CN108867871A - 一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构及住宅结构体系 - Google Patents

一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构及住宅结构体系 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构及住宅结构体系，包括：钢柱和钢梁；钢柱上设置有用于与钢梁连接的牛腿；牛腿包括上连接板、中间腹板以及下连接板；钢梁包括上、下翼缘以及腹板；钢梁通过高强螺栓、以及高强螺栓和焊接的方式实现与钢柱的铰接、半刚接及刚接。本发明的连接结构翼缘处的焊缝将传统的对接熔透焊缝改为质量更易控制的角焊缝，同时相对于传统全螺栓连接节点，翼缘部位可以减少一半的螺栓数量。翼缘部位的搁置搭接方式，便于梁的施工就位与螺栓连接。此外，本发明通过改变梁翼缘腹板的连接方式，可以分别实现梁柱的铰接、半刚接及刚接。

Description

一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构及住宅结构体系
技术领域
本发明涉及建筑结构节点连接技术领域，尤其是涉及一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构。
背景技术
现有规范规定且工程中应用较多的钢结构梁柱连接节点为栓焊连接节点(其结构如图1a所示)，具体为翼缘对接熔透焊缝连接，腹板高强螺栓连接。其特点为在节点部位柱贯通，柱内在梁翼缘位置设加劲内隔板，翼缘连接为对接熔透焊缝，此对接焊缝要求为一级焊缝，现场多为高空作业，且需进行100％焊缝检测。此外，还有全螺栓梁柱连接节点(其结构如图1b所示)，具体为翼缘也采用螺栓连接，此连接节点的螺栓数量较多。如果只对梁腹板进行连接，而翼缘不连接，则梁柱连接将由刚接变为铰接。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，包括：钢柱和钢梁；其中，
所述钢柱上设置有用于与所述钢梁连接的牛腿；所述牛腿包括上连接板、中间腹板以及下连接板；所述钢梁为焊接H型梁，其包括上、下翼缘以及腹板；钢梁通过高强螺栓、以及高强螺栓和焊接的方式实现与所述钢柱的铰接、半刚接及刚接。
作为一种进一步的技术方案，所述上连接板的长度小于所述下连接板；相应地，所述上翼缘的长度大于所述下翼缘。
作为一种进一步的技术方案，将所述中间腹板与所述腹板通过高强螺栓连接，实现所述钢梁与所述钢柱的铰接。
作为一种进一步的技术方案，将所述上连接板、中间腹板和下连接板分别与所述上、下翼缘和腹板通过高强螺栓连接，实现所述钢梁与所述钢柱的半刚接。
作为一种进一步的技术方案，将所述中间腹板与所述腹板通过高强螺栓连接；将所述上连接板和下连接板分别与所述上、下翼缘通过角焊缝连接，实现所述钢梁与所述钢柱的刚接。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明的连接结构翼缘处的焊缝将传统的对接熔透焊缝改为质量更易控制的角焊缝，同时相对于传统全螺栓连接节点，翼缘部位可以减少一半的螺栓数量。翼缘部位的搁置搭接方式，便于梁的施工就位与螺栓连接。
此外，本发明只对梁腹板进行高强螺栓连接，可实现梁柱的铰接；同时将梁翼缘腹板进行高强螺栓连接，可实现梁柱的半刚接；对梁腹板进行高强螺栓连接，对梁翼缘采用角焊缝连接，可实现梁柱的刚接。
本发明还公开了一种带有上述梁柱连接结构的住宅结构体系，其包括：竖向承重柱、横向承重单元以及预制楼板；
所述竖向承重柱包括若干个上下依次对接的钢柱；
所述横向承重单元包括：横向承重框架、以及设置在横向承重框架外侧的围护墙体；所述横向承重框架包括横置在围护墙体上方边缘的所述钢梁；
多个所述竖向承重柱作为建筑的竖向承重结构平行间隔竖立；所述横向承重单元设置在相邻两个所述竖向承重柱之间；
所述钢梁的两端分别设置有伸出所述围护墙体的连接端头；所述连接端头通过所述牛腿与所述钢柱固定连接；
