CN108978863A - 一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法 - Google Patents
一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108978863A CN108978863A CN201810667734.3A CN201810667734A CN108978863A CN 108978863 A CN108978863 A CN 108978863A CN 201810667734 A CN201810667734 A CN 201810667734A CN 108978863 A CN108978863 A CN 108978863A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- splice plate
- girder steel
- energy
- lower flange
- strength bolt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 2
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
- E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
- E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
- E04B2001/2418—Details of bolting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
Abstract
本发明属于装配式钢结构框架梁柱节点领域,涉及一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法。设计制作方法包括以下步骤:由钢梁截面尺寸计算耗能拼接板所需螺栓数目;确定耗能拼接板尺寸及螺栓排列方式;验算耗能拼接板强度;根据计算结果在工厂内加工构件;在施工现场,耗能拼接板通过高强度螺栓固定在钢梁下翼缘,钢梁腹板拼接处采用螺栓连接,上翼缘采用完全焊透的坡口对接焊缝连接。该节点下翼缘采用高耗能拼接板,在台风、强震作用下,拼接板可通过变形实现耗能,从而提高梁柱节点延性及耗能能力;节点下翼缘拼接板破坏后,只需更换拼接板即可恢复钢框架节点承载能力,便于灾后修复;钢梁上翼缘表面平整,方便楼板的铺设。
Description
技术领域
本发明属于装配式钢结构框架梁柱节点领域,涉及一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法。
背景技术
预制装配建筑是一种在工厂预制梁、板、柱和墙等建筑构件,然后运输至现场拼装的建筑方式。装配式钢结构是一种理想的装配式建筑形式,具有质轻高强、抗震性能好、安装速度快、可回收重复利用的优点,符合绿色环保建筑的要求。
装配式钢结构的钢框架是由钢梁、钢柱构件通过不同形式的节点连接构成,连接节点是保证梁与柱协同工作、形成整体结构的关键,它的性能直接影响结构体系的刚度、稳定性和承载能力。台风、强震作用下钢框架梁柱节点一旦发生破坏,梁柱之间失去可靠连接,可能导致整个结构倒塌。框架中节点并不是孤立存在的,因此设计时要考虑节点与构件之间的相互影响,例如在台风、强震作用下,楼板实际参与梁上翼缘的受力,对梁上翼缘起到嵌固作用,相对于梁的上翼缘,下翼缘更易发生破坏。专利CN105735472A公开了一种可恢复功能的装配式梁柱节点连接装置,节点为梁端加强及盖板连接削弱并用型节点,通过螺栓摩擦滑移与连接板、螺栓塑性变形的实现双重耗能,但该节点的翼缘和腹板均用螺栓连接,构件和节点的加工精度要求较高,螺栓用量大,因而造价也高;专利CN106812214A公开了一种装配式钢结构梁柱节点连接装置,节点处的柱子盖板、托板及加劲肋增强了对梁端的嵌固作用,但在节点处梁上翼缘有两道长肋,表面不平整,不便于后续楼板的安装。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种下翼缘耗能能力强、抗震性能优越、拼装方便、安全性好的装配式梁柱节点设计制作方法。
本发明通过以下技术方案予以实现:
一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法包括以下步骤:
第一步,悬臂钢梁与框架钢梁截面相同,根据钢梁的截面参数,按照公式(1)~(5)计算钢梁下翼缘耗能拼接板所需高强度螺栓数目:
钢梁的毛截面惯性矩:
钢梁的净截面惯性矩:
钢梁扣除高强螺栓后的净截面模量:
单个高强螺栓的抗剪承载力:
钢梁下翼缘所需高强螺栓数量:
式中:b-钢梁宽度,h-钢梁高度,tw-钢梁腹板厚度,nf1-钢梁单侧翼缘计算削弱截面上的高强螺栓数目,d-高强螺栓孔径,nf-钢梁下翼缘所需高强螺栓数目,n-单个高强螺栓上的抗减面数量,μ—高强螺栓的摩擦系数;P—高强螺栓预紧力,fv—钢梁钢材的抗剪强度;
