CN109779038B - 一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点 - Google Patents
一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109779038B CN109779038B CN201910039834.6A CN201910039834A CN109779038B CN 109779038 B CN109779038 B CN 109779038B CN 201910039834 A CN201910039834 A CN 201910039834A CN 109779038 B CN109779038 B CN 109779038B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shaped
- concrete column
- strip
- reinforcing plate
- plate
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点。H型钢梁翼缘通过带状加强板刚性连接到宽钢管混凝土柱的侧面，H型钢梁腹板通过连接板和高强螺栓的组合刚性连接到宽钢管混凝土柱的侧面；H型钢梁的腹板经高强螺栓和连接板一端连接，连接板另一端焊接到宽钢管混凝土柱短边所在侧面；H型钢梁翼缘的端面焊接到带状加强板，带状加强板贴紧固定在宽钢管混凝土柱短边或长边所在侧面，其中加强板厚度经特殊计算设计构建。本发明经特殊厚度设计构建的节点具有足够的承载能力、延性和耗能能力，结构安全性得到了可靠保障，同时加强板的厚度可控制在合理范围内，有效降低了节点用钢量，取得明显的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于结构设计技术领域的一种特殊厚度设计的建筑节点，具体涉及了一种基于加强板厚度设计的宽钢管混凝土柱与H型钢梁连接的带状加强式节点。
背景技术
多高层钢结构中，钢梁多为H型钢梁，钢柱多为矩形钢管混凝土柱。目前常用的梁柱刚接节点是在钢柱对应梁翼缘的位置设置横隔板，钢梁翼缘的内力通过隔板传递给钢柱，从而形成刚接节点。为了方便钢管柱内混凝土的浇灌，隔板上需要设置灌浆孔和透气孔，灌浆孔的直径不宜小于150mm。另外，为了节点域内力传递需要，灌浆孔对隔板的削弱不能过大，这就要求钢柱的截面宽度不能过小，一般不小于350mm～400mm。在钢结构住宅中，过大的钢柱截面会在住宅的各个功能房间四角出现凸柱现象，影响室内建筑使用功能，因此应尽量将结构构件隐藏在墙体厚度内，这就要求住宅内采用的钢构件截面宽度最好控制在160mm～300mm之间。为解决室内凸柱的问题，可考虑将钢箱形柱的短边尺寸尽量做小，和混凝土剪力墙厚度等同，钢箱形柱的长边尺寸则尽量做大，形成宽钢管混凝土柱，以满足住宅对钢结构体系提出的要求。但是宽钢管混凝土柱由于截面短边尺寸较小，为保证顺利浇灌内部混凝土，不能在节点区设置横隔板，因此与钢梁的连接无法采用横隔板的形式。
杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司提出了一种用于H型钢梁与宽钢管混凝土柱连接的带状加强式节点，可广泛应用于多高层钢结构中H型钢梁与宽钢管混凝土柱的刚接连接，该节点形式简单，加工方便快捷，传力路径明确，能满足梁柱刚接节点的传力需求，同时不会对管内混凝土的灌注形成阻隔。然而，现有的规范里没有该类节点的设计方法，对于节点区的加强板厚度只能凭经验来进行取值，这就使得结构安全性得不到保障，或者为稳妥起见将加强板厚度取得太大，导致设计结果过于不经济。
发明内容
为了克服现有节点设计方法的不足，提高带状加强式节点设计的可靠性、安全性和经济性，本发明提供一种基于加强板厚度设计的宽钢管混凝土柱与H型钢梁连接的带状加强式节点。解决了结构安全性和经济效益无法双重实现的技术问题。
本发明采用的技术方案是：
所述的带状加强式节点中，节点区加强板厚度采用以下公式设定：
式中：tj——加强板的厚度；
hj——加强板高度；
bc——宽钢管混凝土柱的短边宽度；
tc——宽钢管混凝土柱的壁厚；
wb——钢梁翼缘宽度；
hb——钢梁高度；
Zpb——钢梁截面塑性模量；
fyb——钢梁翼缘的钢材屈服强度；
fyj——加强板的钢材屈服强度；
ηj——梁柱刚性连接的连接系数，非抗震时取1.0。
所述的带状加强式节点包括宽钢管混凝土柱、H型钢梁和带状加强板，H型钢梁翼缘通过带状加强板刚性连接到宽钢管混凝土柱的侧面，H型钢梁腹板通过连接板和高强螺栓的组合刚性连接到宽钢管混凝土柱的侧面；所述的H型钢梁的腹板经高强螺栓和连接板一端连接，连接板另一端焊接到宽钢管混凝土柱短边所在侧面；所述的H型钢梁翼缘的端面焊接到带状加强板，带状加强板贴紧固定在宽钢管混凝土柱短边或长边所在侧面。