所述预制楼板边缘包括用于与所述横向承重单元连接的搭接部，搭接部搭接在所述横向承重单元所述钢梁上，所述钢梁的上翼缘外侧面上设置有上连接结构，所述预制楼板的搭接部设置有突出所述围护墙体的钢筋套环，所述上连接结构插接在所述钢筋套环内，在预制楼板与所述横向承重单元连接处浇筑混凝土使预制楼板与所述横向承重单元连接成一整体；所述横向承重单元与左右两侧的所述竖向承重柱之间的缝隙填筑混凝土，使得所述横向承重单元与左右两侧的所述竖向承重柱连接成一整体。
进一步地，在高度方向上，上下相邻的两个所述横向承重单元包括上横向承重单元和下横向承重单元；上横向承重单元和下横向承重单元之间留有间隔，所述预制楼板的边缘伸入所述间隔内，并搭接在下横向承重单元所述钢梁上。
进一步地，所述横向承重框架还包括横置在所述围护墙体下方边缘的下边框梁；所述下边框梁的底面上预设有下连接结构；所述上横向承重单元的下连接结构向下插接在所述预制楼板边缘的所述钢筋套环内。
进一步地，所述上横向承重单元与两侧的所述竖向承重柱之间的所述缝隙以及所述上横向承重单元与下横向承重单元之间的所述间隔连接形成一U型后浇带；所述U型后浇带用混凝土完全填筑，所述上横向承重单元、竖向承重柱以及下横向承重单元连接成一整体。
进一步地，所述预制楼板搭接部顶面边缘设置有下沉的阶台，在高度方向上，所述上横向承重单元的下边框梁伸入所述阶台内，所述阶台与所述上横向承重单元之间形成连通所述间隔内外的L型缝。
在高度方向上，所述上方预制围墙的下边框梁伸入所述搭接部阶台内，即预制楼板的顶面高出上方预制围墙的下边框梁底面设置，由此上方预制围墙的下边框梁自然形成一个防止预制楼板水平移动的限位结构，在地震等自然灾害发生时，可有效防止预制楼板脱离预制围墙内的钢而掉落，抗震性能更好。
进一步地，所述上连接结构和所述下连接结构为栓钉、连接杆、钢筋段或者式连接件。
进一步地，所述下边框梁为工字型梁，工字型梁包括翼缘和腹板。
进一步地，所述预制楼板边缘包括与相邻预制楼板对接的对接部，对接部的边缘顶面设置有沉台，对接部在沉台的对应侧面上设置有外伸的胡子筋；相邻的两个所述预制楼板对接在一起，两个预制楼板对接部上的沉台对接形成一U型槽，两个预制楼板对接部上胡子筋相互搭接连接；U型槽内填筑混凝土。
本发明公开的住宅结构体系为可在施工现场快速装配的钢结构住宅建筑体系，在解决露梁露柱、围护结构不匹配、装配构件拼缝处理等问题的同时，减少了构件连接部位，加快了施工速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为现有技术中钢结构梁柱连接节点为栓焊连接节点的结构示意图；
图1b为现有技术中钢结构梁柱连接节点为全螺栓梁柱连接节点的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的钢梁的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的钢柱的结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的钢梁与钢柱铰接连接的结构示意图；
图5为本发明实施例1提供的钢梁与钢柱半刚接连接的结构示意图；
图6为本发明实施例1提供的钢梁与钢柱刚接连接的结构示意图；
图7为本发明实施例2提供的横向承重单元的结构示意图；
图8为本发明实施例2提供的预制楼板的结构示意图；
图9为本发明实施例2提供的住宅体系的搭接处结构示意图。
图标：1-钢梁；2-钢柱；3-牛腿；4-焊缝；5-高强螺栓；20-横向承重单元；21-围护墙体；23-上连接结构；1a-连接端头；30-预制楼板；31-搭接部；32-对接部；33-钢筋套环；34-胡子筋。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
结合图2至图6所示，本实施例提供一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，包括：钢柱2和钢梁1；其中，
