CN110512731A - 一种抗震加强型工字梁连接结构 - Google Patents
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Abstract
一种抗震加强型工字梁连接结构，包括连接座，所述连接座包括外封板以及连接腹板，所述外封板分别设置在工字梁表面；所述连接腹板固定设置于工字梁的两侧腹板位置；在所述连接腹板内侧对应两截工字梁断面之间还留有间隙空间，此间隙位置处设置有固定垫块，所述固定垫块在两侧开孔，且所述开孔分别穿过对应侧的外封板；而所述开孔孔径为待装配螺栓直径的3～5倍，并在开孔位置上套装有与开孔尺寸相匹配的碳纤维织物或者钢制环套作环状约束，并在环状约束内通过螺栓进行连接固定；并在环状约束的间隙空间通过高压挤入方式填充有建筑胶。本发明具有较佳的承载能力，接口稳定性好，能有效提高连接成型后的梁体的抗震性能，并保持长期结构稳定。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域中的重型钢构技术，具体为一种用于钢构承重系统中的抗震加强型工字梁连接结构。
背景技术
目前，我国城市及乡镇企业建设迅猛发展，其厂房的建设方式很多仍采用传统的砖瓦式工业建筑设计及施工体系，这种砖瓦厂房属高能耗工业建筑体系，安全性、环保性、舒适性不能满足现代化企业生产需求。基于上述情况，也有很多新建的厂房为了改变钢筋混凝土建筑的结构形式开始大量采用钢结构进行厂房安装。
然而，现在很多的钢结构厂房结构非常繁琐，安装起来很不方便，牢固性能又没有很好，承重能力也常常达不到预期效果，很容易发生断裂坍塌。而这种承重能力的失效，很多时候是体现在承重梁的以及承重梁的连接结构上，因为在建筑房屋时，其承重梁长度主要由房屋决定，因此在需要切割承重梁或者承重梁长度不够的情况下利用承重梁进行对接连接，而对于承重梁的对接结构，现有技术中用于连接承重梁的连接底座通常结构过于简单，仅仅是通过一个平台或者支座进行支撑，并需要通过连接件或者直接焊接的方式进行连接，其连接强度和稳定性差，且承重梁切割较费力，焊接或者连接件连接时容易出现错位，且连接件的质量或者焊接面的焊接质量直接影响到连接质量和钢构强度。也有一些组装式的预制钢构梁，但是这种钢构梁接口处的承重力较小，且支撑面配对麻烦，成本高且通配性能较差，在实际施工应用用使用较少。
基于上述情况，申请人于2016年7月28日提交了一种工字梁的连接承重结构的发明专利申请(CN 107663898 A)，该申请文件公开了一种工字梁的对接承重结构，其结构如图1所示，这种结构接口强度高，稳定性好，制作成本低，组装方便且拆装效率高，且具有较佳的连接强度和稳定性。但是这种结构虽然能够承受较大的静载强度并保持持续稳定；但这种结构的抗震性能略差，在连续的强震动载荷加载的工作环境下，其用于连接固定顶板1、固定垫块5、U型槽钢4以及固定底板8、固定垫块5、U型槽钢4的纵向固位螺栓6在长时间强震动负荷的工作状态下容易因为疲劳而发生变形、甚至断裂失效。因而，有必要针对实际应用场景，对该结构进行改进，使其满足震动载荷的工作状态要求。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种抗震加强型工字梁连接结构，用于连接两截工字型承重梁，组装方便且拆装效率高，能在连接固定后保证整体钢构承重梁的承受压力和抗震性能，保持接口位置的强度和连接的稳定性，以解决上述技术背景中的缺陷。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种抗震加强型工字梁连接结构，包括设置于两截工字梁端面用于连接两截工字梁的连接座，所述连接座包括外封板以及连接腹板，其中，所述外封板分别设置在工字梁上、下部对工字梁进行平托和上、下限位；所述连接腹板为与工字梁的腹板尺寸结构一致的U型槽钢，连接腹板固定设置于工字梁的两侧腹板位置，对两截工字梁进行搭装连接并配合外封板进行同轴限位；同时，在所述连接腹板内侧对应两截工字梁断面之间还留有80～120mm的间隙空间，此间隙位置处的连接腹板与上、下外封板之间分别设置有固定垫块，所述固定垫块在两侧开孔，且所述开孔分别穿过对应侧的外封板；而所述开孔孔径为待装配螺栓直径的3～5倍，并在开孔位置上套装有与开孔尺寸相匹配的碳纤维织物或者钢制环套作环状约束，所述环状约束内通过待装配螺栓连接外封板、固定垫块以及连接腹板；且在环状约束与开孔以及环状约束与待装配螺栓之间的间隙空间通过高压挤入方式填充有建筑胶。
作为进一步限定，设置于工字梁腹板两侧的连接腹板上设置有螺纹对装孔，通过在工字梁腹板对应位置开孔，可通过螺纹连接件对工字梁腹板两侧U型槽钢以及工字梁腹板进行连接固定。
作为进一步限定，所述环状约束位置对应的外封板表面成型有垫板，所述垫板尺寸大于环状约束尺寸以及开孔尺寸，而所述待装配螺栓在穿过两侧外封板表面后在垫板位置进行位置固定。
作为进一步限定，所述建筑胶优选采用掺入有7～15wt％天然橡胶颗粒或者12～18wt％沥青颗粒的425水泥。
作为进一步限定，所述外封板为钢结构板切割成型，其厚度不低于12mm。
作为进一步限定，所述连接腹板的槽底板厚度为10～15mm，而两侧板的厚度为8～12mm，且侧板与槽底板之间为光滑连续过度。
作为进一步限定，所述连接腹板的凹面内侧设置有加强肋板。
作为进一步限定，上、下固定垫块与连接腹板的高度之和与工字梁厚度一致。
作为进一步限定，所述连接腹板在两截工字梁断面之间的间隙中还设置有两块并列放置的弧形簧板，两块弧形簧板对向放置以吸收和缓冲来自连接腹板外侧的冲击力。
作为进一步限定，所述连接腹板在两截工字梁断面之间的间隙中还设置有橡胶垫块，并通过橡胶垫块以吸收和缓冲来自连接腹板外侧的冲击力。
为提高本发明的结构稳定性和强度，在本发明中采用的螺栓均为高强螺栓。
有益效果：本发明可适用于任意尺寸的工字梁，其组件均能通过工厂化生产，并在现场进行装配式施工，较传统建筑可节省工期80％以上，同时结构稳定、简洁、轻巧，能够保证受力的均匀分布，牢固可靠，强度优异，可利用多根小跨度型钢实现大跨度的型钢大梁来做自承重结构，能够很好地提高承重承载能力；同时，接口稳定性好，能有效提高连接成型后的梁体的抗震性能，使其在震动载荷加载的工作环境下长期保持结构稳定。
附图说明
图1为对比文件中工字梁的连接承重结构的结构示意图。
图2为本发明的较佳实施例的单侧结构示意图。
图3为图1的A-A截面示意图。
其中：1、外封板；2、横向固位螺栓；3、工字梁；4、连接腹板；5、固定垫块；6、纵向固位螺栓；7、加强肋板；8、填充建筑胶；9、垫板；10、钢制环套。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图2、图3的一种抗震加强型工字梁连接结构，在本实施例中，包括用于连接的两条工字梁3以及连接两条工字梁3的连接座，连接座包括外封板1，外封板1包括上、下两块，分别在两条工字梁3的上、下方进行进行平托和限位固定；两块外封板1均为钢结构板切割成型，且厚度均为16mm。
连接腹板4设置于工字梁3的腹板两侧，未对称设置的两个U型槽钢，且连接腹板4的背部尺寸与工字梁3的腹板尺寸结构一致以方便其卡装在工字梁3的腹板位置；同时，在两个连接腹板4的底板上以及工字梁3的对应位置上设置有螺纹通孔，通过螺纹孔插入的横向固定螺栓2可将两侧U型槽钢4以及工字梁3固定在一起，连接腹板4用于在工字梁3两侧，配合上、下设置的两块外封板1来配合进行两根工字梁3的同轴限定。连接腹板4在两截工字梁3的断面之间还留有80mm的间隙，在此间隙位置的连接腹板4的上部和下部均设置有固定垫块5，上、下两块固定垫块5均为钢块结构，其尺寸以填满连接腹板4与外封板1之间的间隙为准，固定垫块5上开孔，并将开孔贯穿外封板1，该开孔的开孔孔径为待装配的纵向固位螺栓6的直径的5倍，而在该开孔的开孔位置上还套装有一个钢制环套10作为外围的环状约束，两侧连接腹板4的两侧板上对应开孔的中间位置分别开与纵向固位螺栓6匹配的螺纹孔，并在螺纹孔位置从连接腹板4内侧插装纵向固位螺栓6，纵向固位螺栓6插装好之后，在纵向固位螺栓6与钢制环套10中通过高压挤入方式填充有掺入有10wt％天然橡胶颗粒的425水泥作为填充建筑胶8，然后在开孔位置对应的外封板1表面通过垫板9进行封闭后套装螺母即完成施工。
在本实施例中，采用钢制环套10在纵向固位螺栓6的外侧作环状约束，一方面能在外侧同时顶靠外封板1以及固定垫块5，保证两者之间不产生滑移和错位，同时，通过在钢制环套10内添加填充建筑胶8的方式能在环状约束内形成包裹缓冲，这种包裹缓冲能使得纵向固位螺栓6在震动载荷的作用下收到有效约束和缓冲，从而有效提高钢制环套10内的部件看做一个整体进行载荷承载，有效提高了连接部分的抗震承载能力。而为了获得更强和更稳定的承载效果，可通过兼备强度和形变能力的碳纤维织物对钢制环套10进行替换，施工时，通过多层层绕或者预成型的方式铺装在开孔位置内侧面后再进行对应的处理即可。同时，在另一实施例中，也可采用掺有18wt％沥青颗粒的425水泥作为填充建筑胶8，也能达到类似的抗震补强效果。
在本实施例中，连接腹板4的槽底板厚度为15mm，而两侧板的厚度为10mm，且侧板与槽底板之间为光滑连续过度，且在侧板与槽底板之间设置有加强肋板7来提高U型槽钢4的强度和抗弯折性能。同时，为提高本发明的整体结构稳定性和强度，横向固位螺栓2以及纵向固位螺栓6均为高强度螺栓。
同时，为提高本实施例的抗震加强型工字梁连接结构的抗冲击和抗变形性能，在上、下两块固定垫块5与左、右两个连接腹板4之间的空间中并列放置有两块相对设置的弧形簧板9用以吸收冲击缓冲。
而在另一实施例中，左、右两个连接腹板4之间的空间中则填充有一块橡胶垫块，这种结构也能用来吸收冲击缓冲，其效果比采用弧形簧板9的抗冲击效果要差，但成本和装配上要容易很多，便于降低成本和提高施工效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种抗震加强型工字梁连接结构，包括设置于两截工字梁端面用于连接两截工字梁的连接座，所述连接座包括外封板以及连接腹板，其中，所述外封板分别设置在工字梁上、下部对工字梁进行平托和上、下限位；所述连接腹板为与工字梁的腹板尺寸结构一致的U型槽钢，连接腹板固定设置于工字梁的两侧腹板位置，对两截工字梁进行搭装连接并配合外封板进行同轴限位；同时，在所述连接腹板内侧对应两截工字梁断面之间还留有80～120mm的间隙空间，此间隙位置处的连接腹板与上、下外封板之间分别设置有固定垫块，所述固定垫块在两侧开孔，且所述开孔分别穿过对应侧的外封板；而所述开孔孔径为待装配螺栓直径的3～5倍，并在开孔位置上套装有与开孔尺寸相匹配的碳纤维织物或者钢制环套作环状约束，所述环状约束内通过待装配螺栓连接外封板、固定垫块以及连接腹板；且在环状约束与开孔以及环状约束与待装配螺栓之间的间隙空间通过高压挤入方式填充有建筑胶。
2.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，设置于工字梁腹板两侧的连接腹板上设置有螺纹对装孔，通过在工字梁腹板对应位置开孔，可通过螺纹连接件对工字梁腹板两侧U型槽钢以及工字梁腹板进行连接固定。
3.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述环状约束位置对应的外封板表面成型有垫板，所述垫板尺寸大于环状约束尺寸以及开孔尺寸，而所述待装配螺栓在穿过两侧外封板表面后在垫板位置进行位置固定。
4.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述建筑胶为掺入有7～15wt％天然橡胶颗粒的425水泥。
5.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述建筑胶为掺入有12～18wt％沥青颗粒的425水泥。
6.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述外封板为厚度不低于12mm的钢结构板切割成型。
7.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述连接腹板的槽底板厚度为10～15mm，而两侧板的厚度为8～12mm，且侧板与槽底板之间为光滑连续过度。
8.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述连接腹板的凹面内侧设置有加强肋板。
9.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述连接腹板在两截工字梁断面之间的间隙中设置有两块并列放置的弧形簧板，且两块弧形簧板对向放置。
10.根据权利要求1所述的抗震加强型工字梁连接结构，其特征在于，所述连接腹板在两截工字梁断面之间的间隙中设置有橡胶垫块。
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2019
- 2019-08-29 CN CN201910805739.2A patent/CN110512731B/zh active Active
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