当仅在宽钢管混凝土柱短边或长边刚性连接有H型钢梁时，在带状加强板水平的两端连接有贴板，贴板贴紧固定在宽钢管混凝土柱长边或者短边所在侧面；当在宽钢管混凝土柱的短边和长边均刚性连接有H型钢梁时，H型钢梁均经各自的带状加强板连接到宽钢管混凝土柱短边或长边所在侧面，宽钢管混凝土柱相邻侧面布置的两块带状加强板之间焊接；宽钢管混凝土柱相对侧面布置的两块带状加强板之间连接有穿设于宽钢管混凝土柱的插板，宽钢管混凝土柱设有用于插板穿设的通槽，插板与通槽边沿焊接。
在H型钢梁的上、下翼缘均设置盖板，所述的盖板紧贴并焊接到H型钢梁翼缘表面，盖板端部焊接到带状加强板；所述的带状加强板和贴板之间通过焊缝焊接，带状加强板和贴板各自的边沿与宽钢管混凝土柱短边所在侧面表面之间均通过焊缝焊接。
所述的带状加强板的边沿与宽钢管混凝土柱短边所在侧面表面之间均通过焊缝焊接。
所述的宽钢管混凝土柱是由矩形钢管内部浇筑混凝土而成，矩形钢管的长边与短边比值为1～4。
考虑抗震，带状加强板的钢材牌号为Q235，连接方式为焊接时取1.4，连接方式为螺栓连接时取1.45；带状加强板的钢材牌号为Q345，连接方式为焊接时取1.35，连接方式为螺栓连接时取1.4。
本发明经特殊厚度设计构建的节点具有足够的承载能力、延性和耗能能力，结构安全性得到了可靠保障，同时加强板的厚度可控制在一定的合理范围内，有效降低了节点用钢量，可取得明显的经济效益。
本发明的有益效果体现在：
本发明采用提出的公式来设计构建带状加强式节点的加强板，进而构建带状加强式节点，设计结果可保证刚接节点处传力可靠，节点承载力、延性和耗能能力可满足抗震设计要求，有效提升了整体结构的安全性和可靠度。另外避免了加强板厚度全凭经验来确定的弊端，经设计的加强板厚度可控制在合理范围，在结构安全性的同时降低了节点区用钢量。
附图说明
图1为带状加强式节点的结构立面图。
图2为带状加强式节点的结构平面图。
图3为水平加载滞回试验得到的带状加强式节点梁端剪力—位移曲线图和通过对试验过程进行数值模拟得到的节点梁端剪力—位移曲线图。
图4为通过数值模拟得到的带状加强式节点变形图。
图5为通过数值模拟得到的带状加强式节点弯矩—转角曲线图。
图中：宽钢管混凝土柱1、H型钢梁2、带状加强板3、贴板4、连接板5、高强螺栓6、焊缝7。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，实施例包括宽钢管混凝土柱1、H型钢梁2、带状加强板3、贴板4、连接板5和高强螺栓6。宽钢管混凝土柱1是由矩形钢管内部浇筑混凝土而成，矩形钢管的长边与短边比值为1～4。
仅一钢梁与宽钢管混凝土柱短边进行刚接连接，在宽钢管混凝土柱1短边所在侧面紧贴固定有两块带状加强板3，两块带状加强板3分别对应于H型钢梁2上下翼缘，H型钢梁2上下翼缘的端面焊接到各自的带状加强板3，在带状加强板3水平的两端连接有贴板4，贴板4贴紧固定在宽钢管混凝土柱1长边所在侧面。带状加强板3水平两端分别和贴板4之间通过焊缝7焊接，带状加强板3和贴板4各自的边沿与宽钢管混凝土柱1短边所在侧面表面之间均通过三面围焊的方式焊接形成焊缝7。
并且，H型钢梁2的腹板经高强螺栓6和连接板5一端连接，连接板5另一端焊接到宽钢管混凝土柱1短边所在侧面。
实施例的带状加强式节点中，节点区带状加强板厚度采用以下公式设定：
式中：tj——带状加强板的厚度；
hj——带状加强板高度；
bc——宽钢管混凝土柱的短边宽度；
tc——宽钢管混凝土柱的壁厚；
wb——钢梁翼缘宽度；
hb——钢梁高度；
Zpb——钢梁截面塑性模量；
fyb——钢梁翼缘的钢材屈服强度；
fyj——带状加强板的钢材屈服强度；
ηj——梁柱刚性连接的连接系数，非抗震时取1.0。
对于带状加强板厚度的取值，计算厚度前已知以下参数：加强板高度hj、宽钢管混凝土柱的短边宽度bc、宽钢管混凝土柱的壁厚tc、钢梁翼缘宽度wb、钢梁高度hb、钢梁截面塑性模量Zpb、钢梁翼缘的钢材屈服强度fyb和加强板的钢材屈服强度fyj。另外梁柱刚性连接的设计还需考虑连接系数ηj，该系数的取值规定为：非抗震时取1.0。考虑抗震，钢材牌号为Q235，连接方式为焊接时取1.4，连接方式为螺栓连接时取1.45；钢材牌号为Q345，连接方式为焊接时取1.35，连接方式为螺栓连接时取1.4。将上述参数代入上述公式，通过计算即可得到加强板厚度tj。
通过将经本发明公式设计的带状加强式节点足尺模型进行梁端水平往复加载，得到节点梁端剪力—位移滞回曲线如图3所示，图上同时给出了根据试验过程进行数值模拟得到的节点梁端剪力—位移滞回曲线。由图3可知，节点滞回曲线饱满，表明节点的耗能能力强，抗震性能良好。图4给出了数值模拟得到的带状加强式节点变形图，图上深色区域表示的是变形较大的部位。由图4可知，加载过程中，试件变形主要集中在钢梁翼缘和腹板上，钢柱和节点区域变形较小，表明节点设计实现了强节点弱构件、强柱弱梁的设计目标。图5给出了数值模拟得到的带状加强式节点弯矩—转角曲线图，图上纵坐标给出了节点弯矩与钢梁塑性弯矩的比值。从图5可知，曲线的极值点远大于1，说明节点承载力要大于钢梁塑性弯矩，表明塑性铰将会出现在钢梁上，屈服机制符合抗震设计概念。图5的曲线非常饱满，且曲线下降段平缓，表明节点延性很好并具有很强的塑性耗能能力。
