CN109930693A - 一种在梁端腹板设置x型加劲肋的加强型钢框架节点 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，包括框架钢柱、框架钢梁，框架钢柱与框架钢梁垂直交差固定连接；所述框架钢梁包括上翼缘、腹板、下翼缘，上翼缘、下翼缘的厚度均相同，腹板置于上翼缘、下翼缘之间，上翼缘、腹板、下翼缘固定为一体；其特征是，所述框架钢梁的上翼缘、下翼缘之间设有X型加劲肋，X型加劲肋与上翼缘、下翼缘固定，且X型加劲肋固定于腹板上，X型加劲肋与框架钢柱接触的一侧与框架钢柱固定。本发明结构合理、生产制造容易、使用方便，通过本发明在原有的普通钢框架基础上添加了梁端的X型加劲肋，使得节点处的抗弯刚度和延性有显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，属于钢框架节点设计技术领域。
背景技术
在罕遇地震作用下，钢框架的塑性及耗能能力主要通过梁柱连接节点的变形来实现，节点基于材料的延性，在梁端和节点域产生塑性变形，形成塑性铰，吸收和耗散能量，使节点免于破坏并保证结构的整体性使其免于倒塌。在美国的Northridge和日本的Kobe地震发生后，许多专家学者对钢框架梁柱连接的抗震性能和破坏机理进行了广泛的调查和深入的研究。研究表明：尽管钢材具有较高的强度和良好的塑性及韧性，但在强震作用下钢框架没有塑性发展之前，由于节点处的连接焊缝首先开裂导致了脆性破坏，节点破坏的主要原因是节点处的焊缝质量以及梁翼缘坡口处焊缝出现的超高应力。之后的研究便主要着眼于改进梁柱节点，其重要思路是让塑性铰出现的位置远离梁柱，其中一种重要的方法就是在柱翼缘表面处将梁截面加强以构成加强型节点，加强型节点的基本思想是根据地震弯矩梯度对梁端截面进行加强，使得加强后的区域截面抵抗弯矩大于地震弯矩需求梯度。由于塑性铰总是在结构M/Mu值最大的截面首先出现。因此只要使得加强段端部梁截面的M/Mu值小于梁上其他截面处的M/Mu值。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点。
本发明的目的是这样实现的，一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，包括框架钢柱、框架钢梁，框架钢柱与框架钢梁垂直交差固定连接；所述框架钢梁包括上翼缘、腹板、下翼缘，上翼缘、下翼缘的厚度均相同，腹板置于上翼缘、下翼缘之间，上翼缘、腹板、下翼缘固定为一体；
其特征是，所述框架钢梁的上翼缘、下翼缘之间设有X型加劲肋，X型加劲肋与上翼缘、下翼缘固定，且X型加劲肋固定于腹板上，X型加劲肋与框架钢柱接触的一侧与框架钢柱固定；
设X型加劲肋宽度为l a，梁高为h 0，X型加劲肋宽度l a=（0.75~1.0）h 0；X型加劲肋的厚度l b均相同；设框架钢梁的上翼缘、下翼缘厚度为t 0，则，X型加劲肋的厚度为l b=（0.75~1.0）t 0。
所述X型加劲肋与框架钢柱以及框架钢梁的上翼缘、腹板、下翼缘连接采用焊接方式固定。
所述框架钢柱上设有加强板、加劲肋，通过设置加强板、加劲肋，作用是提高框架钢柱局部稳定性，满足“强柱弱梁”的抗震要求。
所述框架钢梁的腹板上设有抗剪板，抗剪板一侧与框架钢柱焊接固定，抗剪板采用螺纹旋紧的方式固定于腹板上。
所述框架钢柱、框架钢梁均依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）设计，框架钢柱、框架钢梁的钢材均为Q235热轧H型钢。
本发明结构合理、生产制造容易、使用方便，通过本发明提供的一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，主要是通过在梁端腹板（框架钢梁的腹板）处设置X型加劲肋，增大梁柱（框架钢梁、框架钢柱）连接处的抗弯能力，使得梁柱端部焊缝和焊缝区域断面应力小于非焊缝区，迫使塑性铰外移以实现“强节点”的抗震要求从而解决地震作用下节点存在的易发生脆性断裂破坏以及梁端截面塑性和延性不足的问题。本发明专利包括普通钢梁（框架钢梁）、普通钢柱（框架钢柱）、普通焊接钢板和焊接材料；所述的普通钢梁和普通钢柱为采用《钢结构设计标准》GB50017-2017设计的梁和柱。所述X型加劲肋为合理尺寸，从而达到“强节点弱构件”的目的。
有益效果：
本发明在原有的普通钢框架基础上添加了梁端的X型加劲肋，使得节点处的抗弯刚度和延性有显著提高，有效的提升了钢框架承受低周往复荷载的能力，达到规范中“强节点，弱构件”的抗震要求。并且其构造简单，取材方便，焊接简单的优点，具有一定的经济效益，可提高钢结构工程的施工效率。
附图说明
图1是本发明专利的框架平面图。
图1中，1、2、3、4分别为框架几种不同位置处的梁端设置X型加劲肋的节点。
图2是图1中1处的梁端腹板设置X型加劲肋的节点。
图3是图1中2处的梁端腹板设置X型加劲肋的节点。
图4是图1中3处的梁端腹板设置X型加劲肋的节点。
图5是图1中4处的梁端腹板设置X型加劲肋的节点。
图6是图1中A-A位置处的截面图。
图7是图1中B-B位置处的截面图。
图8是图1中C-C位置处的截面图。
图9是图1中1处节点平面图。
图中：11框架钢柱、11-1加强板、11-2加劲肋、12框架钢梁、12-1上翼缘、12-2腹板、12-3下翼缘、12-4抗剪板、13X型加劲肋。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行详细描述。
一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，包括框架钢柱11、框架钢梁（12），框架钢柱11与框架钢梁12垂直交差固定连接；框架钢梁12包括上翼缘12-1、腹板12-2、下翼缘12-3，上翼缘12-1、下翼缘12-3的厚度均相同，腹板12-2置于上翼缘12-1、下翼缘12-3之间，上翼缘12-1、腹板12-2、下翼缘12-3固定为一体。
在框架钢梁12的上翼缘12-1、下翼缘12-3之间设置X型加劲肋13，X型加劲肋13与上翼缘12-1、下翼缘12-3固定，且X型加劲肋13固定于腹板12-2上，X型加劲肋13与框架钢柱11接触的一侧与框架钢柱11固定。
设X型加劲肋13宽度为l a，梁高为h 0，X型加劲肋13宽度l a=（0.75~1.0）h 0；X型加劲肋13的厚度l b均相同；设框架钢梁12的上翼缘12-1、下翼缘12-3厚度为t 0，则，X型加劲肋13的厚度为l b=（0.75~1.0）t 0。
进一步的，X型加劲肋13与框架钢柱11以及框架钢梁12的上翼缘12-1、腹板12-2、下翼缘12-3连接采用焊接方式固定。框架钢柱11、框架钢梁12均依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）、《钢结构设计规范》（GB50017-2017）设计，框架钢柱（11）、框架钢梁（12）的钢材均为Q235热轧H型钢。
在框架钢柱11上设置有加强板11-1、加劲肋11-2，所述框架钢梁12的腹板12-2上设置有抗剪板12-4。抗剪板12-4一侧与框架钢柱11焊接固定，抗剪板12-4采用螺纹旋紧的方式固定于腹板12-2上。
如图1所示，本发明专利包括框架钢柱11、框架钢梁12，框架钢柱11、框架钢梁12均依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）设计，钢材为Q235热轧H型钢。采用在梁端设置X型加劲肋这种方法设计的框架符合抗震规范中提出的“强剪弱弯”和“强节点，弱构件”的原则，其框架的整体强度和延性会大大提高。
梁端X型加劲肋与梁柱连接采用焊接方式。对于X型加劲肋宽度l a，假设梁高为h 0，则X型加劲肋宽度取l a=（0.75~1.0）h 0；对于X型加劲肋钢板厚度l b（加劲肋钢板均采用相同厚度）。假设梁翼缘厚度为t 0，则X型加劲肋钢板厚度取l b=（0.75~1.0）t 0。
由于节点采用栓焊混合连接的节点，在满足螺栓间距要求的情况下应保持螺栓与焊缝间距足够大，且应满足施工要求。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，如改变X型加劲肋形状、位置等，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了X型加劲肋等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明专利的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明专利精神相违背的。
Claims (5)
1.一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，包括框架钢柱（11）、框架钢梁（12），框架钢柱（11）与框架钢梁（12）垂直交差固定连接；所述框架钢梁（12）包括上翼缘（12-1）、腹板（12-2）、下翼缘（12-3），上翼缘（12-1）、下翼缘（12-3）的厚度均相同，腹板（12-2）置于上翼缘（12-1）、下翼缘（12-3）之间，上翼缘（12-1）、腹板（12-2）、下翼缘（12-3）固定为一体；
其特征是，所述框架钢梁（12）的上翼缘（12-1）、下翼缘（12-3）之间设有X型加劲肋（13），X型加劲肋（13）与上翼缘（12-1）、下翼缘（12-3）固定，且X型加劲肋（13）固定于腹板（12-2）上，X型加劲肋（13）与框架钢柱（11）接触的一侧与框架钢柱（11）固定；
设X型加劲肋（13）宽度为l a，梁高为h 0，X型加劲肋（13）宽度l a=（0.75~1.0）h 0；X型加劲肋（13）的厚度l b均相同；设框架钢梁（12）的上翼缘（12-1）、下翼缘（12-3）厚度为t 0，则，X型加劲肋（13）的厚度为l b=（0.75~1.0）t 0。
2.根据权利要求1所述的一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，其特征是，所述X型加劲肋（13）与框架钢柱（11）以及框架钢梁（12）的上翼缘（12-1）、腹板（12-2）、下翼缘（12-3）连接采用焊接方式固定。
3. 根据权利要求1所述的一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，其特征是，所述框架钢柱（11）、框架钢梁（12）均依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）设计，框架钢柱（11）、框架钢梁（12）的钢材均为Q235热轧H型钢。
4.根据权利要求1所述的一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，其特征是，所述框架钢柱（11）上设有加强板（11-1）、加劲肋（11-2）。
5.根据权利要求1所述的一种在梁端腹板设置X型加劲肋的加强型钢框架节点，其特征是，所述框架钢梁（12）的腹板（12-2）上设有抗剪板（12-4），抗剪板（12-4）一侧与框架钢柱（11）焊接固定，抗剪板（12-4）采用螺纹旋紧的方式固定于腹板（12-2）上。
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