CN111877551B - 一种铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构及连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构及连接方法，该连接结构包括铸钢节点、圆钢管，所述铸钢节点和所述圆钢管的连接端头分别设置有一个封板，每个所述的封板的内侧设有“井”字形加劲肋，外侧设有连接片，每个所述的封板上的连接片设置有四个，焊接在封板平面的四个象限，焊接完成的连接片其中相对的两片外径与铸钢节点和圆钢管的管壁外径相同，剩余相对的两片外径为钢管管壁外径减去连接片厚度，两个所述的封板的相位差为90°使得其上的连接片形成卡口装配在一起，最后在所述的连接片上通过螺栓固定。本发明提高了节点的连接强度，不容易出现脆性破坏。

Description

一种铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构及连接方法
技术领域：
本发明涉及土木工程的钢结构技术领域，尤其涉及一种铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构及连接方法。
背景技术：
随着大跨度、超高层结构的发展，结构形式日趋多样化，节点之间的连接形式日趋复杂，传统的钢结构连接方式已经难以满足现代钢结构设计的需要。
铸钢节点预先在工厂内一次浇注成型，施工工艺较为简便，能够满足各种复杂的空间杆件连接形式；同时杆件之间连接带来的焊缝较少，有效避免了应力集中；组装完成后的铸钢节点没有突兀的折角、变形，钢结构整体美观大方。铸钢节点以其方便的加工方式、良好的空间适应能力等优良性能，在土木工程领域得到越来越广泛的应用。
但是铸钢节点也有着一些不足，为了保证在浇筑过程中钢水能够顺畅流动，铸钢节点的壁厚通常大于与之相连的构件的壁厚，同时为了保证连接点的美观，与铸钢节点相连的钢管通产采用相同的管壁外径，这样增加了连接难度；同时由于连接处二者的壁厚不相同，容易发生破坏。
目前铸钢节点的连接方式主要有焊缝连接、螺纹连接和螺栓连接。焊缝连接虽然施工简便，但是焊缝的高温作用会导致焊缝附近的材料容易脆断，同时焊接引起残余应力导致结构受力发生改变。螺纹连接施工速度快，强度高，但是长期使用螺纹处容易磨损和滑动。螺栓连接预制程度高，现场施工省时省力，拆装方便。本发明提出了一种应用于铸钢节点的连接节点及安装方法，用来满足铸钢节点与连接结构的连接要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：实现铸钢节点的快速装配化要求，同时改变传统铸钢节点与其连接构件之间连接强度差、容易发生脆性破坏的缺点。提出一种铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构及连接方法，提高了节点的连接强度，不容易出现脆性破坏。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，包括铸钢节点、圆钢管，所述铸钢节点和所述圆钢管的连接端头分别设置有一个封板，每个所述的封板的内侧设有“井”字形加劲肋，外侧设有连接片，每个所述的封板上的连接片设置有四个，焊接在封板平面的四个象限，焊接完成的连接片其中相对的两片外径与铸钢节点和圆钢管的管壁外径相同，剩余相对的两片外径为钢管管壁外径减去连接片厚度，两个所述的封板的相位差为90°使得其上的连接片形成卡口装配在一起，最后在所述的连接片上通过螺栓固定。
所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，所述螺栓设置有两根，其长度大于铸钢节点和圆钢管的管壁外径，在螺栓两端通过垫片和螺母固定，螺栓孔用于插入螺栓将连接片固定，螺栓孔开设于连接片上，开设的螺栓孔为两组相互垂直的孔道，每组孔道贯穿四片连接片，孔道位置错开，大小相同，孔径对齐。
所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，所述铸钢节点的管壁厚度大于或等于圆钢管的管壁厚度，二者的管壁外径相同。
所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，所述铸钢节点、圆钢管上的封板分别通过焊接与其连接。
所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，所述封板的外径与所述铸钢节点、圆钢管的外径相同。
所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，所述加劲肋通过焊接与封板连接，加劲肋外缘外接于铸钢节点/圆钢管内壁与铸钢节点/圆钢管内壁不连接。
铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接方法，该方法包括如下步骤：
（1）确定封板和加劲肋的大小尺寸，将封板与加劲肋通过焊接方式连接，焊接时，封板与加劲肋应先对中；
（2）加劲肋焊接完成后，在封板的另一侧焊接连接片，并预先在连接片上开设螺栓孔，焊接时注意连接片与封板外径对齐，圆心对中；
（3）将焊接后的封板带有加劲肋的一侧与铸钢节点和圆钢管分别采用焊接方式连接，焊接前加劲肋预先伸入铸钢节点和圆钢管的内部，然后将封板与铸钢节点和圆钢管采用段焊的方式沿封板圆周焊接；
（4）进行现场施工组装：将铸钢节点一侧较大外径的连接片插入圆钢管一侧连接片形成的卡口内卡紧，然后用两根装有垫片的螺栓穿过螺栓孔道，将连接片连接，用配套的螺帽拧紧，整个安装完成。
有益效果：
与现有技术相比较，本发明铸钢节点各个组成构件可提前在工厂预制加工完成，现场只需要通过螺栓连接定位，安装快捷方便，提高了施工速度，节省人力物力。安装后连接片和螺栓共同承担外力，铸钢节点及其组成构件受力均匀，减少了局部的应力集中。而且可以根据所受外力大小和不同的截面形式，及时调整构件的材料强度和截面厚度，适用性强。安装完成后的铸钢节点造型美观，能广泛应用于大跨空间结构的节点连接。
附图说明
图1为本发明铸钢节点的连接节点的整体结构示意图。
图2为本发明铸钢节点的连接节点的连接方式示意图。
图3为本发明铸钢节点的连接节点的螺栓孔位置图。
图4为本发明铸钢节点的连接节点的加劲肋示意图。
图5为本发明铸钢节点的连接节点的连接片示意图。
图6为本发明铸钢节点的连接节点的装配过程示意图。
图中：1为铸钢节点、2为圆钢管，3为封板，4为加劲肋，5为连接片，6为螺栓，7为垫片，8为螺栓孔。
具体实施方式
下面对本发明实施中的技术方案进行清晰完整地描述，所描述的实施方式仅为本发明的一部分实施方式，并非全部实施方式，基于本发明中的实施方式，本领域中有关人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图6，本发明的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，包括铸钢节点1、圆钢管2、连接片5、螺栓6，所述铸钢节点1和所述圆钢管2的连接端头分别设置有一个封板3，每个所述的封板3的内侧设有“井”字形加劲肋4，外侧设有连接片5，每个所述的封板3上的连接片5设置有四个，焊接在封板3平面的四个象限，焊接完成的连接片5其中相对的两片外径与铸钢节点1和圆钢管2的管壁外径相同，剩余相对的两片外径为钢管管壁外径减去连接片5厚度，两个所述的封板3的相位差为90°使得其上的连接片5形成卡口装配在一起，最后在所述的连接片5上通过螺栓6固定。
本发明的封板3用于将铸钢节点1和圆钢管2分别与连接片5进行连接，封板3为钢制，直径应与铸钢节点1和圆钢管2的外径相同，厚度和钢材强度应不小于铸钢节点1和圆钢管2中壁厚较小者。
加劲肋4用于防止封板3受力后产生过大的变形，加劲肋4的外缘应分别外接于铸钢节点1和圆钢管2内壁，同向的两片加劲肋4的间距为封板3的半径，厚度与封板3厚度相同。加劲肋4的具体焊接位置可参照图4。
连接片5用于将铸钢节点1和圆钢管2进行连接。连接片5由两组八片圆心角为90°的弧形钢片组成，厚度由连接节点所受外力确定。连接片5的具体焊接位置可参照图5。
在连接片5上预先开设两组相互垂直的螺栓孔8，螺栓孔8应直径相同，孔径对齐，防止安装时因为加工缺陷产生预应力。螺栓孔8应与连接片5的中心错开，防止安装完成后两个螺栓孔8中心线相交。螺栓孔8的直径应根据螺栓6的型号确定。
螺栓6用于将铸钢节点1和圆钢管2上的连接片5相互连接，其长度应大于铸钢节点1和圆钢管2的管壁外径，螺栓6的型号应根据连接节点所受外力确定。
下面通过具体实施方式来说明本发明：
1、首先在工厂内确定封板3和加劲肋4的大小尺寸，将封板3与加劲肋4通过焊接方式连接，焊接时，封板3与加劲肋4应先对中，焊接可采用机械焊接方式，以减少焊接缺陷。
2、加劲肋4焊接完成后，在封板3的另一侧焊接连接片5，预先在连接片5上开设螺栓孔8，焊接时注意连接片5与封板3外径对齐，圆心对中。
3、将焊接后的封板3带有加劲肋4的一侧与铸钢节点1和圆钢管2分别采用焊接方式连接，焊接前加劲肋4预先伸入铸钢节点1和圆钢管2的内部，然后将封板3与铸钢节点1和圆钢管2采用段焊的方式沿封板3圆周焊接。
4、完成工厂的预制后，现场施工组装时，将铸钢节点1一侧较大外径的连接片5插入圆钢管2一侧连接片5形成的卡口内卡紧，然后用两根装有垫片7的螺栓6穿过螺栓孔8，将连接片5连接，用配套的螺帽拧紧，整个安装完成。
5、本发明所采用的连接方法，并未限定封板3、加劲肋4、连接片5和螺栓6的尺寸，施工时可以根据铸钢节点及其连接构件受力的状况进行选择。
以上所述的具体实施操作方法，对本发明的技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述为本发明具体实施方式，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，包括铸钢节点、圆钢管，其特征在于：所述铸钢节点和所述圆钢管的连接端头分别设置有一个封板，每个所述的封板的内侧设有“井”字形加劲肋，外侧设有连接片，每个所述的封板上的连接片设置有四个，焊接在封板平面的四个象限，焊接完成的连接片其中相对的两片外径与铸钢节点和圆钢管的管壁外径相同，剩余相对的两片外径为钢管管壁外径减去连接片厚度，两个所述的封板的相位差为90°使得其上的连接片形成卡口装配在一起，最后在所述的连接片上通过螺栓固定。
2.根据权利要求1所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，其特征在于：所述螺栓设置有两根，其长度大于铸钢节点和圆钢管的管壁外径，在螺栓两端通过垫片和螺母固定，螺栓孔用于插入螺栓将连接片固定，螺栓孔开设于连接片上，开设的螺栓孔为两组相互垂直的孔道，每组孔道贯穿四片连接片，孔道位置错开，大小相同，孔径对齐。
3.根据权利要求1所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，其特征在于：所述铸钢节点的管壁厚度大于或等于圆钢管的管壁厚度，二者的管壁外径相同。
4.根据权利要求1所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，其特征在于：所述铸钢节点、圆钢管上的封板分别通过焊接与其连接。
5.根据权利要求1所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，其特征在于：所述封板的外径与所述铸钢节点、圆钢管的外径相同。
6.根据权利要求1所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构，其特征在于：所述加劲肋通过焊接与封板连接，加劲肋外缘外接于铸钢节点/圆钢管内壁，与铸钢节点/圆钢管内壁不连接。
7.一种权利要求1-6之一所述的铸钢节点与其连接构件之间螺栓连接结构的连接方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）确定封板和加劲肋的大小尺寸，将封板与加劲肋通过焊接方式连接，焊接时，封板与加劲肋应先对中；
（2）加劲肋焊接完成后，在封板的另一侧焊接连接片，并预先在连接片上开设螺栓孔，焊接时注意连接片与封板外径对齐，圆心对中；
（3）将焊接后的封板带有加劲肋的一侧与铸钢节点和圆钢管分别采用焊接方式连接，焊接前加劲肋预先伸入铸钢节点和圆钢管的内部，然后将封板与铸钢节点和圆钢管采用段焊的方式沿封板圆周焊接；
（4）进行现场施工组装：将铸钢节点一侧较大外径的连接片插入圆钢管一侧连接片形成的卡口内卡紧，然后用两根装有垫片的螺栓穿过螺栓孔，将连接片连接，用配套的螺帽拧紧，整个安装完成。
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