本发明提出的设计方法简单适用，通过足尺模型试验和大批量的数值分析结果表明，经设计之后的带状加强式节点，延性系数可达到4，节点滞回曲线非常饱满，可明显观察到塑性铰出现在钢梁上，表明节点承载力、延性和耗能能力能够满足抗震设计要求，实现了强节点弱构件的设计目标。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (5)
1.一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点，其特征在于：
所述的带状加强式节点中，节点区带状加强板的厚度采用以下公式设定：
式中：tj——加强板的厚度；
hj——加强板高度；
bc——宽钢管混凝土柱的短边宽度；
tc——宽钢管混凝土柱的壁厚；
wb——钢梁翼缘宽度；
hb——钢梁高度；
Zpb——钢梁截面塑性模量；
fyb——钢梁翼缘的钢材屈服强度；
fyj——加强板的钢材屈服强度；
ηj——梁柱刚性连接的连接系数；
所述的带状加强式节点包括宽钢管混凝土柱(1)、H型钢梁(2)和带状加强板(3)，H型钢梁(2)翼缘通过带状加强板(3)刚性连接到宽钢管混凝土柱(1)的侧面，H型钢梁(2)腹板通过连接板(5)和高强螺栓(6)的组合刚性连接到宽钢管混凝土柱(1)的侧面；所述的H型钢梁(2)的腹板经高强螺栓(6)和连接板(5)一端连接，连接板(5)另一端焊接到宽钢管混凝土柱(1)短边所在侧面；所述的H型钢梁(2)翼缘的端面焊接到带状加强板(3)，带状加强板(3)贴紧固定在宽钢管混凝土柱(1)短边或长边所在侧面。
2.根据权利要求1所述的一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点，其特征在于：当仅在宽钢管混凝土柱短边或长边刚性连接有H型钢梁时，在带状加强板(3)水平的两端连接有贴板(4)，贴板(4)贴紧固定在宽钢管混凝土柱(1)长边或者短边所在侧面；当在宽钢管混凝土柱(1)的短边和长边均刚性连接有H型钢梁(2)时，H型钢梁(2)均经各自的带状加强板(3)连接到宽钢管混凝土柱(1)短边或长边所在侧面，宽钢管混凝土柱(1)相邻侧面布置的两块带状加强板(3)之间焊接；宽钢管混凝土柱(1)相对侧面布置的两块带状加强板(3)之间连接有穿设于宽钢管混凝土柱(1)的插板，宽钢管混凝土柱(1)设有用于插板穿设的通槽，插板与通槽边沿焊接。
3.根据权利要求1所述的一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点，其特征在于：在H型钢梁(2)的上、下翼缘均设置盖板，所述的盖板紧贴并焊接到H型钢梁(2)翼缘表面，盖板端部焊接到带状加强板(3)；所述的带状加强板(3)和贴板(4)之间通过焊缝(7)焊接，带状加强板(3)和贴板(4)各自的边沿与宽钢管混凝土柱(1)短边所在侧面表面之间均通过焊缝(7)焊接。
4.根据权利要求1所述的一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点，其特征在于：所述的带状加强板(3)的边沿与宽钢管混凝土柱(1)短边所在侧面表面之间均通过焊缝(7)焊接。
5.根据权利要求1所述的一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点，其特征在于：所述的宽钢管混凝土柱(1)是由矩形钢管内部浇筑混凝土而成，矩形钢管的长边与短边比值为1～4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910039834.6A CN109779038B (zh) | 2019-01-16 | 2019-01-16 | 一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910039834.6A CN109779038B (zh) | 2019-01-16 | 2019-01-16 | 一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109779038A CN109779038A (zh) | 2019-05-21 |
| CN109779038B true CN109779038B (zh) | 2020-09-18 |
Family
