CN109779022A - 一种在火灾下可发生转动的节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在火灾下可发生转动的节点，涉及钢结构防火。本发明的目的是为了解决火灾时钢结构梁柱节点损坏的问题，为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种在火灾下可发生转动的节点，包括钢结构柱、钢结构梁、若干螺栓和梁端板。所述钢结构梁的端头连接梁端板，在钢结构柱一侧穿过或焊接若干螺栓，再将若干所述螺栓穿过梁端板，旋入螺母，使得所述钢结构柱和梁端板连接。在所述梁端板和螺母之间设置垫圈层，从最下方的垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加。火灾发生时，若干所述垫圈受热软化，从而释放梁的受压翼缘上的压力，避免或减轻梁的局部屈曲。火灾后，通过更换已损坏的所述垫圈修复节点。

Description

一种在火灾下可发生转动的节点

技术领域

本发明涉及钢结构防火。

背景技术

目前，大多数规范都是通过保证单独构件在火灾下的稳定来确保整体结构的安全，由于单独构件的受力状态及约束条件与实际结构中的构件有很大不同，因此单独构件的火灾反应不能代表整体结构产生的反应。

一些整体结构(特别是钢结构节点)的耐火试验及现实的倒塌结构表明：火灾使梁上、下翼缘形成温度差，导致节点处的梁翼缘发生屈曲。钢柱的情况与梁类似，其结果均使得节点处破坏，有损于结构的抗倒塌能力。

大多数研究者考虑到：节点约束的放松会损害节点的连接性能，而约束的加强会加速下翼缘发生屈曲。并朝着开发一种既能够保证节点整体连接性能，又能发挥梁的悬链线效应而不发生局部屈曲的梁柱节点而努力。这些设计确实在一定程度上提高整体结构耐火性能和抗倒塌能力，对工程结构抗火具有重要意义。

上述思路的实质是通过各种方法增加梁端的转动能力从而减小节点处梁的局部屈曲，进而降低节点损伤。

但是，火灾下梁端局部屈曲目前仍然是不可避免的，该领域仍具有改进的空间。

发明内容

本发明的目的是解决火灾时钢结构梁柱节点损坏的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种在火灾下可发生转动的节点，包括一钢结构梁柱节点，所述钢结构梁柱节点包括钢结构柱Ⅰ、钢结构梁Ⅰ、若干螺栓和梁端板Ⅰ。所述钢结构柱Ⅰ为H型钢柱，所述钢结构梁Ⅰ为工字钢。所述钢结构梁Ⅰ的端头连接梁端板Ⅰ，所述梁端板Ⅰ上具有N个通孔，所述N为自然数。所述梁端板Ⅰ位于钢结构柱Ⅰ的一侧。所述钢结构柱Ⅰ面向梁端板Ⅰ的翼缘上具有N个通孔。N个所述螺栓穿过钢结构柱Ⅰ翼缘上的通孔和梁端板Ⅰ的通孔。每个所述螺栓旋入螺母。一个所述螺母与梁端板Ⅰ之间设置有垫圈层，从这个处于最上方的螺母往下，连续n个螺母与梁端板Ⅰ之间设置有垫圈层，所述n为自然数，且n≤N-1。从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加。所述垫圈层由高强塑料制成。

一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：包括一钢结构梁柱节点，所述钢结构梁柱节点包括若干螺栓、钢结构柱Ⅱ、钢结构梁Ⅱ和梁端板Ⅱ。所述钢结构柱Ⅱ为H型钢柱或矩形钢柱，所述钢结构梁Ⅱ为工字钢。所述钢结构梁Ⅱ的端头连接梁端板Ⅱ，所述梁端板Ⅱ上具有N个通孔，所述梁端板Ⅱ位于钢结构柱Ⅱ的一侧。所述钢结构柱Ⅱ面向梁端板Ⅱ的一侧连接有N个螺栓。N个所述螺栓穿过梁端板Ⅱ的通孔。每个所述螺栓旋入螺母。一个所述螺母与梁端板Ⅱ之间设置有垫圈层，从这个处于最上方的螺母往下，连续n个螺母与梁端板Ⅱ之间设置有垫圈层，所述n为自然数，且n≤N-1。从最下方的垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加。所述垫圈层由高强塑料制成。