所述钢柱2上设置有用于与所述钢梁连接的牛腿3；所述牛腿3包括上连接板、中间腹板以及下连接板；所述钢梁1为焊接H型梁，其包括上、下翼缘以及腹板；钢梁1通过高强螺栓5、以及高强螺栓5和焊接的方式实现与所述钢柱1的铰接、半刚接及刚接。
在本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述上连接板的长度小于所述下连接板；相应地，所述上翼缘的长度大于所述下翼缘。如此设置实现了翼缘部位的搁置搭接方式，便于梁的施工就位与螺栓连接。
在本实施例中，作为一种进一步的技术方案，将所述中间腹板与所述腹板通过高强螺栓连接，实现所述钢梁与所述钢柱的铰接。
在本实施例中，作为一种进一步的技术方案，将所述上连接板、中间腹板和下连接板分别与所述上、下翼缘和腹板通过高强螺栓连接，实现所述钢梁与所述钢柱的半刚接。
在本实施例中，作为一种进一步的技术方案，将所述中间腹板与所述腹板通过高强螺栓连接；将所述上连接板和下连接板分别与所述上、下翼缘通过角焊缝连接，实现所述钢梁与所述钢柱的刚接。
综上，本发明连接结构翼缘处的焊缝4将传统的对接熔透焊缝改为质量更易控制的角焊缝，同时相对于传统全螺栓连接节点，翼缘部位可以减少一半的螺栓数量。翼缘部位的搁置搭接方式，便于梁的施工就位与螺栓连接。
此外，本发明只对梁腹板进行高强螺栓连接，可实现梁柱的铰接；同时将梁翼缘腹板进行高强螺栓连接，可实现梁柱的半刚接；对梁腹板进行高强螺栓连接，对梁翼缘采用角焊缝连接，可实现梁柱的刚接。
实施例2
结合图7至图9所示，本发明还公开了一种带有上述梁柱连接结构的住宅结构体系，其包括：竖向承重柱、横向承重单元20以及预制楼板30；竖向承重柱包括若干个上下依次对接的钢柱2；横向承重单元20包括：横向承重框架、以及设置在横向承重框架外侧的围护墙体21；横向承重框架包括横置在围护墙体21上方边缘的钢梁；多个竖向承重柱作为建筑的竖向承重结构平行间隔竖立；横向承重单元20设置在相邻两个竖向承重柱之间。
钢梁1的两端分别设置有伸出围护墙体21的连接端头1a；连接端头1a通过牛腿3与钢柱2固定连接。
预制楼板30边缘包括用于与横向承重单元20连接的搭接部31，搭接部31搭接在横向承重单元20钢梁上，钢梁的上翼缘外侧面上设置有上连接结构23，预制楼板30的搭接部31设置有突出围护墙体21的钢筋套环33，上连接结构23插接在钢筋套环33内，在预制楼板30与横向承重单元20连接处浇筑混凝土使预制楼板30与横向承重单元20连接成一整体；横向承重单元20与左右两侧的竖向承重柱之间的缝隙填筑混凝土，使得横向承重单元20与左右两侧的竖向承重柱连接成一整体。
在高度方向上，上下相邻的两个横向承重单元20包括上横向承重单元和下横向承重单元；上横向承重单元和下横向承重单元之间留有间隔，预制楼板30的边缘伸入间隔内，并搭接在下横向承重单元钢梁上。
横向承重框架还包括横置在围护墙体21下方边缘的下边框梁；下边框梁的底面上预设有下连接结构；上横向承重单元的下连接结构向下插接在预制楼板30边缘的钢筋套环33内。
上横向承重单元与两侧的竖向承重柱之间的缝隙以及上横向承重单元与下横向承重单元之间的间隔连接形成一U型后浇带；U型后浇带用混凝土完全填筑，上横向承重单元、竖向承重柱以及下横向承重单元连接成一整体。
其中较为优选地，预制楼板30搭接部31顶面边缘设置有下沉的阶台(未示出)，在高度方向上，上横向承重单元的下边框梁伸入阶台内，阶台与上横向承重单元之间形成连通所述间隔内外的L型缝。在高度方向上，上方预制围墙的下边框梁伸入搭接部31阶台内，即预制楼板30的顶面高出上方预制围墙的下边框梁底面设置，由此上方预制围墙的下边框梁自然形成一个防止预制楼板30水平移动的限位结构，在地震等自然灾害发生时，可有效防止预制楼板30脱离预制围墙内的钢而掉落，抗震性能更好。
上连接结构23和下连接结构可以为栓钉、连接杆、钢筋段或者式连接件。下边框梁为工字型梁，工字型梁包括翼缘和腹板。
预制楼板30边缘包括与相邻预制楼板30对接的对接部32，对接部32的边缘顶面设置有沉台，对接部32在沉台的对应侧面上设置有外伸的胡子筋34；相邻的两个预制楼板30对接在一起，两个预制楼板30对接部32上的沉台对接形成一U型槽，两个预制楼板30对接部32上胡子筋34相互搭接连接；U型槽内填筑混凝土。
