)和下斜式连接耳(19)。
7.根据权利要求1所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，每组斜接板包括一块标准斜接板(15)和一块C型斜接板(32)，C型斜接板(32)由三块标准斜接板(15)合为一体构成，保留两端的上斜式连接耳(18)和下斜式连接耳(19)。
8.根据权利要求1所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，十字形连接龙骨(11)由圆管组合龙骨(29)代替，圆管组合龙骨(29)包括中间的圆钢管(30)和四个连接侧板(12)，四个连接侧板(12)均布于圆钢管(30)柱四周，相邻的连接侧板(12)相互垂直，连接侧板(12)端部设置有与插接孔(10)相匹配的插接头(14)。
9.根据权利要求1或8所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，连接侧板(12)上设置有龙骨洞(13)。
10.根据权利要求1所述的斜外环板组装式十字连接梁柱节点，其特征在于，连接角柱(9)截面为等腰三角形。
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