CN110130493A - 一种闭口截面铝合金框架节点及其施工方法 - Google Patents

一种闭口截面铝合金框架节点及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种闭口截面铝合金框架节点及其施工方法，适用于土建工程领域，包括双轴对称型闭口截面柱，所述闭口截面柱的两侧部及前后侧分别设置有向内凹陷的竖槽，闭口截面柱两侧部及前后侧的竖槽内分别设置有截面呈细腰箱型的梁体，所述梁体端部的上下侧分别连接有半包槽型连接件，所述半包槽型连接件与竖槽相连接。该梁柱节点结构及其施工方可有效避免焊接对角铝连接件及柱焊接加劲肋对铝合金材料性能的影响，极大程度提高了铝合金梁柱节点的整体性与强度。

Description

一种闭口截面铝合金框架节点及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种闭口截面铝合金框架节点及其施工方法，适用于土建工程领域。
背景技术
铝合金构件截面形式多变，易于挤压成型，便于制作较为复杂的截面。铝合金结构外形美观，耐腐蚀性强，后期维护成本低，在建筑领域有着广阔的应用前景。对铝合金结构，铝合金的弹性模量仅仅是钢的三分之一，传统的箱型闭口截面铝合金梁柱节点连接整体存在着刚度小、变形较大，受力性能难以满足要求，抗震性能不足，同时存在无法准确定位及的快速安装问题，没有利用到铝合金截面形式多变的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种闭口截面铝合金框架节点及其施工方法，该梁柱节点结构及其施工方可有效避免焊接对角铝连接件及柱焊接加劲肋对铝合金材料性能的影响，极大程度提高了铝合金梁柱节点的整体性与强度。
本发明的技术方案在：一种闭口截面铝合金框架节点，包括双轴对称型闭口截面柱，所述闭口截面柱的两侧部及前后侧分别设置有向内凹陷的竖槽，闭口截面柱两侧部及前后侧的竖槽内分别设置有截面呈细腰箱型的梁体，所述梁体端部的上下侧分别连接有半包槽型连接件，所述半包槽型连接件与竖槽相连接。
进一步地，所述闭口截面柱包括四块首尾依次相连并形成方形主体框的宽竖板，所述方形主体框的四周分别设置有与方形主体框四角相对的弧形竖板，所述弧形竖板的两端分别连接有窄竖板，所述窄竖板的另一端与方形主体框的宽竖板相垂直。
进一步地，所述弧形竖板、宽竖板和窄竖板一体成型，位于同一侧的两窄竖板与方形主体框配合形成竖槽且该两窄竖板形成竖槽的两侧壁。
进一步地，所述梁体分为与闭口截面柱两侧的竖槽相连接的横向梁和与闭口截面柱前后侧的竖槽相连接的纵向梁。
进一步地，所述横向梁和纵向梁分别包括位于上下侧的梁翼缘，位于两梁翼缘的之间两侧部分别设置有上下端分别与梁翼缘相连接且内凹的梁腹板，所述竖槽的两侧壁分别设置有一对用于梁翼缘与梁腹板连接部嵌入的第一限位槽。
进一步地，所述梁腹板由位于中部的直板和连接于直板上下端且内凹的圆弧板组成，所述圆弧板的另一端与梁翼缘的端部相连形成梁腹板内凹的细腰箱型截面，所述梁腹板与梁翼缘的交接处分别设有一体成型的折线形梁腋板。
进一步地，所述半包槽型连接件包括位于两侧用于与竖槽的两侧壁相连接的连柱角板，位于两连柱角板的底部之间横向设置有用于与梁体的上侧面或下侧面相连接的连梁板，两连柱角板的后侧垂直设有与竖槽的内侧壁相连接的连柱边板。
进一步地，所述连柱角板的上端分别横向设置有向外延伸的限位块，所述竖槽的两侧壁分别设置有用于限位块嵌入的第二限位槽。
进一步地，所述半包槽型连接件的连柱角板上设置有经单边螺栓与对应设置于竖槽两侧壁的螺纹孔相连接的第一螺栓孔，所述连柱边板上设置有经单边螺栓与对应设置于竖槽内侧壁上的螺纹孔相连接的第二螺栓孔，所述连梁板上设置有经单边螺栓与对应设置于梁体上侧面或下侧面上的螺纹孔相连接的第三螺栓孔。
一种应用于闭口截面铝合金框架节点的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：先竖直放置闭口截面柱，在横向梁方向，将位于梁体下侧的半包槽型连接件的限位块对准竖槽内的第二限位槽并插入，用单边螺栓分别将该半包槽型连接件的两块连柱角板与竖槽的两侧壁固定连接、连柱边板与竖槽的内侧壁固定连接；
步骤二：将横向梁水平放置后，调整位置，使横向梁上下侧的分别梁翼缘对准竖槽内的第一限位槽并插入，用单边螺栓将横向梁下侧的梁翼缘与下侧半包槽型连接件的连梁板固定连接；
步骤三：将位于梁体上侧的半包槽型连接件的限位块对准竖槽内的另一对第二限位槽并插入，用单边螺栓分别将上侧半包槽型连接件的两块连柱角板与竖槽的两侧壁固定连接、连柱边板与柱凹槽的内侧壁固定连接、连梁板与横向上侧的梁翼缘固定连接，完成梁柱的垂直相连，形成整体；
纵向梁的安装参考横向梁的安装步骤，横向梁与纵向梁同时进行或分开进行安装。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：利用铝合金易于挤压一体成型特殊截面形式的优点，通过一体成型可便捷地生产梁、柱；柱由内部的方形主体框通过窄竖板与分布在方形主体框四周的弧形板相连，极大程度上提高了柱子的抗弯刚度和抗扭刚度；在铝合金柱凹槽的窄竖板外侧处设有内凹的第二限位槽便于梁和半包槽型连接件的定位和安装；腹板内凹的细腰箱型梁的角部尖角能与柱凹槽的窄竖板外侧的第一限位槽配合使用，实现快速定位和安装；在梁翼缘和腹板交接处设有折线型腋板，不仅加强铝合金梁整体刚度和稳定性，还提高了梁的耗能能力；半包槽型连接件由平面的铝合金材料裁剪翻折而成，制作简单迅速，且半包槽型连接件上的限位块能与柱实现快速定位安装；柱子设有的限位槽实现了与半包槽型连接件和梁的快速安装，由于限位槽与限位块的咬合，以及半包槽型连接件通过单边螺栓与柱凹槽三面竖板和梁翼缘进行连接，增强节点域的承载力极限强度；结合其施工方法进行使用，实现了节点无焊接，很好地避免因焊接对铝合金材料性能的影响，极大程度提高了铝合金梁柱节点的整体性与承载能力，有效地提高了柱节点域刚度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的梁结构示意图；
图3为本发明的梁截面示意图；
图4为本发明的柱结构示意图；
图5为本发明的柱截面示意图；
图6为本发明的柱局部示意图；
图7为本发明的图6的H区放大图；
图8为本发明的半包槽型连接件结构示意图；
图9为本发明的中节点分解图；
图10为本发明的边节点分解图；
图11为本发明的角节点分解图；
图中：1-梁体 1a-横向梁 1b-纵向梁 11-梁翼缘 12-梁腹板 13-梁腋板 14-螺栓孔 111-上翼缘 112-下翼缘 121-圆弧板 122-直板 2-闭口截面柱 21-弧形竖板22-宽竖板 23-窄竖板 24-螺栓孔 25-第二限位槽 26-第一限位槽 3-半包槽型连接件 27-竖槽 31-连柱角板 32-连柱边板 33-连梁板 34-限位块 35-第一螺栓孔36-第二螺栓孔 37-第三螺栓孔 100-单边螺栓。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
参考图1至图11
一种闭口截面铝合金框架节点，包括双轴对称型闭口截面柱2，所述闭口截面柱的两侧部及前后侧分别设置有向内凹陷的竖槽27，闭口截面柱两侧部及前后侧的竖槽内分别设置有截面呈细腰箱型的梁体1，所述梁体端部的上下侧分别连接有半包槽型连接件3，所述半包槽型连接件经单边螺栓100与竖槽相连接。
本实施例中，所述闭口截面柱包括四块首尾依次相连并形成方形主体框的宽竖板22，所述方形主体框的四周分别设置有与方形主体框四角相对的弧形竖板21，所述弧形竖板的两端分别连接有窄竖板23，所述窄竖板的另一端与方形主体框的宽竖板相垂直。
本实施例中，为了加强强度及抗震性能，所述弧形竖板、宽竖板和窄竖板一体成型，位于同一侧的两窄竖板与方形主体框配合形成竖槽且该两窄竖板形成竖槽的两侧壁，宽竖板形成竖槽的内侧壁。
本实施例中，所述梁体分为与闭口截面柱两侧的竖槽相连接的横向梁1a和与闭口截面柱前后侧的竖槽相连接的纵向梁1b。
本实施例中，为了提高梁体的强度，所述横向梁和纵向梁分别包括位于上下侧的梁翼缘11，位于两梁翼缘的之间两侧部分别设置有上下端分别与梁翼缘相连接且内凹的梁腹板12。
本实施例中，所述梁体的截面呈腹板内凹的细腰箱型截面，梁截面角部突出的尖角起到限位块作用，所述竖槽的两侧壁分别沿着梁轴线方向设置有一对用于梁翼缘与梁腹板连接部即梁截面角部尖角嵌入的第一限位槽26。
本实施例中，为了加强强度及抗震性能，所述梁腹板由位于中部的直板122和连接于直板上下端且内凹的圆弧板121组成，所述圆弧板的另一端与梁翼缘的端部相连形成梁腹板内凹的细腰箱型截面；所述梁腹板与梁翼缘的交接处分别设有一体成型的折线形梁腋板13。
本实施例中，为了更好的完成安装连接，所述半包槽型连接件包括位于两侧用于与竖槽的两侧壁相连接的连柱角板31，位于两连柱角板的底部之间横向设置有用于与梁体的上侧面或下侧面相连接的连梁板33，两连柱角板的后侧之间垂直设有与竖槽的内侧壁相连接的连柱边板32。
本实施例中，所述连柱角板31、连柱边板32是将原本在同一平面且为一体的铝板裁剪并通过翻折九十度，与底部的连梁板33形成半包槽型连接件3。
本实施例中，为了使半包槽型连接件与闭口截面柱完成咬合定位，所述连柱角板的上端分别横向设置有向外延伸的限位块34，所述竖槽的两侧壁分别设置有用于限位块嵌入的第二限位槽25。
本实施例中，与半包槽型连接件配合的第一限位槽为竖槽的两窄竖板中部外侧沿窄竖板横向方向的方形的凹陷，与梁体配合的第二限位槽为竖槽沿窄竖板横向的直角三角形凹陷。
本实施例中，所述半包槽型连接件的连柱角板上设置有经单边螺栓与对应设置于竖槽两侧壁的螺纹孔相连接的第一螺栓孔35，所述连柱边板上设置有经单边螺栓与对应设置于竖槽内侧壁上的螺纹孔24相连接的第二螺栓孔36，所述连梁板上设置有经单边螺栓与对应设置于梁体上侧面或下侧面上的螺纹孔14相连接的第三螺栓孔37。
一种应用于闭口截面铝合金框架节点的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：先竖直放置闭口截面柱2，在横向梁1a方向，将位于梁体下侧的半包槽型连接件3的限位块34对准竖槽内的第二限位槽25并插入，用单边螺栓分别将该半包槽型连接件的两块连柱角板31与竖槽的两侧壁（窄竖板23）固定连接、连柱边板32与竖槽的内侧壁（宽竖板22）固定连接；
步骤二：将横向梁1a水平放置后，调整位置，使横向梁上下侧的分别梁翼缘11对准竖槽内的第一限位槽26并插入，用单边螺栓100将横向梁下侧的梁翼缘与下侧半包槽型连接件的连梁板33固定连接；
步骤三：将位于梁体上侧的半包槽型连接件的限位块34对准竖槽内的另一对第二限位槽25并插入，用单边螺栓分100别将上侧半包槽型连接件的两块连柱角板31与竖槽的两侧壁（窄竖板23）固定连接、连柱边板与柱凹槽的内侧壁（宽竖板22）固定连接、连梁板与横向上侧的梁翼缘固定连接，完成梁柱的垂直相连，形成整体；
纵向梁的安装参考横向梁的安装步骤，横向梁与纵向梁同时进行或分开进行安装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的闭口截面铝合金框架节点及其施工方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种闭口截面铝合金框架节点，包括双轴对称型闭口截面柱，其特征在于，所述闭口截面柱的两侧部及前后侧分别设置有向内凹陷的竖槽，闭口截面柱两侧部及前后侧的竖槽内分别设置有截面呈细腰箱型的梁体，所述梁体端部的上下侧分别连接有半包槽型连接件，所述半包槽型连接件与竖槽相连接。
2.根据权利要求1所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述闭口截面柱包括四块首尾依次相连并形成方形主体框的宽竖板，所述方形主体框的四周分别设置有与方形主体框四角相对的弧形竖板，所述弧形竖板的两端分别连接有窄竖板，所述窄竖板的另一端与方形主体框的宽竖板相垂直。
3.根据权利要求2所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述弧形竖板、宽竖板和窄竖板一体成型，位于同一侧的两窄竖板与方形主体框配合形成竖槽且该两窄竖板形成竖槽的两侧壁。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述梁体分为与闭口截面柱两侧的竖槽相连接的横向梁和与闭口截面柱前后侧的竖槽相连接的纵向梁。
5.根据权利要求4所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述横向梁和纵向梁分别包括位于上下侧的梁翼缘，位于两梁翼缘的之间两侧部分别设置有上下端分别与梁翼缘相连接且内凹的梁腹板，所述竖槽的两侧壁分别设置有一对用于梁翼缘与梁腹板连接部嵌入的第一限位槽。
6.根据权利要求4所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述梁腹板由位于中部的直板和连接于直板上下端且内凹的圆弧板组成，所述圆弧板的另一端与梁翼缘的端部相连形成梁腹板内凹的细腰箱型截面，所述梁腹板与梁翼缘的交接处分别设有一体成型的折线形梁腋板。
7.根据权利要求5或6所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述半包槽型连接件包括位于两侧用于与竖槽的两侧壁相连接的连柱角板，位于两连柱角板的底部之间横向设置有用于与梁体的上侧面或下侧面相连接的连梁板，两连柱角板的后侧垂直设有与竖槽的内侧壁相连接的连柱边板。
8.根据权利要求7所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述连柱角板的上端分别横向设置有向外延伸的限位块，所述竖槽的两侧壁分别设置有用于限位块嵌入的第二限位槽。
9.根据权利要求7所述的一种闭口截面铝合金框架节点，其特征在于，所述半包槽型连接件的连柱角板上设置有经单边螺栓与对应设置于竖槽两侧壁的螺纹孔相连接的第一螺栓孔，所述连柱边板上设置有经单边螺栓与对应设置于竖槽内侧壁上的螺纹孔相连接的第二螺栓孔，所述连梁板上设置有经单边螺栓与对应设置于梁体上侧面或下侧面上的螺纹孔相连接的第三螺栓孔。
10.一种应用于权利要求8所述的闭口截面铝合金框架节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：先竖直放置闭口截面柱，在横向梁方向，将位于梁体下侧的半包槽型连接件的限位块对准竖槽内的第二限位槽并插入，用单边螺栓分别将该半包槽型连接件的两块连柱角板与竖槽的两侧壁固定连接、连柱边板与竖槽的内侧壁固定连接；
步骤二：将横向梁水平放置后，调整位置，使横向梁上下侧的分别梁翼缘对准竖槽内的第一限位槽并插入，用单边螺栓将横向梁下侧的梁翼缘与下侧半包槽型连接件的连梁板固定连接；
步骤三：将位于梁体上侧的半包槽型连接件的限位块对准竖槽内的另一对第二限位槽并插入，用单边螺栓分别将上侧半包槽型连接件的两块连柱角板与竖槽的两侧壁固定连接、连柱边板与柱凹槽的内侧壁固定连接、连梁板与横向上侧的梁翼缘固定连接，完成梁柱的垂直相连，形成整体；
纵向梁的安装参考横向梁的安装步骤，横向梁与纵向梁同时进行或分开进行安装。
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