本发明公开的住宅结构体系为可在施工现场快速装配的钢结构住宅建筑体系，在解决露梁露柱、围护结构不匹配、装配构件拼缝处理等问题的同时，减少了构件连接部位，加快了施工速度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，其特征在于，包括：钢柱和钢梁；其中，
所述钢柱上设置有用于与所述钢梁连接的牛腿；所述牛腿包括上连接板、中间腹板以及下连接板；所述钢梁为焊接H型梁，其包括上、下翼缘以及腹板；钢梁通过高强螺栓、以及高强螺栓和焊接的方式实现与所述钢柱的铰接、半刚接及刚接。
2.根据权利要求1所述的用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，其特征在于，所述上连接板的长度小于所述下连接板；相应地，所述上翼缘的长度大于所述下翼缘。
3.根据权利要求1所述的用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，其特征在于，将所述中间腹板与所述腹板通过高强螺栓连接，实现所述钢梁与所述钢柱的铰接。
4.根据权利要求1所述的用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，其特征在于，将所述上连接板、中间腹板和下连接板分别与所述上、下翼缘和腹板通过高强螺栓连接，实现所述钢梁与所述钢柱的半刚接。
5.根据权利要求1所述的用于钢结构的刚度可调的梁柱连接结构，其特征在于，将所述中间腹板与所述腹板通过高强螺栓连接；将所述上连接板和下连接板分别与所述上、下翼缘通过角焊缝连接，实现所述钢梁与所述钢柱的刚接。
6.一种带有权利要求1-5任一所述的梁柱连接结构的住宅结构体系，其特征在于，其包括：竖向承重柱、横向承重单元以及预制楼板；
所述竖向承重柱包括若干个上下依次对接的钢柱；
所述横向承重单元包括：横向承重框架、以及设置在横向承重框架外侧的围护墙体；所述横向承重框架包括横置在围护墙体上方边缘的所述钢梁；
多个所述竖向承重柱作为建筑的竖向承重结构平行间隔竖立；所述横向承重单元设置在相邻两个所述竖向承重柱之间；
所述钢梁的两端分别设置有伸出所述围护墙体的连接端头；所述连接端头通过所述牛腿与所述钢柱固定连接；
所述预制楼板边缘包括用于与所述横向承重单元连接的搭接部，搭接部搭接在所述横向承重单元所述钢梁上，所述钢梁的上翼缘外侧面上设置有上连接结构，所述预制楼板的搭接部设置有突出所述围护墙体的钢筋套环，所述上连接结构插接在所述钢筋套环内，在预制楼板与所述横向承重单元连接处浇筑混凝土使预制楼板与所述横向承重单元连接成一整体；所述横向承重单元与左右两侧的所述竖向承重柱之间的缝隙填筑混凝土，使得所述横向承重单元与左右两侧的所述竖向承重柱连接成一整体。
7.根据权利要求6所述的住宅结构体系，其特征在于，在高度方向上，上下相邻的两个所述横向承重单元包括上横向承重单元和下横向承重单元；上横向承重单元和下横向承重单元之间留有间隔，所述预制楼板的边缘伸入所述间隔内，并搭接在下横向承重单元所述钢梁上。
8.根据权利要求6所述的住宅结构体系，其特征在于，所述横向承重框架还包括横置在所述围护墙体下方边缘的下边框梁；所述下边框梁的底面上预设有下连接结构；所述上横向承重单元的下连接结构向下插接在所述预制楼板边缘的所述钢筋套环内。
9.根据权利要求6所述的住宅结构体系，其特征在于，所述上横向承重单元与两侧的所述竖向承重柱之间的所述缝隙以及所述上横向承重单元与下横向承重单元之间的所述间隔连接形成一U型后浇带；所述U型后浇带用混凝土完全填筑，所述上横向承重单元、竖向承重柱以及下横向承重单元连接成一整体。
10.根据权利要求6所述的住宅结构体系，其特征在于，所述预制楼板搭接部顶面边缘设置有下沉的阶台，在高度方向上，所述上横向承重单元的下边框梁伸入所述阶台内，所述阶台与所述上横向承重单元之间形成连通所述间隔内外的L型缝。
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