进一步，所述钢结构柱Ⅰ两翼缘之间焊接有加劲肋Ⅰ。

进一步，所述梁端板Ⅰ上下端的高度区域内，存在焊接在所述钢结构柱Ⅰ上的加劲肋Ⅰ。

进一步，当所述钢结构柱Ⅱ为H型钢柱时，所述钢结构柱Ⅱ面向梁端板Ⅱ的翼缘上连接有N个螺栓。

进一步，所述钢结构柱Ⅱ两翼缘之间焊接有加劲肋Ⅱ。

进一步，所述梁端板Ⅱ上下端的高度区域内，存在焊接在所述钢结构柱Ⅱ上的加劲肋Ⅱ。

进一步，厚度最小的所述垫圈层的下方存在m个螺母，m个所述螺母均未设置垫圈层，所述m为自然数，使得n＜N-1。

进一步，所述垫圈层由若干垫圈叠加而成，所述垫圈由高强塑料制成，若干所述垫圈嵌套在螺栓上。从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层中所述垫圈的叠加数量依次增加，从而使得所述垫圈层的厚度依次增加。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，火灾发生时，若干垫圈受热软化，使得柱对梁端部的约束在一定程度上放松，从而释放梁的受压翼缘上的压力，避免或减轻梁的局部屈曲，节点在常温下具有较大的转动刚度，在高温下具有一定的转动能力，通过牺牲垫圈保护节点不破坏。火灾后，仅通过更换垫圈，即可修复节点。

附图说明

图1为采用螺栓贯穿H型钢柱翼缘的钢结构节点立体图；

图2为采用螺栓贯穿H型钢柱翼缘的钢结构节点主视图；

图3为采用螺栓与H型钢柱翼缘焊接的钢结构节点立体图；

图4为采用螺栓与H型钢柱翼缘焊接的钢结构节点主视图；

图5为采用螺栓与矩形钢柱焊接的钢结构节点立体图；

图6为采用螺栓与矩形钢柱焊接的钢结构节点主视图。

图中：钢结构柱Ⅰ1、加劲肋Ⅰ101、钢结构梁Ⅰ2、垫圈3、螺栓4、螺母401、梁端板Ⅰ5、钢结构柱Ⅱ6、加劲肋Ⅱ601、钢结构梁Ⅱ7和梁端板Ⅱ8。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开一种在火灾下可发生转动的节点，包括一钢结构梁柱节点，所述钢结构梁柱节点包括钢结构柱Ⅰ1、钢结构梁Ⅰ2、若干螺栓4和梁端板Ⅰ5。

所述钢结构柱Ⅰ1为H型钢柱，所述钢结构梁Ⅰ2为工字钢。所述钢结构梁Ⅰ2的端头连接梁端板Ⅰ5，所述梁端板Ⅰ5上具有N个通孔，所述梁端板Ⅰ5位于钢结构柱Ⅰ1的一侧。所述钢结构柱Ⅰ1面向梁端板Ⅰ5的翼缘上具有N个通孔。若干所述螺栓4穿过钢结构柱Ⅰ1翼缘上的通孔和梁端板Ⅰ5的通孔。每个所述螺栓4旋入螺母401。一个所述螺母401与梁端板Ⅰ5之间设置有垫圈层，从这个处于最上方的螺母401往下，连续n个螺母401与梁端板Ⅰ5之间设置有垫圈层，所述n为自然数，且n≤N-1；从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加；所述垫圈层由高强塑料制成。

所述钢结构柱Ⅰ1两翼缘之间焊接有加劲肋Ⅰ101。

所述梁端板Ⅰ5上下端的高度区域内，存在焊接在所述钢结构柱Ⅰ1上的加劲肋Ⅰ101。

厚度最小的所述垫圈层的下方存在m个螺母401，m个所述螺母401均未设置垫圈层，所述m为自然数，使得n＜N-1。

所述垫圈层由若干垫圈3叠加而成，所述垫圈3由高强塑料制成，若干所述垫圈3嵌套在螺栓4上。从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层中所述垫圈3的叠加数量依次增加，从而使得所述垫圈层的厚度依次增加。

参见图1或2，在本实施例中，所述钢结构柱Ⅰ1与钢结构梁Ⅰ2之间连接有8个螺栓4，即N＝8，所述螺栓4分为四行两列，两列螺栓4分别位于所述钢结构梁Ⅰ2腹板的两侧。最底端的两个所述螺栓4未设置垫圈层，即所述m＝2。最下方的所述垫圈层包含一个垫圈3，往上的垫圈层分别包含两个垫圈3和三个垫圈3。