第二步,根据《钢结构设计标准》(GB50017)对螺栓最大、最小容许间距的规定及公式(1)~(5)计算所得高强度螺栓数目,然后由公式(6)确定耗能拼接板尺寸及螺栓排列方式,以实现在台风、强震作用下,拼接板通过变形耗能:
bptpfpv=(0.75~0.95)btfv (6)
式中:bp—耗能拼接板宽度,tp—耗能拼接板厚度,fpv—耗能拼接板抗拉强度;
第三步,耗能拼接板强度验算,按照公式(7)~(11)对第二步设计的缘耗能拼接板强度进行校核;
耗能拼接板轴力
耗能拼接板毛截面面积,Ap=bptp(8)
耗能拼接板净截面面积Apn=Ap-xdtp (9)
耗能拼接板应力:
式中:x—耗能拼接板截面螺栓孔数目,n0—钢梁下翼缘一端连接的高强度螺栓数目,n1—所计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数目;
第四步,根据第一步~第三步计算结果,在工厂内加工构件;
第五步,在施工现场,耗能拼接板通过高强度螺栓固定在钢梁下翼缘,悬臂梁与框架梁腹板拼接处采用螺栓连接,上翼缘采用完全焊透的坡口对接焊缝连接。
本发明的有益效果:该节点下翼缘采用高耗能拼接板,在台风、强震作用下,拼接板通过变形实现耗能,从而提高梁柱节点延性及耗能能力;节点下翼缘拼接板破坏后,只需更换拼接板即可恢复钢框架节点承载能力,便于灾后修复;钢梁上翼缘表面平整,方便楼板的铺设;钢梁腹板、下翼缘通过螺栓连接,可提高装配效率。
附图说明
图1为本发明的制作方法流程图;
图2为本发明的结构示意图;
图3为本发明的结构构件组成示意图;
图4为本发明实施例的耗能拼接板螺栓孔布置图;
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例
一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点,包括钢柱1、加劲肋2,悬臂梁3,框架梁4,腹板拼接板5,耗能拼接板6,悬臂梁3和框架梁4截面相同,为H300×160×8×10mm,H型钢柱截面尺寸为H250×250×9×14mm,上述构件钢材为Q345B。腹板处的螺栓7、下翼缘处的螺栓8型号为10.9级M20摩擦型高强螺栓,悬臂梁3焊接钢柱1翼缘处,根据《钢结构设计标准》(GB50017)规定,腹板拼接板5尺寸为:220×170×6mm,双列布置螺栓7,每列3个,高强螺栓预紧力取为P=155kN,摩擦系数取为0.5。
一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法,包括以下步骤:
第一步,根据悬臂梁3、框架梁4截面尺寸,计算悬臂梁3、框架梁4下翼缘的耗能拼接板6所需高强度螺栓8数目;
悬臂梁3、框架梁4的毛截面惯性矩:
式中b—钢梁宽度,h—钢梁高度,tw—钢梁腹板厚度,tf—钢梁翼缘厚度;
悬臂梁3、框架梁4的净截面惯性矩:
式中:nf1—钢梁单侧翼缘计算削弱截面上的高强螺栓数目,nf—钢梁下翼缘所需高强螺栓数目,d—高强螺栓孔径;
悬臂梁3、框架梁4扣除高强螺栓后的净截面模量:
单个高强螺栓8的抗剪承载力:
式中:n—单个高强螺栓上的抗减面数量,μ—高强螺栓的摩擦系数,P—高强螺栓预紧力;
悬臂梁3、框架梁4下翼缘所需高强螺栓8数量:
式中:nf—钢梁下翼缘所需高强螺栓数目,fv—钢梁钢材的抗剪强度;
第二步,耗能拼接板6采用Q235低屈服点钢材,fpv=215N/mm2,确定耗能拼接板6尺寸及螺栓8的排列方式:
取bp=160mm,tp=10mm,lp=690mm,根据公式(6)验算在台风、强震作用下,拼接板是否满足通过变形耗能的要求:
bptpfpv=(0.75~0.95)btfv (6)
bptpfpv=160×10×215=344kN∈(0.75~0.95)btfv=297.6~377kN
式中bp—耗能板宽度,tp-耗能板厚度,lp—耗能板长度;
初选尺寸符合公式(6),耗能拼接板6可实现优先耗能;
第三步,耗能拼接板6强度验算;
耗能拼接板6所承担轴力:
耗能拼接板6毛截面面积:
Ap=bptp=160×10=1600mm2 (8)
耗能拼接板6净截面面积:
Apn=Ap-xdtp=1600-2×21.5×12=1170mm2 (9)
式中x-耗能拼接板横截面螺栓孔数目;
耗能拼接板6应力:
式中:n0-钢梁下翼缘一端连接的高强度螺栓数目,n1-所计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数目;
第四步,根据第一步~第三步计算结果,在工厂内加工构件;
第五步,在施工现场,耗能拼接板6通过高强度螺栓8固定在悬臂梁3与框架梁4下翼缘,悬臂梁3与框架梁4腹板拼接处采用螺栓7连接,上翼缘采用完全焊透的坡口对接焊缝9连接。
Claims (1)
1.一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法包括以下步骤:
第一步,悬臂钢梁与框架钢梁截面相同,根据钢梁的截面参数,按照公式(1)~(5)计算钢梁下翼缘耗能拼接板所需高强度螺栓数目:
钢梁的毛截面惯性矩:
钢梁的净截面惯性矩:
钢梁扣除高强螺栓后的净截面模量:
单个高强螺栓的抗剪承载力:
钢梁下翼缘所需高强螺栓数量:
式中:b—钢梁宽度,h—钢梁高度,t w —钢梁腹板厚度,n f1 —钢梁单侧翼缘计算削弱截面上的高强螺栓数目,d—高强螺栓孔径,n f —钢梁下翼缘所需高强螺栓数目,n—单个高强螺栓上的抗减面数量,μ—高强螺栓的摩擦系数;P—高强螺栓预紧力,f v —钢梁钢材的抗剪强度;
第二步,根据《钢结构设计标准》(GB50017)对螺栓最大、最小容许间距的规定及公式(1)~(5)计算所得高强度螺栓数目,然后由公式(6)确定耗能拼接板尺寸及螺栓排列方式,以实现在台风、强震作用下,拼接板通过变形耗能:
(6)
式中:b p —耗能拼接板宽度,t p —耗能拼接板厚度,f pv —耗能拼接板抗拉强度;
第三步,耗能拼接板强度验算,按照公式(7)~(11)对第二步设计的耗能拼接板强度进行校核:
耗能拼接板轴力:
耗能拼接板毛截面面积:
耗能拼接板净截面面积:
耗能拼接板应力:
式中:x—耗能拼接板截面螺栓孔数目,n 0—钢梁下翼缘一端连接的高强度螺栓数目,n 1—所计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数目;
第四步,根据第一步~第三步计算结果,在工厂内加工构件;
第五步,在施工现场,耗能拼接板通过高强度螺栓固定在钢梁下翼缘,悬臂梁与框架梁腹板拼接处采用螺栓连接,上翼缘采用完全焊透的坡口对接焊缝连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810667734.3A CN108978863B (zh) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810667734.3A CN108978863B (zh) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108978863A true CN108978863A (zh) | 2018-12-11 |
CN108978863B CN108978863B (zh) | 2021-03-16 |
Family
ID=64538291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810667734.3A Active CN108978863B (zh) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108978863B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109457804A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-12 | 长安大学 | 一种功能可恢复的装配式梁柱连接节点及施工方法 |
CN110318466A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-11 | 龙元建设集团股份有限公司 | H型钢柱高强螺栓摩擦型连接结构及施工方法 |
CN111456237A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-28 | 浙江工业大学 | 装配式矩形钢管节点及其设计计算方法 |
CN113032878A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-25 | 贵州电网有限责任公司 | 一种可修复铁塔防冰减灾设计方法 |
CN113360969A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-09-07 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3960458A (en) * | 1974-03-01 | 1976-06-01 | Kajima Corporation | Fittings for connecting columns and beams of steel frame construction |
CN103967133A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-08-06 | 天津大学 | 矩形钢管混凝土柱与h型钢梁栓焊混合连接节点 |
CN206873622U (zh) * | 2017-03-26 | 2018-01-12 | 天津大学 | 一种适于调整施工误差的隔板贯通节点 |
-
2018
- 2018-09-11 CN CN201810667734.3A patent/CN108978863B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3960458A (en) * | 1974-03-01 | 1976-06-01 | Kajima Corporation | Fittings for connecting columns and beams of steel frame construction |
CN103967133A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-08-06 | 天津大学 | 矩形钢管混凝土柱与h型钢梁栓焊混合连接节点 |
