CN109914613B - 隔板贯通式节点组件、隔板贯通式梁柱节点及建筑 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔板贯通式节点组件、隔板贯通式梁柱节点及建筑，属于建筑工程领域。隔板贯通式节点组件包括节点核心管，内部用于浇筑混凝土，外壁用于与横梁连接；隔板，连接于节点核心管的端部，包括位于节点核心管外侧的连接部和位于节点核心管内侧的抵压部，抵压部沿节点核心管内侧壁设置并与连接部连接；以及阻尼块，设于抵压部和节点核心管内侧壁的夹角处。隔板贯通式梁柱节点采用以上隔板贯通式节点组件，建筑采用以上隔板贯通式节点组件或隔板贯通式梁柱节点，在横梁相对于节点核心管变形时，抵压部和节点核心管的内侧壁会挤压阻尼块，阻尼块吸收变形能量，增加隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

Description

隔板贯通式节点组件、隔板贯通式梁柱节点及建筑

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，更具体地说，是涉及一种隔板贯通式节点组件、隔板贯通式梁柱节点及建筑。

背景技术

钢管混凝土柱是一种在钢管柱中填充混凝土而形成的组合结构，钢管的约束使得内填混凝土处于三向受压状态，极大地提高了混凝土的抗压强度，而混凝土的存在，使得钢管不会过早地产生局部屈曲，两者共同作用，取长补短。在此条件下，钢管混凝土结构具有承载力高、重量轻、塑性和韧性好、耐疲劳、抗冲击性能好、施工方便和环保等诸多优点，故在工程中被广泛采用。

隔板贯通式梁柱节点是钢框架结构中的重要组成部分。节点主要指梁柱连接的部位及附近的梁端和柱端，其可以传递和分配梁和柱中的各项内力，包括柱子中的轴力、剪力、弯矩，梁中的剪力和弯矩以及由于偏心造成的扭矩，除此之外，节点是梁和柱相互协同工作的基础，保证了结构的整体性。因此，对结构而言，节点应满足以下要求，首先，节点应具有一定的强度和刚度，能够有效地承受外部荷载或作用产生的内力并且不致于发生较大的变形以影响结构的工作；其次，在地震高发区，节点还应具有足够的延性，通过节点及其附近的塑形变形来达到消能减震的目的，使得结构在地震作用下不致于发生大范围的连续倒塌。总的来说，节点是钢框架结构施工过程中最复杂的部分，在节点处形状发生突变，应力集中以及焊接残余应力使得该部位的受力状况格外复杂，故节点的力学性能关乎到整个结构的强度、刚度及稳定性。

隔板贯通式节点的一般结构是：钢管混凝土柱贯穿隔板，隔板与钢管混凝土柱外壁焊接，工字梁翼板与隔板焊接，工字梁腹板采用高强螺栓与钢管混凝土柱外壁连接。隔板贯通式节点因传力明确、构造简单、现场施工方便、工厂预制率高等特点，是我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159：2004)推荐的四种矩形钢管混凝土柱与钢梁连接形式之一，在钢结构住宅中被广泛运用。

虽然隔板贯通式节点具有以上优点，但是历年地震灾害调查表明，在地震作用下，隔板贯通节点除了发生梁端塑性铰破坏，还会发生节点剪切破坏等脆性破坏。由于脆性破坏因在结构破坏前无明显变形或其他预兆，在结构设计中应避免出现，因此，如何避免隔板贯通节点出现脆性破坏成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔板贯通式节点组件，以解决现有技术中存在的隔板贯通节点容易发生节点剪切破坏等脆性破坏的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种隔板贯通式节点组件，包括：

节点核心管，内部用于浇筑混凝土，外壁用于与横梁连接；

隔板，一侧板面与所述节点核心管的端部连接，另一侧板面用于与立柱连接，所述隔板包括位于所述节点核心管外侧的连接部和位于所述节点核心管内侧的抵压部，所述连接部用于与所述横梁连接，所述抵压部沿所述节点核心管内侧壁设置并与所述连接部连接；以及

阻尼块，设于所述抵压部和所述节点核心管内侧壁的夹角处。

进一步地，所述隔板包括分别沿所述节点核心管多个内侧壁设置的多个所述抵压部，所述隔板还包括连接于两个所述抵压部之间的内连部，所述内连部设有与所述节点核心管内腔连通的浇注孔。

进一步地，所述隔板具有分别连接于所述节点核心管两端的两个，每个所述隔板均包括位于所述节点核心管外侧的连接部和位于所述节点核心管内侧的抵压部；所述节点核心管每端的内侧壁与对应的所述抵压部的夹角处均设有所述阻尼块。

进一步地，所述节点核心管的截面呈矩形，每个所述隔板包括两个所述抵压部且两个所述抵压部分别沿所述节点核心管两个相对的内侧壁设置；每个所述隔板的两个所述抵压部分别与所述节点核心管内侧壁的夹角处均设有所述阻尼块。

进一步地，所述阻尼块与所述节点核心管的轴线垂直。

进一步地，所述阻尼块连接于所述节点核心管的内侧壁上并与所述抵压部抵接。

进一步地，所述阻尼块通过螺栓与所述节点核心管的内侧壁连接，所述螺栓具有位于所述节点核心管内的延长段，所述延长段内端的外周设有用于嵌入所述混凝土中的卡环。

进一步地，所述节点核心管的外壁设有侧连接板，所述侧连接板和所述连接部之间具有间隙。

进一步地，所述阻尼块为泡沫铝块。

本发明提供的隔板贯通式节点组件的有益效果在于：与现有技术相比，本发明隔板贯通式节点组件使用时，将节点核心管的端部通过隔板固定在立柱的顶部，将横梁分别与节点核心管和连接部连接，然后在节点核心管内浇筑混凝土，制成隔板贯通式节点。在受力时，节点核心管内的混凝土能够增加节点核心管的强度和刚度，使隔板贯通式节点能够有效地承受外部荷载或作用产生的内力。阻尼块设置于抵压部和节点核心管内侧壁的夹角处，在横梁相对于节点核心管变形时，横梁通过连接部带动抵压部发生形变，抵压部和节点核心管的内侧壁会挤压阻尼块，通过阻尼块吸收变形能量，增加了隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，从而避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

本发明还提供一种隔板贯通式梁柱节点，包括：

以上任一项所述的隔板贯通式节点组件，所述节点核心管内浇筑有混凝土；以及

工字梁，翼板与所述连接部连接，腹板与所述节点核心管的外壁连接，且所述腹板与所述连接部之间具有间隙。

本发明提供的隔板贯通式梁柱节点的有益效果在于：与现有技术相比，本发明隔板贯通式梁柱节点在受力时，节点核心管内的混凝土能够增加节点核心管的强度和刚度，使隔板贯通式节点能够有效地承受外部荷载或作用产生的内力。横梁采用工字梁，工字梁的腹板与节点核心管的外壁连接，增加了工字梁与节点核心管连接的强度和刚度。工字梁的翼板与连接部连接，在工字梁和连接部相对于节点核心管变形时，工字梁通过连接部带动抵压部发生形变，抵压部和节点核心管的内侧壁会挤压阻尼块，通过阻尼块吸收变形能量，增加了隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，从而避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

工字梁的腹板与所述连接部之间形成间隙，进一步减小了连接部与节点核心管管壁的连接刚性，使连接部能够带动抵压部产生更大的变形，利于阻尼块的吸能。

本发明还提供一种建筑，包括上述任一种隔板贯通式节点组件或上述任一种隔板贯通式梁柱节点。

本发明提供的隔板贯通式梁柱节点的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的建筑通过采用上述任一种隔板贯通式节点组件或上述任一种隔板贯通式梁柱节点，增加了隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的隔板贯通式节点组件的主视图；

图2为图1中隔板贯通式节点组件在使用状态的剖视图；

图3为本发明另一实施例提供的隔板贯通式节点组件的主视图；

图4为图3中A-A处的剖视图；

图5为图3中隔板贯通式节点组件的俯视图；

图6为图5中B-B处的剖视图。

其中，图中各附图标记：

1-节点核心管；11-侧连接板；2-阻尼块；3-隔板；31-抵压部；32-连接部；33-内连部；331-浇注孔；4-延长段；41-卡环；5-翼板；6-腹板；7-混凝土；8-立柱。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图6，现对本发明实施例提供的隔板贯通式节点组件进行说明。一种隔板贯通式节点组件，包括：节点核心管1、隔板3以及阻尼块2。

节点核心管1内部用于浇筑混凝土7，外壁用于与横梁连接。隔板3的一侧板面与节点核心管1的端部连接，另一侧板面用于与立柱8连接，隔板3包括位于节点核心管1外侧的连接部32和位于节点核心管1内侧的抵压部31，连接部32用于与横梁连接，抵压部31沿节点核心管1内侧壁设置并与连接部32连接。阻尼块2设于抵压部31和节点核心管1内侧壁的夹角处。

与现有技术相比，本发明隔板贯通式节点组件使用时，将节点核心管1的端部通过隔板3固定在立柱8的顶部，将横梁分别与节点核心管1和连接部32连接，然后在节点核心管1内浇筑混凝土7，制成隔板贯通式节点。在受力时，节点核心管1内的混凝土7能够增加节点核心管1的强度和刚度，使隔板贯通式节点能够有效地承受外部荷载或作用产生的内力。阻尼块2设置于抵压部31和节点核心管1内侧壁的夹角处，在横梁相对于节点核心管1变形时，横梁通过连接部32带动抵压部31发生形变，抵压部31和节点核心管1的内侧壁会挤压阻尼块2，通过阻尼块2吸收变形能量，增加了隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，从而避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

具体地，节点核心管1为竖直设置的钢管，上下两个隔板3为水平封盖在节点核心管1端部的钢板，隔板3位于节点核心管1内侧的区域形成抵压部31，位于节点核心管1外侧的区域形成连接部32。阻尼块2固定在节点核心管1的内侧壁上，并且与抵压部31抵接。使用时，将下方隔板3的下侧板面与立柱8顶部固定，并保持立柱8与节点核心管1对准，使节点核心管1下端通过隔板3连接在立柱8的上端，然后通过在节点核心管1内部浇筑混凝土7制成钢管混凝土柱，之后可以继续在上方隔板3的上侧板面上固定立柱8，继续向上建造。

请一并参阅图1、图4、图5和图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，隔板3包括分别沿节点核心管1的多个内侧壁设置的多个抵压部31，隔板3还包括连接于两个抵压部31之间的内连部33，内连部33设有与节点核心管1内腔连通的浇注孔331。内连部33能够提高抵压部31之间的连接刚度，内连部33通过设置浇注孔331，使得能够向节点核心管1内浇筑混凝土7。

具体地，隔板3为水平封盖在节点核心管1端部的钢板，隔板3与节点核心管1内腔端部对应的区域形成内连部33，内连部33的两侧靠近节点核心管1内侧壁的区域形成抵压部31，抵压部31的外侧位于节点核心管1外侧的区域形成连接部32。浇注孔331竖直的贯穿内连部33，使得浇注孔331与节点核心管1内腔连通，在使用时，将立柱8的钢管与浇注孔331对接，使得在向立柱8的钢管中浇筑混凝土7时，混凝土7能够从立柱8的钢管中经浇注孔331流入节点核心管1内腔。内连部33上还可以设有与节点核心管1内腔连通的排气孔，在通过浇注孔331向节点核心管1内腔浇筑混凝土时，节点核心管1内腔中的气体可以从排气孔中排出。更具体地，排气孔的面积小于浇注孔331的面积。

请一并参阅图1至图3和图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，隔板3具有分别连接于节点核心管1两端的两个，每个隔板3均包括位于节点核心管1外侧的连接部32和位于节点核心管1内侧的抵压部31；节点核心管1每端的内侧壁与对应的抵压部31的夹角处均设有阻尼块2。

具体地，节点核心管1竖直设置，两个隔板3水平设置并分别封盖在节点核心管1的上下两端，节点核心管1上端的内侧壁设有一组阻尼块2，节点核心管1下端的内侧壁设有一组阻尼块2，两组阻尼块2分别与两个隔板3的抵压部31对应。上方的隔板3用于与工字梁上方的翼板5连接，下方的隔板3用于与工字梁下方的翼板5连接。两组阻尼块2位于下方的隔板3之上，位于上方的隔板3之下。上方的一组阻尼块2固定在节点核心管1上端的内侧壁上，下方的一组阻尼块2固定在节点核心管1下端的内侧壁上。

请一并参阅图2、图4、图5和图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，节点核心管1的截面呈矩形，每个隔板3包括两个抵压部31且两个抵压部31分别沿节点核心管1两个相对的内侧壁设置；每个隔板3的两个抵压部31分别与节点核心管1内侧壁的夹角处均设有阻尼块2。

具体地，节点核心管1为竖直的方形钢管，隔板3水平设置，浇注孔331竖直贯穿隔板3。上方的隔板3设有两个相对的抵压部31，两个抵压部31分别位于节点核心管1两个相对侧壁的内侧。上方一组的阻尼块2包括两个分别固定在节点核心管1上端的两个相对的内侧壁上的阻尼块2。下方的隔板3设有两个相对的抵压部31，两个抵压部31分别位于节点核心管1两个相对侧壁的内侧。下方一组的阻尼块2包括两个分别固定在节点核心管1下端的两个相对的内侧壁上的阻尼块2。

在一个更具体地实施例中，节点核心管1相对的两个内侧壁中，每个内侧壁的上下两端分别固定有阻尼块2，共四个阻尼块2。四个阻尼块2分别与上下两个隔板3的四个抵压部31抵接。

请一并参阅图2、图4、图5和图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，阻尼块2与节点核心管1的轴线垂直。

请一并参阅图2、图4和图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，阻尼块2连接于节点核心管1的内侧壁上并与抵压部31抵接。

具体地，阻尼块2固定在节点核心管1的内侧壁上，并且侧面与抵压部31的板面抵接。

请一并参阅图1至图3和图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，隔板3板面与节点核心管1垂直，阻尼块2位于隔板3一侧。

具体地，节点核心管1为竖直设置，隔板3水平设置。阻尼块2位于隔板3在节点核心管1轴向上的一侧，可以是阻尼块2位于隔板3上方，或者阻尼块2位于隔板3下方。

请一并参阅图2、图4和图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，阻尼块2通过螺栓与节点核心管1的内侧壁连接，螺栓具有位于节点核心管1内的延长段4，延长段4内端的外周设有用于嵌入混凝土7中的卡环41。

具体地，阻尼块2设有通孔，相应的节点核心管1的侧壁也设有通孔，螺栓从节点核心管1外穿过节点核心管1侧壁的通孔和阻尼块2的通孔并拧上螺母固定。螺栓向内穿过螺母的部分形成延长段4，在延长段4的内端再拧上螺母，螺母形成卡环41，使得在节点核心管1内浇筑混凝土7后，卡环41嵌入混凝土7中，使节点核心管1的侧壁和阻尼块2与浇筑的混凝土7连接更牢固。

请一并参阅图3至图6，作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，节点核心管1的外壁设有侧连接板11，侧连接板11和连接部32之间具有间隙。

侧连接板11用于与工字梁的腹板6连接，保证了工字梁与节点核心管1连接的强度和刚度。工字梁的翼板5与连接部32连接，通过在隔板3和侧连接板11之间设置间隙，进一步减小了连接部32与节点核心管1管壁的连接刚性，在工字梁相对于节点核心管1变形时，连接部32能够带动抵压部31产生更大的形变，利于阻尼块2的吸能，增加了隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，从而避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

具体地，侧连接板11与节点核心管1的轴线平行，并与两个隔板3的连接部32垂直。侧连接板11位于上下两个平行的连接部32之间，与节点核心管1的外壁面焊接，并且上边缘与上连接部32之间留有间隙，下边缘与下连接部32之间留有间隙。

作为本发明提供的隔板贯通式节点组件的一种具体实施方式，阻尼块2为泡沫铝块。

泡沫铝是近年来发展迅速的一种新型轻质、胞孔结构材料，具有屈服强度低、压缩延性变形能力强和耗能能力强等特性，这使得泡沫铝成为了一种轻质高阻尼材料。具体地，泡沫铝块呈长条形，并沿与节点核心管1的轴线垂直的方向设置在节点核心管1的内侧壁上。

请一并参阅图2，本发明还提供一种隔板贯通式梁柱节点，包括：以上任一项的隔板贯通式节点组件，节点核心管1内浇筑有混凝土7；以及工字梁，工字梁的翼板5与连接部32连接，工字梁的腹板6与节点核心管1的外壁连接，且工字梁的腹板6与连接部32之间具有间隙。

与现有技术相比，本发明隔板贯通式梁柱节点在受力时，节点核心管1内的混凝土7能够增加节点核心管1的强度和刚度，使隔板贯通式节点能够有效地承受外部荷载或作用产生的内力。横梁采用工字梁，工字梁的腹板6与节点核心管1的外壁连接，增加了工字梁与节点核心管1连接的强度和刚度。工字梁的翼板5与连接部32连接，在工字梁和连接部32相对于节点核心管1变形时，工字梁通过连接部32带动抵压部31发生形变，抵压部31和节点核心管1的内侧壁会挤压阻尼块2，通过阻尼块2吸收变形能量，增加了隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，从而避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

工字梁的腹板6与连接部32之间形成间隙，进一步减小了连接部32与节点核心管1管壁的连接刚性，使连接部32能够带动抵压部31产生更大的变形，利于阻尼块2的吸能。

具体地，工字梁一端的腹板6凸出于翼板5的端面，连接时，将腹板6插入上下两个连接部32之间，将腹板6的端部与节点核心管1的外壁焊接，并使腹板6的上下边缘与上下连接部32之间留有间隙。在设置有侧连接板11时，将腹板6与侧连接板11连接，保证腹板6与节点核心管1外壁的连接强度。

本发明还提供一种建筑，包括上述任一种隔板贯通式节点组件或上述任一种隔板贯通式梁柱节点。

与现有技术相比，本发明的建筑通过采用上述任一种隔板贯通式节点组件或上述任一种隔板贯通式梁柱节点，增加了隔板贯通式节点的变形能力与耗能能力，避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

具体地，该建筑可以是桥梁、楼房或者厂房等，建筑的立柱8和横梁的连接部32分采用上述任一种隔板贯通式节点组件或上述任一种隔板贯通式梁柱节点，避免隔板贯通节点出现脆性破坏。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种隔板贯通式节点组件，其特征在于，包括：

节点核心管(1)，内部用于浇筑混凝土(7)，外壁用于与横梁连接；

隔板(3)，一侧板面与所述节点核心管(1)的端部连接，另一侧板面用于与立柱(8)连接，所述隔板包括位于所述节点核心管(1)外侧的连接部(32)和位于所述节点核心管(1)内侧的抵压部(31)，所述连接部(32)用于与所述横梁连接，所述抵压部(31)沿所述节点核心管(1)内侧壁设置并与所述连接部(32)连接；以及

阻尼块(2)，设于所述抵压部(31)和所述节点核心管(1)内侧壁的夹角处；所述阻尼块(2)与所述节点核心管(1)的轴线垂直；所述阻尼块(2)连接于所述节点核心管(1)的内侧壁上并与所述抵压部(31)抵接。

2.如权利要求1所述的隔板贯通式节点组件，其特征在于：所述隔板(3)包括分别沿所述节点核心管(1)多个内侧壁设置的多个所述抵压部(31)，所述隔板(3)还包括连接于两个所述抵压部(31)之间的内连部(33)，所述内连部(33)设有与所述节点核心管(1)内腔连通的浇注孔(331)。

3.如权利要求2所述的隔板贯通式节点组件，其特征在于：所述隔板(3)具有分别连接于所述节点核心管(1)两端的两个，每个所述隔板(3)均包括位于所述节点核心管(1)外侧的连接部(32)和位于所述节点核心管(1)内侧的抵压部(31)；所述节点核心管(1)每端的内侧壁与对应的所述抵压部(31)的夹角处均设有所述阻尼块(2)。

4.如权利要求3所述的隔板贯通式节点组件，其特征在于：所述节点核心管(1)的截面呈矩形，每个所述隔板(3)包括两个所述抵压部(31)且两个所述抵压部(31)分别沿所述节点核心管(1)两个相对的内侧壁设置；每个所述隔板(3)的两个所述抵压部(31)分别与所述节点核心管(1)内侧壁的夹角处均设有所述阻尼块(2)。

5.如权利要求1所述的隔板贯通式节点组件，其特征在于：所述阻尼块(2)通过螺栓与所述节点核心管(1)的内侧壁连接，所述螺栓具有位于所述节点核心管(1)内的延长段(4)，所述延长段(4)内端的外周设有用于嵌入所述混凝土(7)中的卡环(41)。

6.如权利要求1所述的隔板贯通式节点组件，其特征在于：所述节点核心管(1)的外壁设有侧连接板(11)，所述侧连接板(11)和所述连接部(32)之间具有间隙。

7.如权利要求1所述的隔板贯通式节点组件，其特征在于：所述阻尼块(2)为泡沫铝块。

8.一种隔板贯通式梁柱节点，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一项所述的隔板贯通式节点组件，所述节点核心管(1)内浇筑有混凝土(7)；以及

工字梁，翼板(5)与所述连接部(32)连接，腹板(6)与所述节点核心管(1)的外壁连接，且所述腹板(6)与所述连接部(32)之间具有间隙。

9.一种建筑，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的隔板贯通式节点组件或如权利要求8所述的隔板贯通式梁柱节点。