ID=66500718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910039834.6A Active CN109779038B (zh) | 2019-01-16 | 2019-01-16 | 一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109779038B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111206690B (zh) * | 2020-03-09 | 2023-09-15 | 杭萧钢构股份有限公司 | 一种分离不等厚端板式钢管混凝土束墙梁刚接节点 |
| CN113152660B (zh) * | 2021-01-08 | 2022-11-25 | 凉山州现代房屋建筑集成制造有限公司 | 一种钢梁与宽钢管混凝土柱连接的组合加强式节点 |
| CN113139225B (zh) * | 2021-04-20 | 2023-03-17 | 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 | 一种防火装饰一体化钢梁抗弯承载力的提高方法 |
| CN113833111B (zh) * | 2021-09-16 | 2022-12-23 | 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 | 一种基于主连接板厚度设计的钢框架—支撑连接节点 |
| CN113833204A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-24 | 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 | 一种基于插板长度设计的矩形钢管柱变截面连接节点 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2997696B2 (ja) * | 1992-10-24 | 2000-01-11 | 株式会社竹中工務店 | 鉄骨部材の接合部及び鉄骨部材の接合方法 |
| CN202831237U (zh) * | 2012-09-12 | 2013-03-27 | 清华大学 | 一种装配式冷弯型钢结构连接的销轴法兰节点结构 |
| CN103726576B (zh) * | 2013-12-06 | 2016-08-17 | 浙江树人大学 | 用轴向星形插板对接钢管的对接件及其方法 |
| CN103669650B (zh) * | 2013-12-19 | 2016-04-13 | 北京工业大学 | 一种震后易修复钢异形柱框架-钢板剪力墙 |
| CN107476446B (zh) * | 2017-09-15 | 2022-11-08 | 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 | H型钢梁与宽钢管混凝土柱短边连接的带状加强式节点 |
| CN108457375B (zh) * | 2018-02-09 | 2019-08-30 | 杭萧钢构股份有限公司 | 钢梁与钢管混凝土束组合构件 |
-
2019
- 2019-01-16 CN CN201910039834.6A patent/CN109779038B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109779038A (zh) | 2019-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109779038B (zh) | 一种基于加强板厚度设计的带状加强式节点 | |
| CN107476446B (zh) | H型钢梁与宽钢管混凝土柱短边连接的带状加强式节点 | |
| CN110593419B (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及作法 | |
| CN106193435B (zh) | 一种波腹芯板预制混凝土装配式复合墙 | |
| KR102079008B1 (ko) | 단부모멘트 및 휨 저항력이 보강된 보와 기둥의 이-지(ez) 결합구조 | |
| 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 | |
| CN110106967B (zh) | 一种高性能钢管再生混凝土加劲混合柱-墙结构体系 | |
| KR101174548B1 (ko) | 콘크리트충전 강관기둥 시스템 | |
| CN210947142U (zh) | 装配式混凝土结构柱梁连接钢节点 | |