火灾发生时，若干所述垫圈3受热软化，从而释放钢结构梁Ⅰ2的受压翼缘上的压力，避免或减轻梁的局部屈曲。火灾后，通过更换已损坏的所述垫圈3修复节点。

实施例2：

本实施例公开一种在火灾下可发生转动的节点，包括一钢结构梁柱节点，所述钢结构梁柱节点包括若干螺栓4、钢结构柱Ⅱ6、钢结构梁Ⅱ7和梁端板Ⅱ8。

在本实施例中，所述钢结构柱Ⅱ6为H型钢柱，所述钢结构梁Ⅱ7为工字钢。所述钢结构梁Ⅱ7的端头连接梁端板Ⅱ8，所述梁端板Ⅱ8上具有N个通孔，所述梁端板Ⅱ8位于钢结构柱Ⅱ6的一侧。所述钢结构柱Ⅱ6面向梁端板Ⅱ8的翼缘上连接有N个螺栓4。N个所述螺栓4穿过梁端板Ⅱ8的通孔。每个所述螺栓4旋入螺母401。一个所述螺母401与梁端板Ⅱ8之间设置有垫圈层，从这个处于最上方的螺母401往下，连续n个螺母401与梁端板Ⅱ8之间设置有垫圈层，所述n为自然数，且n≤N-1；从最下方的垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加；所述垫圈层由高强塑料制成。

所述钢结构柱Ⅱ6两翼缘之间焊接有加劲肋Ⅱ601。

所述梁端板Ⅱ8上下端的高度区域内，存在焊接在所述钢结构柱Ⅱ6上的加劲肋Ⅱ601。

厚度最小的所述垫圈层的下方存在m个螺母401，m个所述螺母401均未设置垫圈层，所述m为自然数，使得n＜N-1。

所述垫圈层由若干垫圈3叠加而成，所述垫圈3由高强塑料制成，若干所述垫圈3嵌套在螺栓4上。从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层中所述垫圈3的叠加数量依次增加，从而使得所述垫圈层的厚度依次增加。

参见图3或4，在本实施例中，所述钢结构柱Ⅱ6与钢结构梁Ⅱ7之间连接有8个螺栓4，即N＝8。所述螺栓4分为四行两列，两列螺栓4分别位于所述钢结构梁Ⅱ7腹板的两侧。最底端的两个所述螺栓4未设置垫圈层，即所述m＝2。最下方的所述垫圈层包含一个垫圈3，往上的垫圈层分别包含两个垫圈3和三个垫圈3。

火灾发生时，若干所述垫圈3受热软化，从而释放钢结构梁Ⅱ7的受压翼缘上的压力，避免或减轻梁的局部屈曲。火灾后，通过更换已损坏的所述垫圈3修复节点。

实施例3：

本实施例公开一种在火灾下可发生转动的节点，包括一钢结构梁柱节点，所述钢结构梁柱节点包括若干螺栓4、钢结构柱Ⅱ6、钢结构梁Ⅱ7和梁端板Ⅱ8。

在本实施例中，所述钢结构柱Ⅱ6为矩形钢柱，所述钢结构梁Ⅱ7为工字钢。所述钢结构梁Ⅱ7的端头连接梁端板Ⅱ8，所述梁端板Ⅱ8上具有N个通孔，所述梁端板Ⅱ8位于钢结构柱Ⅱ6的一侧。所述钢结构柱Ⅱ6面向梁端板Ⅱ8的一侧连接有N个螺栓4。N个所述螺栓4穿过梁端板Ⅱ8的通孔。每个所述螺栓4旋入螺母401。一个所述螺母401与梁端板Ⅱ8之间设置有垫圈层，从这个处于最上方的螺母401往下，连续n个螺母401与梁端板Ⅱ8之间设置有垫圈层，所述n为自然数，且n≤N-1；从最下方的垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加；所述垫圈层由高强塑料制成。

厚度最小的所述垫圈层的下方存在m个螺母401，m个所述螺母401均未设置垫圈层，所述m为自然数，使得n＜N-1。

所述垫圈层由若干垫圈3叠加而成，所述垫圈3由高强塑料制成，若干所述垫圈3嵌套在螺栓4上。从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层中所述垫圈3的叠加数量依次增加，从而使得所述垫圈层的厚度依次增加。

参见图5或6，在本实施例中，所述钢结构柱Ⅱ6与钢结构梁Ⅱ7之间连接有8个螺栓4，即N＝8。所述螺栓4分为四行两列，两列螺栓4分别位于所述钢结构梁Ⅱ7腹板的两侧。最底端的两个所述螺栓4未设置垫圈层，即所述m＝2。最下方的所述垫圈层包含一个垫圈3，往上的垫圈层分别包含两个垫圈3和三个垫圈3。

火灾发生时，若干所述垫圈3受热软化，从而释放钢结构梁Ⅱ7的受压翼缘上的压力，避免或减轻梁的局部屈曲。火灾后，通过更换已损坏的所述垫圈3修复节点。

Claims (9)

1.一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：包括一钢结构梁柱节点，所述钢结构梁柱节点包括钢结构柱Ⅰ(1)、钢结构梁Ⅰ(2)、若干螺栓(4)和梁端板Ⅰ(5)；所述钢结构柱Ⅰ(1)为H型钢柱，所述钢结构梁Ⅰ(2)为工字钢；所述钢结构梁Ⅰ(2)的端头连接梁端板Ⅰ(5)，所述梁端板Ⅰ(5)上具有N个通孔，所述N为自然数；所述梁端板Ⅰ(5)位于钢结构柱Ⅰ(1)的一侧；所述钢结构柱Ⅰ(1)面向梁端板Ⅰ(5)的翼缘上具有N个通孔；N个所述螺栓(4)穿过钢结构柱Ⅰ(1)翼缘上的通孔和梁端板Ⅰ(5)的通孔；每个所述螺栓(4)旋入螺母(401)；一个所述螺母(401)与梁端板Ⅰ(5)之间设置有垫圈层，从这个处于最上方的螺母(401)往下，连续n个螺母(401)与梁端板Ⅰ(5)之间设置有垫圈层，所述n为自然数，且n≤N-1；从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加；所述垫圈层由高强塑料制成。

2.一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：包括一钢结构梁柱节点，所述钢结构梁柱节点包括若干螺栓(4)、钢结构柱Ⅱ(6)、钢结构梁Ⅱ(7)和梁端板Ⅱ(8)；所述钢结构柱Ⅱ(6)为H型钢柱或矩形钢柱，所述钢结构梁Ⅱ(7)为工字钢；所述钢结构梁Ⅱ(7)的端头连接梁端板Ⅱ(8)，所述梁端板Ⅱ(8)上具有N个通孔，所述梁端板Ⅱ(8)位于钢结构柱Ⅱ(6)的一侧；所述钢结构柱Ⅱ(6)面向梁端板Ⅱ(8)的一侧连接有N个螺栓(4)；N个所述螺栓(4)穿过梁端板Ⅱ(8)的通孔；每个所述螺栓(4)旋入螺母(401)；一个所述螺母(401)与梁端板Ⅱ(8)之间设置有垫圈层，从这个处于最上方的螺母(401)往下，连续n个螺母(401)与梁端板Ⅱ(8)之间设置有垫圈层，所述n为自然数，且n≤N-1；从最下方的垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层的厚度依次增加；所述垫圈层由高强塑料制成。

3.根据权利要求1所述的一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：所述钢结构柱Ⅰ(1)两翼缘之间焊接有加劲肋Ⅰ(101)。

4.根据权利要求3所述的一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：所述梁端板Ⅰ(5)上下端的高度区域内，存在焊接在所述钢结构柱Ⅰ(1)上的加劲肋Ⅰ(101)。

5.根据权利要求2所述的一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：当所述钢结构柱Ⅱ(6)为H型钢柱时，所述钢结构柱Ⅱ(6)面向梁端板Ⅱ(8)的翼缘上连接有N个螺栓(4)。

6.根据权利要求5所述的一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：所述钢结构柱Ⅱ(6)两翼缘之间焊接有加劲肋Ⅱ(601)。

7.根据权利要求6所述的一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：所述梁端板Ⅱ(8)上下端的高度区域内，存在焊接在所述钢结构柱Ⅱ(6)上的加劲肋Ⅱ(601)。

8.根据权利要求1或2所述的一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：厚度最小的所述垫圈层的下方存在m个螺母(401)，m个所述螺母(401)均未设置垫圈层，所述m为自然数，使得n＜N-1。

9.根据权利要求1或2所述的一种在火灾下可发生转动的节点，其特征在于：所述垫圈层由若干垫圈(3)叠加而成，所述垫圈(3)由高强塑料制成，若干所述垫圈(3)嵌套在螺栓(4)上；从最下方的所述垫圈层至最上方的垫圈层，垫圈层中所述垫圈(3)的叠加数量依次增加，从而使得所述垫圈层的厚度依次增加。