CN109025061A - 一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点 - Google Patents

一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点 Download PDF

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杨璐
范俊伟
班慧勇
王元清
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Tsinghua University
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    • E04C3/32—Columns; Pillars; Struts of metal
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    • E04—BUILDING
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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
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Abstract

本发明涉及一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点，包括下柱、上柱、套筒和高强度螺栓。套筒与钢柱预留螺栓孔，在套筒一端内侧预留螺栓孔处将螺母用专用固定装置固定。装配时，先将套筒与下柱用传统高强度螺栓连接固定，之后再将上柱套于套筒上部，使套筒预留螺栓孔与上柱预留螺栓孔对齐，之后将螺栓杆从柱外侧穿过预留螺栓孔、单边拧入套筒内侧预置的螺母，实现上柱与套筒的紧固。结构使用寿命到期拆卸时，拧下螺栓杆，将上柱与套筒分离即可。该钢结构闭口截面柱‑柱连接节点刚度大，节点区截面不显著增大，装配施工简单，同时便于震后修复、更换受损构件，结构服役期满后可方便拆卸。

Description

一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点
技术领域
本发明属于结构工程钢结构技术领域，特别涉及一种应用于工业与民用建筑结构体系的一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点形式。
背景技术
装配式钢结构体系是按照统一、标准的建筑部品规格制作的房屋单元或构件，在工厂经过预制生产后运至施工现场装配而产生的建筑。钢结构具有良好的机械加工性能，易拼装，装配后的建筑具有轻质高强，节能环保，施工速度快，工业化程度高等优点。发展工业化装配式钢结构体系是我国绿色建筑和建筑工业化的迫切要求。
柱—柱连接节点是装配式钢结构体系中最重要的节点之一。它直接影响着结构的施工速度以及装配化程度和结构的安全度，因此装配式柱—柱节点应尽量采用便于操作的高强度螺栓连接，且螺栓的布置应便于现场紧固。以往的工程实例中采用的柱—柱连接节点存在以下不足：常用的钢柱全焊连接节点中上下柱通过对接焊缝连接，这种连接方式延性相对较差，且需要现场施焊，大大影响施工速度与质量，同时由于焊接面积大，容易产生较大的残余应力，影响节点的受力性能；常用的钢柱高强螺栓连接节点中，上下柱端部焊接带螺栓孔的法兰板，再通过高强螺栓连接。这种连接方式会局部显著增大截面面积，占据较大的空间，且不美观。
发明内容
本发明提出了一种全生命周期内可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点形式，其目的在于克服现有技术的缺陷，满足节点的各项力学性能，通过单边连接实现闭口截面构件拼接的装配化和可拆卸，提高施工速度。
本发明的一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点，其中，该柱—柱连接节点由下柱1、上柱2、套筒3、螺栓4、螺母固定装置5构成，螺栓4包括螺母401和螺栓杆402，下柱1、上柱2和套筒3上预留螺栓孔；装配时，将下柱1固定后，将套筒3插入下柱1并通过螺栓4连接起来，再将上柱2套于套筒3上，对齐预留螺栓孔，然后将螺栓杆402从上柱2外侧穿过预留螺栓孔、单边拧入套筒3内侧预置的螺母401，实现上柱2与套筒3的紧固；结构服役期间更换构件或服役期满拆卸时，拧下螺栓杆402，将上柱2与套筒3分离即可。
优选地，所述下柱1和上柱2采用焊接或冷弯成型箱形或圆形截面钢柱。
优选地，所述套筒3采用焊接或冷弯成型，截面形式与上柱1、下柱2相同且间隙配合。
优选地，所述螺栓4采用大六角头高强度螺栓。
优选地，所述螺母固定装置5通过点焊方式将螺母401固定在套筒3一端内侧预留螺栓孔处，并限制螺母401的自由转动，同时留有活动缝隙作为施工安装尺寸容差。
优选地，所述螺栓杆402可采用电动扭矩扳手装配和拆卸。
本发明的可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点具有以下有益效果：
(1)现场为全螺栓连接，实现了现场无焊接作业；
(2)结构构件全部为预制件，在工厂内加工完成；
(3)全螺栓连接大大提高了装配速度与质量；
(4)拆卸方便，便于震后修复、更换受损构件，也便于结构服役期满后的拆除工作，符合全生命周期设计理念；
(5)拆卸后的未受损构件可重复利用在该新型柱-柱连接上。
附图说明
图1为可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点的三维结构示意图；
图2为可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点的拼接示意图；
图3为可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点的上、下柱构造示意图；
图4为可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点的套筒构造示意图。
图中附图标记为：1-下柱，2-上柱，3-套筒，4-螺栓，5-螺母固定装置。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1为可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点的三维结构示意图，图2为可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点的拼接示意图，可拆卸装配式钢结构箱形柱下柱1和上柱2通过套筒3连接，再由螺栓4装配而成。下柱1、上柱2为焊接或冷弯成型箱形、圆形截面钢柱，其连接部位均预留螺栓孔。套筒3为焊接或冷弯成型，截面形式与下柱1和上柱2相同且间隙配合，能够刚好插入钢柱；图3为实际装配过程，即首先套筒3一端插下柱1上端并用高强度螺栓紧固，另一端预留螺栓孔，且与上柱2预留的螺栓孔位置相对应。螺栓4为大六角头高强度螺栓，用螺母固定装置5将螺母401固定在套筒3内侧预留的螺栓孔处，图4为其具体构造示意图。螺栓的规格与数量根据具体设计情况而定。
装配时，待下柱1安装就位后，将套筒3插入下柱1上端并用高强度螺栓固定，再将上柱2套于套筒3上，然后用电动扭矩扳手拧紧螺栓杆402从上柱2外侧穿过预留螺栓孔、单边拧入套筒内侧预置的螺母，将上柱2与套筒3紧固。
结构服役期间(震后)需要更换构件或服役期满到期拆卸时，采用电动扭矩扳手拧下螺栓杆402，将上柱2与套筒3分离即可。
最后需要指出的是：以上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精神和范围。

Claims (6)

1.一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点，其特征在于：该柱—柱连接节点由下柱(1)、上柱(2)、套筒(3)、螺栓(4)、螺母固定装置(5)构成，螺栓(4)包括螺母(401)和螺栓杆(402)，下柱(1)、上柱(2)和套筒(3)上预留螺栓孔；装配时，将下柱(1)固定后，将套筒(3)插入下柱(1)并通过螺栓(4)连接起来，再将上柱(2)套于套筒(3)上，对齐预留螺栓孔，然后将螺栓杆(402)从上柱(2)外侧穿过预留螺栓孔、单边拧入套筒(3)内侧预置的螺母(401)，实现上柱(2)与套筒(3)的紧固；结构服役期间更换构件或服役期满拆卸时，拧下螺栓杆(402)，将上柱(2)与套筒(3)分离即可。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点，其特征在于，所述下柱(1)、上柱(2)采用焊接或冷弯成型箱形或圆形截面钢柱。
3.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点，其特征在于，所述套筒(3)采用焊接或冷弯成型，截面形式与上柱(1)、下柱(2)相同且间隙配合。
4.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱-柱连接节点，其特征在于，所述螺栓(4)采用大六角头高强度螺栓。
5.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点，其特征在于，所述螺母固定装置(5)通过点焊方式将螺母(401)固定在套筒(3)一端内侧预留螺栓孔处，并限制螺母(401)的自由转动，同时留有活动缝隙作为施工安装尺寸容差。
6.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式钢结构闭口截面柱—柱连接节点，其特征在于，所述螺栓杆(402)可采用电动扭矩扳手装配和拆卸。
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