CN111236428A - 一种钢结构节点及建筑体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢结构节点及建筑体，包括竖向连接件和至少一个横向连接件，所述竖向连接件具有空腔，所述空腔带有缺口，所述空腔用于固定钢柱，所述横向连接件的一端与所述竖向连接件的外壁固定连接，所述横向连接件上设置有若干螺栓连接孔，若干所述螺栓连接孔用于将所述横向连接件与钢梁连接。本发明的钢结构节点，具有空腔结构，利用空腔部分钢材在高温软化状态下的变形能力，可以有效地提高高温情况下的钢结构节点的延性，避免了来自变形钢梁传递而来的拉应力对螺栓的直接影响。相较于仅仅采用防火涂料，单纯提高材料弱化温度的现有措施，本发明显著的提高了钢结构节点在高温情况下的连接强度以及结构鲁棒性。

Description

一种钢结构节点及建筑体
技术领域
本发明涉及钢结构技术领域，特别是涉及一种钢结构节点及建筑体。
背景技术
在钢结构设计领域，对火灾高温情况的防护主要采用高温隔离涂料，从降低钢材实际温度的角度进行防护。但对于在极高温或长时间暴露在高温条件下的钢结构而言，钢结构不可避免会发生结构性变化，从而导致结构产生设计阶段未考虑的应力状态。
钢结构梁在经历长时间高温条件后，材料弹性模量会发生降低，从而在跨中产生竖向变形增大，如图1所示。在结构设计阶段，普通钢结构节点由竖向剪应力控制，由连接螺栓的截面面积控制节点强度。如发生图1 所示高温下结构变化，节点将受到由变形钢梁传递而来的拉应力，由于在结构设计阶段钢结构节点并未针对拉应力进行设计，因此，节点将会发生结构设计以外的破坏。图2为纽约世贸大厦的节点破坏示意图，该节点为受到拉应力导致破坏。
现有钢结构节点主要有腹板节点和端板节点两种，但这两种节点在高温情况下均会因为钢材弱化，而导致结构受力形式改变，并进一步引起连续性倒塌破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢结构节点及建筑体，以解决现有技术中的钢结构节点在高温情况下，会受到来自变形钢梁传递而来的拉应力破坏的问题，提高了钢结构节点及建筑物在高温情况下的连接强度及鲁棒性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种钢结构节点，包括竖向连接件和至少一个横向连接件，所述竖向连接件具有空腔，所述空腔带有缺口，所述空腔用于固定钢柱，所述横向连接件的一端与所述竖向连接件的外壁固定连接，所述横向连接件上设置有若干螺栓连接孔，若干所述螺栓连接孔用于将所述横向连接件与钢梁连接。
优选的，所述空腔的横截面形状为匚形、半圆形、半椭圆形或U形。
优选的，当所述空腔的横截面形状为匚形时，所述竖向连接件包括焊接板和两个侧板，所述焊接板与所述横向连接件固定连接，两个所述侧板的一端分别与所述焊接板的两端垂直固定并沿所述焊接板同一侧延伸。
优选的，当所述空腔的横截面形状为半圆形或半椭圆形时，所述竖向连接件为一体成形的弧形板。
优选的，当所述空腔的横截面形状为U形时，所述竖向连接件包括依次固定连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板，所述第二连接板与所述横向连接件固定连接。
优选的，所述横向连接件为一个平板，所述横向连接件沿所述竖向连接件的竖向中心线与所述竖向连接件固定连接；所述横向连接件上沿其厚度方向设置有若干所述螺栓连接孔，若干所述螺栓连接孔呈线阵列或面阵列设置。
优选的，所述横向连接件为两个相对且平行的平板，两个所述横向连接件沿所述竖向连接件的竖向中心线对称设置，两个所述横向连接件上均沿其厚度方向设置有若干所述螺栓连接孔，各所述横向连接件上若干所述螺栓连接孔呈线阵列或面阵列设置，两个所述横向连接件上的若干所述螺栓连接孔均相对设置，两个所述横向连接件之间形成用于夹持钢梁的空间。
本发明还提供了一种建筑体，包括钢柱、钢梁以及所述钢结构节点，所述钢柱位于所述空腔内且与所述竖向连接件固定连接，所述钢柱的形状与所述空腔的横截面形状相匹配，所述钢梁上设置有与所述螺栓连接孔相匹配的安装孔，所述钢梁与至少一个所述横向连接件通过螺栓连接。
优选的，所述钢梁为钢板或工字梁。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的钢结构节点，具有空腔结构，利用空腔部分钢材在高温软化状态下的变形能力，可以有效地提高高温情况下的钢结构节点的延性，避免了来自变形钢梁传递而来的拉应力对螺栓的直接影响。相较于仅仅采用防火涂料，单纯提高材料弱化温度的现有措施，本发明显著的提高了钢结构节点及建筑体在高温情况下的连接强度以及结构鲁棒性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的钢结构梁在经历长时间高温环境后，在跨中产生竖向变形增大的示意图；
图2是纽约世贸大厦的节点破坏示意图；
图3是本发明的钢结构节点的示意图1；
图4是图3所示钢结构节点的俯视图；
图5是本发明的钢结构节点的示意图2；
图6是本发明的钢结构节点的示意图3；
图7是本发明的建筑体的结构示意图1；
图8是本发明的工字梁的示意图。
其中：1-竖向连接件，10-钢柱，11-空腔，12-焊接板，13-侧板，2-横向连接件，20-钢梁，21-螺栓连接孔，22-安装孔，30-螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种钢结构节点及建筑体，以解决现有技术中的钢结构节点在高温情况下，会受到来自变形钢梁传递而来的拉应力破坏的问题，提高了钢结构节点及建筑物在高温情况下的连接强度及鲁棒性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图3、图4和图6所示：本实施例提供了一种钢结构节点，包括竖向连接件1和至少一个横向连接件2，竖向连接件1和横向连接件2均为钢材，竖向连接件1具有空腔11，空腔11带有缺口，空腔11用于固定钢柱10，横向连接件2的一端与竖向连接件1的外壁固定连接，本实施例中，竖向连接件1和横向连接件2采用焊接进行连接，横向连接件2上设置有若干螺栓连接孔21，若干螺栓连接孔21用于将横向连接件2与钢梁20连接。空腔11的横截面形状为匚形、半圆形、半椭圆形或U形。本实施例中，空腔11的横截面形状为匚形，匚形的竖向连接件1包括焊接板12和两个侧板13，焊接板12与竖向连接件1固定连接，两个侧板13的一端分别与焊接板12的两端垂直固定并沿焊接板12同一侧延伸。匚形的竖向连接件1 也可以采用板材一体成型制成。
本实施例中，横向连接件2为一个平板，横向连接件2沿竖向连接件1 的竖向中心线与竖向连接件1固定连接；横向连接件2上沿其厚度方向设置有若干螺栓连接孔21，若干螺栓连接孔21呈线阵列或面阵列设置。
本实施例中，横向连接件2也可以为两个相对且平行的平板，两个横向连接件2沿竖向连接件1的竖向中心线对称设置，两个横向连接件2上均沿其厚度方向设置有若干螺栓连接孔21，各横向连接件2上若干螺栓连接孔21呈线阵列或面阵列设置，两个横向连接件2上的若干螺栓连接孔21 均相对设置，两个横向连接件2之间形成用于夹持钢梁20的空间，将钢梁 20夹持在两个横向连接件2之间，提高结构的整体连接强度。
本实施例的钢结构节点，具有空腔11结构，利用空腔11部分钢材在高温软化状态下的变形能力，可以有效地提高高温情况下的钢结构节点的延性，避免了来自变形钢梁20传递而来的拉应力对螺栓30的直接影响。相较于仅仅采用防火涂料，单纯提高材料弱化温度的现有措施，本发明显著的提高了钢结构节点在高温情况下的连接强度以及结构鲁棒性。
实施例二
如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：空腔11的横截面形状为半圆形或半椭圆形，竖向连接件1为一体成形的弧形板。
实施例三
如图6所示，本实施例与实施例一和实施例二的区别在于：空腔11的横截面形状为U形，竖向连接件1包括依次固定连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板，第一连接板、第二连接板和第三连接板可以采用焊接进行连接，第二连接板与横向连接件2固定连接。U形的竖向连接件1 也可以采用板材一体成型制成。
实施例四
如图7所示，本发明还提供了一种建筑体，包括钢柱10、钢梁20以及实施例一或实施例二或实施例三的钢结构节点，钢柱10位于空腔11内且与竖向连接件1固定连接，钢柱10的形状与空腔11的横截面形状相匹配，钢梁20上设置有与螺栓连接孔21相匹配的安装孔22，钢梁20与至少一个横向连接件2通过螺栓30连接。钢梁20为钢板或工字梁。本实施例中，钢梁20为钢板。
本实施例中，空腔11的横截面形状为匚形，匚形的竖向连接件1包括焊接板12和两个侧板13，焊接板12与竖向连接件1固定连接，两个侧板 13的一端分别与焊接板12的两端垂直固定并沿焊接板12同一侧延伸。匚形的竖向连接件1也可以采用板材一体成型制成。
本实施例中，横向连接件2为一个平板，横向连接件2沿竖向连接件1 的竖向中心线与竖向连接件1固定连接；横向连接件2上沿其厚度方向设置有若干螺栓连接孔21，若干螺栓连接孔21呈线阵列或面阵列设置。
本实施例中，横向连接件2也可以为两个相对且平行的平板，两个横向连接件2沿竖向连接件1的竖向中心线对称设置，两个横向连接件2上均沿其厚度方向设置有若干螺栓连接孔21，各横向连接件2上若干螺栓连接孔21呈线阵列或面阵列设置，两个横向连接件2上的若干螺栓连接孔21 均相对设置，两个横向连接件2之间形成用于夹持钢梁20的空间。
实施例五
如图8所示，本实施例与实施例四的区别在于：本实施例中，钢梁20 为工字梁。工字梁的腹板上设置有与横向连接件2上的螺栓连接孔21相匹配的安装孔22。当横向连接件2优选为两个相对且平行的平板时，工字梁的腹板位于两横向连接件2之间，工字梁的上下两端板分别位于两横向连接件2的上方和下方。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种钢结构节点，其特征在于：包括竖向连接件和至少一个横向连接件，所述竖向连接件具有空腔，所述空腔带有缺口，所述空腔用于固定钢柱，所述横向连接件的一端与所述竖向连接件的外壁固定连接，所述横向连接件上设置有若干螺栓连接孔，若干所述螺栓连接孔用于将所述横向连接件与钢梁连接。
2.根据权利要求1所述的钢结构节点，其特征在于：所述空腔的横截面形状为匚形、半圆形、半椭圆形或U形。
3.根据权利要求2所述的钢结构节点，其特征在于：当所述空腔的横截面形状为匚形时，所述竖向连接件包括焊接板和两个侧板，所述焊接板与所述横向连接件固定连接，两个所述侧板的一端分别与所述焊接板的两端垂直固定并沿所述焊接板同一侧延伸。
4.根据权利要求2所述的钢结构节点，其特征在于：当所述空腔的横截面形状为半圆形或半椭圆形时，所述竖向连接件为一体成形的弧形板。
5.根据权利要求2所述的钢结构节点，其特征在于：当所述空腔的横截面形状为U形时，所述竖向连接件包括依次固定连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板，所述第二连接板与所述横向连接件固定连接。
6.根据权利要求1所述的钢结构节点，其特征在于：所述横向连接件为一个平板，所述横向连接件沿所述竖向连接件的竖向中心线与所述竖向连接件固定连接；所述横向连接件上沿其厚度方向设置有若干所述螺栓连接孔，若干所述螺栓连接孔呈线阵列或面阵列设置。
7.根据权利要求1所述的钢结构节点，其特征在于：所述横向连接件为两个相对且平行的平板，两个所述横向连接件沿所述竖向连接件的竖向中心线对称设置，两个所述横向连接件上均沿其厚度方向设置有若干所述螺栓连接孔，各所述横向连接件上若干所述螺栓连接孔呈线阵列或面阵列设置，两个所述横向连接件上的若干所述螺栓连接孔均相对设置，两个所述横向连接件之间形成用于夹持钢梁的空间。
8.一种建筑体，其特征在于：包括钢柱、钢梁以及如权利要求1-7任一项所述的钢结构节点，所述钢柱位于所述空腔内且与所述竖向连接件固定连接，所述钢柱的形状与所述空腔的横截面形状相匹配，所述钢梁上设置有与所述螺栓连接孔相匹配的安装孔，所述钢梁与至少一个所述横向连接件通过螺栓连接。
9.根据权利要求8所述的建筑体，其特征在于：所述钢梁为钢板或工字梁。
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