CN109695295B - 一种柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点及其施工方法 - Google Patents

一种柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及柱‑柱‑梁装配式一体化可变梁高节点及其施工方法，节点包括节点区上方钢管柱段、下方钢管柱段、节点区H型钢梁段和独立设置的连接件，上钢管柱端部设有T形法兰板，下钢管柱端部设有方形法兰盖板且侧边设有耳板，上柱法兰板通过高强螺栓与下柱法兰板连接，实现柱‑柱装配式连接；H型钢梁上翼缘通过高强螺栓与上柱T形法兰板连接，下翼缘通过高强螺栓和连接件与下柱耳板连接，实现柱‑梁的装配式连接，且所述耳板下部开有长圆孔，可调节螺栓与其相连高度，实现不同高度H型钢梁的装配式连接，具有现场零焊接、可同时实现柱‑柱及柱‑梁装配式连接、构件通用性好、对钢管无破坏、施工运输更便捷等一系列优点。

Description

一种柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种建筑钢结构节点及其施工方法，特别是一种钢结构中的方钢管柱与H型钢梁的柱-柱-梁一体化装配式节点及其施工方法。
背景技术
装配式钢结构具有自重轻、强度高，抗震性能好、施工快捷、周期短、可重复利用、污染少等一系列优点，是我国建筑工业化的重要组成部分，具有良好的应用前景和市场潜力。而钢结构的装配化程度主要取决于其构件节点的连接形式。
方钢管是钢结构经常采用的主要竖向受力构件，“H”型钢也是最为常用的横向受力构件，方钢管柱-柱连接主要还是以焊接为主。方钢管柱与“H”型钢梁的连接也大多采用焊接连接、栓焊连接，现场施工较为复杂，不能满足工业化发展的要求，且每个节点尺寸均需根据梁高进行专门设计制作，通用型较差，不易实现节点的标准化；专利申请号为CN201210539116.3的文献公开了一种从钢管内设置螺栓的装配式连接，由于其需要对钢管本身进行开孔，对其截面造成了削弱，受力上容易产生应力集中、局部屈曲等问题，且工厂制作工序相对复杂，需要同时进行焊接和管壁开洞。专利申请号为CN201410338038.X的文献公开了中柱-梁连接需要设置上双连接件，柱侧耳板尺寸较大，螺栓安装空间受耳板影响较大，影响了装配施工的效率。且上述两份文献都是针对方钢管柱与H型钢梁的柱-梁装配式连接，无法解决柱-柱-梁一体化连接问题。
综上所述，目前只有少数节点涉及到方钢管柱与H型钢梁的装配式连接，但是也主要集中于柱-梁的装配式连接，还没有一个适用于方钢管柱、“H”型钢梁的柱-柱-梁一体化装配式节点。因此，有必要开发一种可以同时解决柱-柱连接和柱-梁连接的、刚度大、整体性好、连接简单、而又通用性强的可变梁高柱-柱-梁装配式一体化节点，提升钢结构的装配式能力，为采用该类构件的钢结构建筑工业化提供技术支持。
发明内容
本发明的目的是创建一种适用于方钢管柱与H型梁框架体系的新型柱-柱-梁一体化装配式节点及其施工方法，期望通过一个节点同时解决柱-柱-梁一体化装配式连接问题，解决现有节点只能实现单一的柱-柱或柱-梁装配式连接问题，实现该类体系真正意义上的纯装配式连接，更大程度上增加节点施工的便捷性。
为解实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点，包括节点区上方钢管柱段、节点区下方钢管柱段、节点区H型钢梁段和连接件，所述连接件包括T形法兰板、下柱方形法兰板、耳板、端板以及独立设置的连接件。其中T形法兰板与上方钢管柱段焊接，方形法兰板及耳板与下方钢管柱段焊接，端板与H型梁段焊接；上柱T形法兰板与下柱方形法兰板通过高强螺栓连接，将上柱轴力、剪力和弯矩传递给下柱段，实现上下方钢管柱的连接，H型梁上翼缘通过高强螺栓与上柱T形法兰板连接，下翼缘通过连接件和高强螺栓与柱侧耳板连接，将梁段弯矩和剪力传递给耳板，实现H型钢梁与方钢管柱连接，进而同时实现柱-柱-梁装配式一体化连接。
所述上柱T形法兰板可同时与下柱方形法兰板和H型梁上翼缘连接，形成柱-柱-梁一体化连接。
优选地，所述下方钢管柱与方形法兰板及双侧对称耳板焊接连接，柱内焊接肋板，所述耳板对称焊接于下方钢管柱两侧，与柱子外边缘对齐，并通过高强螺栓与连接件联系。
优选地，所述H型钢梁上翼缘端部需根据下柱方形法兰板尺寸进行切割，避免方形法兰板与H型钢梁安装过程发生碰撞，并在H型钢梁端部焊接端板，提高梁的连接刚度及整体性能。
优选地，所述连接件为槽型，宽度等于柱子宽度与耳板厚度的差值，连接件正好卡在两块耳板之间，通过高强螺栓与柱侧耳板及钢梁下翼缘形成可靠连接。
优选地，所述耳板开有长圆孔，与连接件相连的螺栓在其内部可上下自由滑动，使得梁高可在一定范围内变化，增加了节点的通用性，大大提高了施工定位和安装的效率。
优选地，所述柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点的施工方法包括如下步骤：
步骤一，在工厂里预制上柱法兰及盖板、下柱法兰、耳板、端板、连接件；
步骤二，在工厂将上柱法兰及盖板焊接在节点区上方钢管柱段端部，下柱法兰及耳板焊接在节点区下方钢管柱段顶部，端板焊接在节点区H型梁段端部，并将所有连接部分开螺栓孔；
步骤三，将节点各部分组成构件运至施工现场；
步骤四，按照设计标高将连接件和耳板通过高强螺栓连接；
步骤五，按照设计标高将连接件和节点区H型梁下翼缘通过高强螺栓连接；
步骤六，将节点区上柱法兰及盖板与节点区下柱法兰通过高强螺栓连接；
步骤七，将上柱法兰及盖板与节点区H型梁上翼缘通过高强螺栓连
所述施工步骤四、步骤五、步骤六和步骤七中的高强螺栓均为摩擦型高强螺栓。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
首先，与现有节点相比，本发明所述柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点只通过一个节点同时实现了方钢管柱与H型梁框架体系的柱-柱和柱-梁装配式连接，同时解决了结构的竖向传力和水平传力问题，真正实现了现场零焊接，施工纯装配的建筑工业化理念；且本发明柱-柱-梁装配式一体化节点将结构柱-柱连接和柱-梁连接合为一个节点，减少了连接点的数量，有效的降低了现场连接的工作量，减少了结构体系的薄弱环节，增加了结构的安全性。
此外，与现有双耳板式方管柱与H型钢梁可变梁高装配节点相比，本发明所述上柱T形法兰板可同时与下柱方形法兰板和H型梁上翼缘连接，增加了节点的整体性，且连接件数量更少，耳板尺寸更小，在保证节点通用性和可调性的同时大大增加了螺栓安装的作业空间，有效的降低了装配连接的难度，提高了施工效率。
附图说明
下面结合附图对发明进一步说明。
图1是本发明结构示意图。
图2是节点区上方钢管柱段详图。
图3是节点区下方钢管柱段详图。
图4是H型钢梁详图。
图5是连接件详图。
图6是施工步骤建议图。
附图标记：1，节点区上方钢管柱段、2，节点区下方钢管柱段、3，H型钢梁、4，上柱法兰及盖板、5，下柱法兰、6，耳板、7，端板、8，连接件、9，长孔
具体实施方式
具体实施方式1
参阅图1-6，本发明实施例中，一种柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点，节点包括节点区上方钢管柱段1、节点区下方钢管柱段2、节点区H型钢梁段3和连接件，连接件包括T形法兰板4、下柱方形法兰板5、耳板6、端板7以及独立设置的连接件8； T形法兰板4与上方钢管柱段1焊接，方形法兰板5及耳板6与下方钢管柱段2焊接，端板7与H型梁段3焊接； H型钢梁3上翼缘端部需根据下柱方形法兰板5尺寸进行切割，避免方形法兰板5与H型钢梁安装过程发生碰撞。
具体实施方式2
上柱T形法兰板4与下柱方形法兰板5通过高强螺栓连接，将上柱轴力、剪力和弯矩传递给下柱段，实现上下方钢管柱的连接，H型梁2上翼缘通过高强螺栓与上柱T形法兰板4连接，下翼缘通过连接件8和高强螺栓与柱侧耳板6连接，将梁段弯矩和剪力传递给耳板，实现H型钢梁与方钢管柱连接，进而同时实现柱-柱-梁装配式一体化连接。
具体实施方式3
耳板6对称焊接于下方钢管柱2两侧，与柱子外边缘对齐，柱内焊接肋板，并通过高强螺栓与连接件8联系。连接件8为槽型，宽度等于柱子宽度与耳板厚度的差值，连接件8布置于两块耳板6之间，通过高强螺栓与柱侧耳板6及钢梁下翼缘形成可靠连接；耳板6开有长圆孔9，与连接件8相连的螺栓可在长圆孔内上下自由滑动，实施中可根据H型梁2高度自由调整连接件8的安装标高，使得同一节点可适应不同高度H型梁的连接，增加了节点的通用性，提高了施工定位和安装的效率。
具体实施方式4
本申请柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点的施工方法包括以下步骤：
步骤一，在工厂里预制上柱T形法兰板4、下柱方形法兰板5、耳板6、端板7、连接件8；
步骤二，在工厂将上柱T形法兰板4焊接在节点区上方钢管柱段1端部，下柱方形法兰板5及耳板6焊接在节点区下方钢管柱段1顶部，端板7焊接在节点区H型梁段3端部，并在对应位置开螺栓孔；
步骤三，将节点各部分组成构件运至施工现场；
步骤四，按照设计标高将连接件8和耳板6通过高强螺栓连接；
步骤五，将连接件8和节点区H型梁3下翼缘通过高强螺栓连接；
步骤六，将上柱T形法兰板4与下柱方形法兰板5通过高强螺栓连接；
步骤七，将上柱T形法兰板4与节点区H型梁3上翼缘通过高强螺栓连接；
其中步骤四、步骤五、步骤六和步骤七中的高强螺栓均为摩擦型高强螺栓。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明总体思路的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点，包括节点区上方钢管柱段（1）、节点区下方钢管柱段（2）、节点区H型钢梁段（3）和连接件，所述连接件包括T形法兰板（4）、下柱方形法兰板（5）、耳板（6）、端板（7）以及独立设置的连接件（8），其特征在于：所述T形法兰板（4）与上方钢管柱段（1）焊接，所述方形法兰板（5）及耳板（6）与下方钢管柱段（2）焊接，端板（7）与H型钢 梁段（3）焊接；上柱T形法兰板（4）与下柱方形法兰板（5）通过高强螺栓连接，实现上下方钢管柱的连接，H型钢 梁段 （3 ）上翼缘通过高强螺栓与上柱T形法兰板（4）连接，下翼缘通过连接件（8）和高强螺栓与柱侧耳板（6）连接，实现H型钢梁与方钢管柱连接，所述上柱T形法兰板（4）可同时与下柱方形法兰板（5）和H型梁上翼缘连接，形成柱-柱-梁一体化连接，所述 下方钢管柱段 （2）与方形法兰板（5）及双侧对称耳板（6）焊接连接，柱内焊接肋板，所述耳板（6）对称焊接于下方钢管柱段 （2）两侧，与柱子外边缘对齐，并通过高强螺栓与连接件（8）连接 ；
所述H型钢梁段 （3）上翼缘端部需根据下柱方形法兰板（5）尺寸进行切割，避免方形法兰板（5）与H型钢梁安装过程发生碰撞，并在H型钢梁端部焊接端板（7），提高梁的连接刚度及整体性能；
所述连接件（8）为槽型，宽度等于柱子宽度与耳板厚度的差值，连接件（8）正好卡在两块耳板（6）之间，通过高强螺栓与柱侧耳板（6）及钢梁下翼缘形成可靠连接；
所述耳板（6）开有长圆孔（9），与连接件（8）相连的螺栓在其内部可上下自由滑动，使得梁高可在一定范围内变化，增加了节点的通用性，大大提高了施工定位和安装的效率。
2.根据权利要求1所述的柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点的施工方法，其施工装配步骤如下：
步骤一，在工厂里预制上柱T形法兰板（4）、下柱方形法兰板（5）、耳板（6）、端板（7）、连接件（8）；
步骤二，在工厂将上柱T形法兰板（4）焊接在节点区上方钢管柱段（1）端部，下柱方形法兰板（5）及耳板（6）焊接在节点区下方钢管柱段（1）顶部，端板（7）焊接在节点区H型钢 梁段（3）端部，并在对应位置开螺栓孔；
步骤三，将节点各部分组成构件运至施工现场；
步骤四，按照设计标高将连接件（8）和耳板（6）通过高强螺栓连接；
步骤五，将连接件（8）和节点区H型钢 梁段 （3）下翼缘通过高强螺栓连接；
步骤六，将上柱T形法兰板（4）与下柱方形法兰板（5）通过高强螺栓连接；
步骤七，将上柱T形法兰板（4）与节点区H型钢 梁段 （3）上翼缘通过高强螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的柱-柱-梁装配式一体化可变梁高节点的施工方法，其特征在于：所述步骤四、步骤五、步骤六和步骤七中的高强螺栓均为摩擦型高强螺栓。
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