| CN106436926A (zh) | 一种方钢管柱‑h形钢梁的端板连接节点 | |
| CN110725405A (zh) | 一种带拉筋钢管混凝土柱h型钢梁刚接节点构造及施工方法 | |
| CN216713336U (zh) | 双肢拼合梁以及钢管柱与双肢拼合梁装配式梁柱节点 | |
| CN112796411B (zh) | 箱板装配式钢结构地下梁式转换构造 | |
| CN211229011U (zh) | 一种轻钢轻混结构 | |
| CN212129467U (zh) | 一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁节点 | |
| CN111021553A (zh) | 一种带内隔板的预制混凝土柱与钢梁连接节点 | |
| CN211774632U (zh) | 一种装配式h型钢梁与异型钢管混凝土柱的连接节点 | |
| CN210216729U (zh) | 一种装配式桁架钢梁与钢柱刚性连接节点装置 | |
| CN213539882U (zh) | 一种钢管混凝土柱H钢梁支撑π形连接边柱中部节点 | |
| CN110512739B (zh) | 一种钢-混凝土-frp组合结构及其施工方法 | |
| CN211286140U (zh) | 一种全钢装配式双肢钢管约束的防屈曲钢板剪力墙 | |
| CN210713245U (zh) | 一种rcs组合结构中梁柱节点的连接机制 | |
| CN113152660B (zh) | 一种钢梁与宽钢管混凝土柱连接的组合加强式节点 | |
| CN209854935U (zh) | 一种复式钢管混凝土角柱—钢梁节点 | |
| CN208235755U (zh) | 一种基于t型钢构件的分离式钢网格剪力墙 |
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 | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190521 Assignee: XingKong Lvzhu (Zhejiang) Technology Co.,Ltd. Assignor: HANGZHOU TIMUR XINKE BUILDING STRUCTURE DESIGN OFFICE CO.,LTD. Contract record no.: X2021330000614 Denomination of invention: A strip stiffened joint based on stiffener thickness design Granted publication date: 20200918 License type: Common License Record date: 20211028 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190521 Assignee: LINHAI NO 4 BUILDING ENGINEERING Co.,Ltd. Assignor: HANGZHOU TIMUR XINKE BUILDING STRUCTURE DESIGN OFFICE CO.,LTD. Contract record no.: X2022330000049 Denomination of invention: A strip reinforced joint based on the thickness of stiffener Granted publication date: 20200918 License type: Common License Record date: 20220303 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190521 Assignee: Wanzhu Technology (Guangdong) Co.,Ltd. Assignor: HANGZHOU TIMUR XINKE BUILDING STRUCTURE DESIGN OFFICE CO.,LTD. Contract record no.: X2022330000441 Denomination of invention: A strip-reinforced joint based on the thickness of the reinforcement plate Granted publication date: 20200918 License type: Common License Record date: 20220822 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |