CN110056088A - 一种可快速安装钢梁的连接结构及钢梁的安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快速安装钢梁的连接结构及钢梁的安装方法，连接结构设在钢梁/钢牛腿的一端，钢梁/钢牛腿的一端端面呈阶梯面，具有一横向连接板，横向连接板开设有一卡缝，横向连接板通过该卡缝在腹板的水平阶梯面处与腹板卡接并与腹板固定连接，横向连接板在该卡缝的背向侧上设有两第一螺栓孔；具有四个加强钢板，四个加强钢板分别设在横向连接板上方的腹板左右两侧和横向连接板下方的腹板左右两侧并关于腹板左右对称设置，加强钢板与腹板、横向连接板、上翼缘固定连接，或与腹板、横向连接板和下翼缘固定连接；它具有如下优点：焊接工序可以在加工厂完成，焊接质量容易保证；提高钢梁的现场安装效率，降低钢梁的安装难度。

Description

一种可快速安装钢梁的连接结构及钢梁的安装方法
技术领域
本发明涉及一种可快速安装钢梁的连接结构及钢梁的安装方法。
背景技术
结构中的钢梁以承受弯矩和剪力为主，为了使钢梁截面获得更大的极限弯矩，往往将钢梁腹板设计得较薄，而钢梁的上下翼缘厚度较大，通过在钢梁腹板处设置加劲肋来降低钢梁的总用钢量，这在一定程度上也就降低了钢梁截面的抗剪极限承载力，为此，以往的钢梁连接端头都是上下翼缘竖直平齐的，进行钢梁-钢梁或者钢梁-钢牛腿的连接时，钢梁的腹板位置采用摩擦型高强螺栓两边各夹一块连接板、翼缘采用高强螺栓或者焊接的方式连接固定。
由于高空焊接时，需要将电缆和焊接机运送到高空，操作比较复杂，而且不宜保证焊接质量，因此越来越多工程中的翼缘和腹板均采用摩擦型高强螺栓连接的方式，但在钢梁的吊装安装时，由于钢梁连接端头上下竖直平齐，在高空吊装时，起吊设备不得不先将钢梁吊装到连接位置附近，然后派工人爬到连接位置进行准确对位，再开始一系列的矫正和安装螺栓的工作，或者在钢梁的连接位置预先焊接马凳(一种外凸的小钢件，下表面与钢梁上翼缘平齐)，吊装时，先将马凳卡在钢牛腿的上翼缘顶面，再安装临时螺栓，然后再开始安装高强螺栓，待安装完成后，再将马凳用气割割掉，打磨平整，施工工序比较复杂，特别是螺栓较多时，构件的安装误差稍微偏大都会导致螺栓杆很难完全安插到位。上述工序会对钢梁的安装效率产生严重影响，而且大多工况下，因为钢梁尚未完全安装到位，需要起吊设备对钢梁进行多次纠偏等操作，也大大降低了吊装设备的工作效率。
发明内容
本发明提供了一种可快速安装钢梁的连接结构及钢梁的安装方法，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可快速安装钢梁的连接结构，钢梁/钢牛腿的横截面呈工字型，具有上、下两侧的翼缘板和连接在上、下两侧的翼缘板之间的腹板；该连接结构设在钢梁/钢牛腿的一端，该钢梁/钢牛腿的一端端面呈阶梯面，使该腹板的一端形成中部的水平阶梯面及连接该水平阶梯面并位于该阶梯面上下两侧的凸出的第一竖直阶梯面和缩进的第二竖直阶梯面；
具有一横向连接板，该横向连接板自其一侧面向内延伸开设有一卡缝，该横向连接板通过该卡缝在该腹板的水平阶梯面处与腹板卡接并与腹板固定连接，该横向连接板在该卡缝的背向侧上设有两第一螺栓孔；
具有四个加强钢板，该四个加强钢板分别设在横向连接板上方的腹板左右两侧和横向连接板下方的腹板左右两侧并关于腹板左右对称设置，且该加强钢板与腹板、横向连接板、上翼缘固定连接，或与腹板、横向连接板和下翼缘固定连接。
一实施例之中：该水平阶梯面设在腹板的纵向中心线上，该横向连接板呈轴对称结构，该卡缝设在该横向连接板的对称轴上。
一实施例之中：该加强钢板为短角钢，该四个短角钢在俯视的视角下呈“十”字形状布设，该短角钢包括垂直连接的第一钢板和第二钢板，该第一钢板与腹板平行相贴，该第二钢板与腹板垂直。
一实施例之中：该第一钢板的宽度大于该腹板的水平阶梯面的宽度，且位于横向连接板下方的短角钢的第一钢板的端面与该第一竖直阶梯面竖直对齐。
一实施例之中：该加强钢板为一矩形钢板，连接横向连接板与第二竖直阶梯面对应的腹板上的矩形钢板与腹板垂直，连接横向连接板与第一竖直阶梯面对应的腹板上的矩形钢板与腹板平行相贴。
一实施例之中：该矩形钢板的宽度大于该腹板的水平阶梯面的宽度，且位于横向连接板下方的矩形钢板的端面与该第一竖直阶梯面竖直对齐。
一实施例之中：该钢梁/钢牛腿上、下翼缘的近钢梁一端的位置上设有若干第二螺栓孔，还具有两连接板，该两连接板的板面两端分别布设有与该钢梁或钢牛腿的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔，该两连接板分别通过螺栓穿过第二螺栓孔和第三螺栓孔再配合螺母与钢梁/钢牛腿的上、下翼缘锁接固定。
一实施例之中：该螺栓为摩擦型高强螺栓。
一种钢梁的安装方法，在两钢梁的各一端分别设有上述的一种用于快速安装的钢梁连接结构，其安装方法包括如下步骤：
步骤1，将该两钢梁的各一端的连接结构呈倒置反对称方式放置；
步骤2，将两钢梁的各一端的连接结构形成阴阳适配拼合，使两钢梁上的第一螺栓孔对齐，再通过螺栓将两钢梁的横向连接板固定；
步骤3，具有两连接板，该两连接板的板面两端分别布设有与该两钢梁的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔，两连接板分别通过螺栓穿过第二螺栓孔和第三螺栓孔再配合螺母与两钢梁的上、下翼缘锁紧固定，实现钢梁与钢梁的安装连接。
一种钢梁的安装方法，在钢梁和钢牛腿的各一端分别设有上述的一种用于快速安装的钢梁连接结构，其安装方法包括如下步骤：
步骤1，将该钢梁和钢牛腿的各一端的连接结构呈倒置反对称方式放置，且钢梁的上翼缘比下翼缘长；
步骤2，将钢梁和钢牛腿的各一端的连接结构形成阴阳适配拼合，使钢梁和钢牛腿上的第一螺栓孔对齐，再通过螺栓将钢梁和钢牛腿的横向连接板固定；
步骤3，具有两连接板，该两连接板的板面两端分别布设有与该钢梁和钢牛腿的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔，两连接板分别通过螺栓穿过第二螺栓孔和第三螺栓孔再配合螺母与钢梁和钢牛腿的上、下翼缘锁接固定，实现钢梁与钢牛腿的安装连接。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
(1)该技术方案可以使得钢梁的吊装施工效率提高很多，全部施工过程中，只有钢梁的一次吊装，横向连接板处的螺栓连接好之后，起吊设备即可继续进行其他的吊装作业，无需继续等候钢梁的安装，现场安装效率高且大大降低了安装难度。
(2)由于设置了加强钢板，因此不用设置钢梁腹板位置用来抗剪的摩擦型高强螺栓，大大降低了连接端高强螺栓的安装难度，同时也节省了腹板两侧的抗剪连接盖板，该技术方案的总体用钢量与常规的连接方案基本相当，还减少了腹板位置的高强螺栓数量。
(3)该技术方案的连接抗剪承载力和抗剪刚度等性能与原钢梁截面基本相当，所有焊接工作均在加工厂内完成，可较好地保证焊接质量，减少施工现场作业的不确定性，在加快安装速度的同时也可以保证结构连接的安全性。
(4)本技术方案结构设计巧妙、新颖、具有创造性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本实施例所述的钢牛腿的结构示意图。
图2为本实施例所述的钢牛腿的结构分解图。
图3为本实施例所述的阶梯面的一种形成示意图。
图4为本实施例所述的钢梁-钢牛腿与框架柱的连接结构分解图。
图5为本实施例所述的钢梁-钢牛腿与框架柱的连接示意图。
具体实施方式
请查阅图1和图2，一种可快速安装钢梁的连接结构，钢梁/钢牛腿的横截面呈工字型，具有上、下两侧的翼缘板11、12和连接在上、下两侧的翼缘板11、12之间的腹板13；该连接结构设在钢梁/钢牛腿的一端，该钢梁/钢牛腿的一端端面呈阶梯面，使该腹板13的一端形成中部的水平阶梯面131及连接该水平阶梯面131并位于该阶梯面131上下两侧的凸出的第一竖直阶梯面132和缩进的第二竖直阶梯面133；
具有一横向连接板20，该横向连接板20自其一侧面向内延伸开设有一卡缝21，该横向连接板20通过该卡缝21在该腹板13的水平阶梯面131处与腹板13卡接并与腹板13固定连接(一般为焊接固定连接)，该横向连接板20在该卡缝21的背向侧上设有两第一螺栓孔22；
具有四个加强钢板30，该四个加强钢板30分别设在横向连接板20上方的腹板13左右两侧和横向连接板20下方的腹板13左右两侧并关于腹板13左右对称设置，且该加强钢板30与腹板13、横向连接板20、上翼缘11固定连接(一般为焊接固定连接)，或与腹板13、横向连接板20和下翼缘12固定连接(一般为焊接固定连接)；该加强钢板30起到加强筋的作用，可以有效提高钢梁连接处的抗剪承载力。
优选地，该水平阶梯面131设在腹板13一端的纵向中心线上，该横向连接板20呈轴对称结构，该卡缝21设在该横向连接板20的对称轴上，当该横向连接板20与腹板13卡接后，横向连接板20位于腹板13左右两侧的结构相同。
一较佳实施方式中，该加强钢板30为短角钢，该四个短角钢在俯视的视角下呈“十”字形状布设，该短角钢包括垂直连接的第一钢板31和第二钢板32，该第一钢板31与腹板13平行相贴，该第二钢板32与腹板13垂直。该第一钢板31与腹板13可通过角焊缝与腹板13焊接。为了有效提高短角钢的加强筋作用，该第一钢板31的宽度大于该腹板13的水平阶梯面131的宽度，且位于横向连接板20下方的短角钢的第一钢板31的端面与该第一竖直阶梯面132竖直对齐。
另一较佳实施方式中，该加强钢板为一矩形钢板，连接横向连接板20与第二竖直阶梯面133对应的腹板13上的矩形钢板与腹板13垂直，连接横向连接板20与第一竖直阶梯面133对应的腹板13上的矩形钢板与腹板13平行相贴。为了有效提高矩形钢板的加强筋作用，该矩形钢板的宽度大于该腹板13的水平阶梯面131的宽度，且位于横向连接板20下方的矩形钢板的端面与该第一竖直阶梯面132竖直对齐。
该钢梁/钢牛腿上、下翼缘11、12的近钢梁一端的位置上设有若干第二螺栓孔14。还具有两连接板40，该两连接板40的板面两端分别布设有与该钢梁或钢牛腿的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔41，该两连接板40可分别通过螺栓50穿过第二螺栓孔14和第三螺栓孔41再配合螺母60与钢梁/钢牛腿的上、下翼缘11、12锁接固定。
通常情况下，上述螺栓50为摩擦型高强螺栓，第二螺栓孔14、第三螺栓孔41可为圆形孔或长腰孔。
上述钢梁或钢牛腿一端的阶梯面可在钢梁或钢牛腿的一端直接剖切材料加工形成，但若钢梁或钢牛腿的腹板很难通过剖切材料加工而得，则可采用增加材料的方式在钢梁或钢牛腿的一端端面上构建出阶梯面，请查阅图3，即首先额外加工出一T型构件100，该T型构件100包括一横件101和一竖件102，该横件101与钢梁或钢牛腿的上翼缘11或下翼缘12匹配，该竖件102与腹板13匹配，且竖件102的宽度设计成与腹板13上的水平阶梯面131等宽，而后将该T型构件100直接焊接在钢梁或钢牛腿的一端端面上构成阶梯面。
一种钢梁的安装方法，适用钢梁-钢梁的连接，在两钢梁的各一端分别设有上述的一种用于快速安装的钢梁连接结构，其安装方法包括如下步骤：
步骤1，将该两钢梁的各一端的连接结构呈倒置反对称方式放置，此时两钢梁的各一端形成一凸一凹的阴阳互补结构；
步骤2，将两钢梁的各一端的连接结构形成阴阳适配拼合，使两钢梁上的第一螺栓孔对齐，再通过螺栓将两钢梁的横向连接板固定，自此完成两钢梁的临时固定，两钢梁即连接在一起了，吊装设备无需继续吊装，吊装设备可以进行其他的吊装作业了，提高了设备资源的利用率；
步骤3，具有两连接板，该两连接板的板面两端分别布设有与该两钢梁的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔，经过对两钢梁的精准对位后，两连接板分别通过螺栓穿过第二螺栓孔和第三螺栓孔再配合螺母与两钢梁的上、下翼缘锁接固定，实现钢梁与钢梁的安装连接。
一种钢梁的安装方法，适用钢梁-钢牛腿的连接，请查阅图4和图5，在钢梁200和钢牛腿300的各一端分别设有上述的一种用于快速安装的钢梁连接结构，其安装方法包括如下步骤：
步骤1，将该钢梁200和钢牛腿300的各一端的连接结构呈倒置反对称方式放置，且钢梁200的上翼缘比下翼缘长，这样，在施工现场，框架柱400就位后，吊装钢梁200时，钢梁200的连接端可以直接搭在钢牛腿300的外凸的横向连接板20上；框架柱400与钢牛腿300可在加工厂预先通过焊接连接。
步骤2，将钢梁200和钢牛腿300的各一端的连接结构形成阴阳适配拼合，使钢梁200和钢牛腿300上的第一螺栓孔22对齐，再通过螺栓将钢梁200和钢牛腿300的横向连接板20固定；
步骤3，具有两连接板40，该两连接板40的板面两端分别布设有与该钢梁200和钢牛腿300的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔41，当钢梁200与框架柱400精准定位后，两连接板40分别通过螺栓50穿过第二螺栓孔14和第三螺栓孔41再配合螺母60与钢梁200和钢牛腿300的上、下翼缘11、12锁接固定，实现钢梁200与钢牛腿300的安装连接。
本技术方案通过在钢梁和钢牛腿的连接端头，设置可以契合的横向连接板20及在横向连接板20上开设螺栓孔21，使钢梁-钢梁或钢梁-钢牛腿在吊装连接时，通过横向连接板20起到临时卡位的作用，然后通过该横向连接板20的螺栓孔21的安插定位，可以使得钢梁的初次安装位置较为准确，无需如背景技术所述需要多次矫正及对位，大大提高了钢梁的安装效率，并且由于承载阶段连接位置的抗剪承载力由该加强钢板承担，无需再设置腹板两侧的高强螺栓和连接盖板，从而大大减少高强螺栓的安装数量，实现钢梁的快速安装，提高吊装设备的工作效率。该技术方案与现有的连接方式相比，除了在钢结构加工厂增加几道工序和少量焊接工作量外，用钢量几乎与现有的高强螺栓连接方式相当，且大大减少了高强螺栓的安装难度和数量，使得吊装设备的安装效率成倍提高，钢梁及钢牛腿所有的焊接工序都可以在加工厂完成，焊接质量容易保证。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种可快速安装钢梁的连接结构，钢梁/钢牛腿的横截面呈工字型，具有上、下两侧的翼缘板和连接在上、下两侧的翼缘板之间的腹板；其特征在于：该连接结构设在钢梁/钢牛腿的一端，该钢梁/钢牛腿的一端端面呈阶梯面，使该腹板的一端形成中部的水平阶梯面及连接该水平阶梯面并位于该阶梯面上下两侧的凸出的第一竖直阶梯面和缩进的第二竖直阶梯面；
具有一横向连接板，该横向连接板自其一侧面向内延伸开设有一卡缝，该横向连接板通过该卡缝在该腹板的水平阶梯面处与腹板卡接并与腹板固定连接，该横向连接板在该卡缝的背向侧上设有两第一螺栓孔；
具有四个加强钢板，该四个加强钢板分别设在横向连接板上方的腹板左右两侧和横向连接板下方的腹板左右两侧并关于腹板左右对称设置，且该加强钢板与腹板、横向连接板、上翼缘固定连接，或与腹板、横向连接板和下翼缘固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种可快速安装钢梁的连接结构，其特征在于：该水平阶梯面设在腹板的纵向中心线上，该横向连接板呈轴对称结构，该卡缝设在该横向连接板的对称轴上。
3.根据权利要求2所述的一种可快速安装钢梁的连接结构，其特征在于：该加强钢板为短角钢，该四个短角钢在俯视的视角下呈“十”字形状布设，该短角钢包括垂直连接的第一钢板和第二钢板，该第一钢板与腹板平行相贴，该第二钢板与腹板垂直。
4.根据权利要求3所述的一种可快速安装钢梁的连接结构，其特征在于：该第一钢板的宽度大于该腹板的水平阶梯面的宽度，且位于横向连接板下方的短角钢的第一钢板的端面与该第一竖直阶梯面竖直对齐。
5.根据权利要求2所述的一种可快速安装钢梁的连接结构，其特征在于：该加强钢板为一矩形钢板，连接横向连接板与第二竖直阶梯面对应的腹板上的矩形钢板与腹板垂直，连接横向连接板与第一竖直阶梯面对应的腹板上的矩形钢板与腹板平行相贴。
6.根据权利要求5所述的一种可快速安装钢梁的连接结构，其特征在于：该矩形钢板的宽度大于该腹板的水平阶梯面的宽度，且位于横向连接板下方的矩形钢板的端面与该第一竖直阶梯面竖直对齐。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种可快速安装钢梁的连接结构，其特征在于：该钢梁/钢牛腿上、下翼缘的近钢梁一端的位置上设有若干第二螺栓孔，还具有两连接板，该两连接板的板面两端分别布设有与该钢梁或钢牛腿的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔，该两连接板分别通过螺栓穿过第二螺栓孔和第三螺栓孔再配合螺母与钢梁/钢牛腿的上、下翼缘锁接固定。
8.根据权利要求7所述的一种可快速安装钢梁的连接结构，其特征在于：该螺栓为摩擦型高强螺栓。
9.一种钢梁的安装方法，其特征在于：在两钢梁的各一端分别设有如权利要求1至6中任一项所述的一种用于快速安装的钢梁连接结构，其安装方法包括如下步骤：
步骤1，将该两钢梁的各一端的连接结构呈倒置反对称方式放置；
步骤2，将两钢梁的各一端的连接结构形成阴阳适配拼合，使两钢梁上的第一螺栓孔对齐，再通过螺栓将两钢梁的横向连接板固定；
步骤3，具有两连接板，该两连接板的板面两端分别布设有与该两钢梁的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔，两连接板分别通过螺栓穿过第二螺栓孔和第三螺栓孔再配合螺母与两钢梁的上、下翼缘锁接固定，实现钢梁与钢梁的安装连接。
10.一种钢梁的安装方法，其特征在于：在钢梁和钢牛腿的各一端分别设有如权利要求1至6中任一项所述的一种用于快速安装的钢梁连接结构，其安装方法包括如下步骤：
步骤1，将该钢梁和钢牛腿的各一端的连接结构呈倒置反对称方式放置，且钢梁的上翼缘比下翼缘长；
步骤2，将钢梁和钢牛腿的各一端的连接结构形成阴阳适配拼合，使钢梁和钢牛腿上的第一螺栓孔对齐，再通过螺栓将钢梁和钢牛腿的横向连接板固定；
步骤3，具有两连接板，该两连接板的板面两端分别布设有与该钢梁和钢牛腿的上翼缘/下翼缘数量相等且位置对应的第三螺栓孔，两连接板分别通过螺栓穿过第二螺栓孔和第三螺栓孔再配合螺母与钢梁和钢牛腿的上、下翼缘锁紧固定，实现钢梁与钢牛腿的快速安装连接。
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