CN206873622U (zh) * | 2017-03-26 | 2018-01-12 | 天津大学 | 一种适于调整施工误差的隔板贯通节点 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
高日吨: "新型钢梁栓焊混合连接节点抗震性能分析", 《四川建材》 * |
魏丽: "一种新型梁柱装配式刚性节点力学性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109457804A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-12 | 长安大学 | 一种功能可恢复的装配式梁柱连接节点及施工方法 |
CN110318466A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-11 | 龙元建设集团股份有限公司 | H型钢柱高强螺栓摩擦型连接结构及施工方法 |
CN111456237A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-28 | 浙江工业大学 | 装配式矩形钢管节点及其设计计算方法 |
CN113032878A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-25 | 贵州电网有限责任公司 | 一种可修复铁塔防冰减灾设计方法 |
CN113360969A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-09-07 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法 |
CN113360969B (zh) * | 2021-05-10 | 2024-01-30 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108978863B (zh) | 2021-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108978863A (zh) | 一种梁下翼缘采用耗能拼接板的装配式梁柱节点的设计制作方法 | |
CN107386435B (zh) | 预应力节点连接的装配式可恢复功能钢框架-支撑体系 | |
CN110952661A (zh) | 一种框架梁与集成房屋骨架梁的连接方式及连接节点的确定方法 | |
CN107386462B (zh) | 单边屈曲约束式钢梁柱连接节点和钢结构建筑 | |
CN110318465B (zh) | 一种基于耗能目标确定梁柱上焊下栓节点下翼缘拼接板长度的方法 | |
CN106703184A (zh) | 一种方钢管混凝土柱与矩形截面钢梁的连接节点构造 | |
CN107989180B (zh) | 一种偏心支撑框架 | |
CN103276806B (zh) | 一种工业化装配式异形柱钢结构预应力偏心支撑体系 | |
CN211873350U (zh) | 一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造 | |
CN215166514U (zh) | 基于倒置悬挂连接的震后可更换钢框架耗能梁柱节点 | |
CN210421404U (zh) | 暗牛腿、连接座及干法连接节点 | |
CN103266660B (zh) | 一种工业化装配式柱贯通梁实腹式钢结构框架预应力偏心支撑体系 | |
CN110094075B (zh) | 既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法 | |
CN104863267B (zh) | 一种梁端部翼缘变厚度的梁柱加强型节点 | |
CN112282121A (zh) | 预制式内置波纹钢板增强混凝土组合剪力墙及施工工艺 | |
CN103276804A (zh) | 一种工业化装配式异形柱钢结构预应力中心支撑体系 | |
CN103276799B (zh) | 一种工业化装配式柱贯通梁实腹式钢结构框架偏心支撑体系 | |
CN113175106A (zh) | 一种波纹钢腹板梁钢框架梁柱连接节点及装配方法 | |
CN213572461U (zh) | 一种装配式建筑的耗能结构 | |
CN211647442U (zh) | 一种可调式钢结构组合楼板临时型钢支撑装置 | |
CN103195164A (zh) | 一种装配式钢结构预应力中心支撑体系 | |
CN209339326U (zh) | 一种钢-混凝土组合节点 | |
CN103290922A (zh) | 一种工业化装配式柱贯通梁实腹式钢结构框架体系 | |
CN213897669U (zh) | 预制式内置波纹钢板增强混凝土组合剪力墙 | |
CN109577481A (zh) | 一种翼缘栓焊混合连接装配式梁柱节点的制作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |