CN112031180B - 一种梁柱节点连接装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梁柱节点连接装置及其应用，属于建筑技术领域以及结构工程技术领域。使用本发明的梁柱节点连接装置连接梁柱时，仅需通过紧固件和预留孔洞将梁柱节点连接装置的第一方钢管和位于其上方和/或下方的柱相连，通过紧固件和预留孔洞将梁柱节点连接装置的第一方钢管和槽钢相连，通过焊接将梁柱节点连接装置的槽钢和梁相连，即可完成梁柱的连接，连接简单。使用本发明的梁柱节点连接装置连接获得的梁柱结构中，翼缘采用焊接进行弯矩传递，腹板采用紧固件进行剪力传递，因此，使用本发明的节点连接装置连接获得的梁柱结构受力传递效果较好，其中，极限承载力为303.873kN、极限位移为89.769mm。

Description

一种梁柱节点连接装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种梁柱节点连接装置及其应用，属于建筑技术领域以及结构工程技术领域。

背景技术

结构工程中，框架结构在中高层建筑中的应用较为广泛。框架结构中，柱常用组合柱、钢筋混凝土柱或H型钢柱，梁常用组合梁、钢筋混凝土梁或H型钢梁。根据不同的受力特点，以及不同的应用范围，可采用不同类型的梁与柱。

预制装配式是一种环保、高效且具有优良性能的做法，广泛应用于建筑结构中，装配式建筑可以保证各构件的质量满足要求且各种类型的结构都可以采用预制装配式进行施工。目前，常采用预制装配式结构实现梁柱之间的节点连接。

但是，由于柱与柱之间的连接存在大量的湿作业，使用现有的梁柱节点连接装置连接梁柱施工效率不佳；由于预制装配式结构梁与柱分开连接，使用现有的梁柱节点连接装置连接得到的梁柱结构受力传递效果不佳；由于预制梁与预制柱的形状限制，使用现有的梁柱节点连接装置连接梁柱施工不便；并且，由于各种不同类型的构件均有不同的连接方式，现有的梁柱节点连接装置适用范围较窄。

因此，急需找到一种施工效率高、连接得到的梁柱结构受力传递效果好、施工方便且适用范围广的节点连接装置以实现梁柱之间的节点连接。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种施工效率高、连接得到的梁柱结构受力传递效果好、施工方便且适用范围广的节点连接装置以实现梁柱之间的节点连接。

[技术方案]

为解决上述技术问题，本发明提供了一种梁柱节点连接装置，所述梁柱节点连接装置1包含第一方钢管2以及槽钢3；所述第一方钢管2的上下两端分别设有第一上端板4和第一下端板5，并且，所述第一方钢管2的管壁上设有若干第一连接钢板6；所述槽钢3上设有第二连接钢板7；所述第二连接钢板7的其中三条相邻的边分别与槽钢3的腹板8、上翼缘板9和下翼缘板10相连，并且，所述第二连接钢板7的长度大于槽钢3腹板8的长度；所述第一上端板4、第一下端板5、第一连接钢板6和第二连接钢板7上均设有若干预留孔洞11。

在本发明的一种实施方式中，所述槽钢3上设有第一斜板12和第二斜板13；所述第一斜板12的其中两条不相邻的边分别与槽钢3的腹板8和上翼缘板9相连；所述第二斜板13的其中两条不相邻的分别与槽钢3的腹板8和下翼缘板10相连；所述第二连接钢板7与槽钢3的腹8板相连的那条边的两端分别开设有第一倒角14和第二倒角15；所述第一斜板12和第二斜板13的板身分别与第一倒角14和第二倒角15相连。

在本发明的一种实施方式中，所述第二连接钢板7不与槽钢3的腹板8、上翼缘板9和下翼缘板10相连的那条边的两端分别开设有第三倒角16和第四倒角17。

在本发明的一种实施方式中，所述第一连接钢板6垂直于第一上端板4和第一下端板5。

在本发明的一种实施方式中，所述第一连接钢板6的长度小于第二连接钢板7的长度。

在本发明的一种实施方式中，所述第一连接钢板6的高度小于第二连接钢板7的高度。

在本发明的一种实施方式中，所述第二连接钢板7的长度等于槽钢3腹板8的厚度与第一连接钢板6的长度之和。

在本发明的一种实施方式中，所述第二连接钢板7的高度等于槽钢3腹板8的高度、第一上端板4的厚度和第一下端板5的厚度之和。

本发明还提供了一种连接梁柱的方法，所述方法为使用上述节点连接装置1。

在本发明的一种实施方式中，所述方法为通过紧固件18和预留孔洞11将梁柱节点连接装置1的第一方钢管2和位于其上方和/或下方的柱19相连，通过紧固件18和预留孔洞11将梁柱节点连接装置1的第一方钢管2和槽钢3相连，通过焊接将梁柱节点连接装置2的槽钢3和梁20相连，得到连接好的梁柱。

在本发明的一种实施方式中，所述柱19为组合柱、钢筋混凝土柱或H型钢柱；所述梁20为组合梁、钢筋混凝土梁或H型钢梁。

在本发明的一种实施方式中，所述紧固件18为螺栓。

本发明还提供了应用上述方法连接得到的梁柱结构。

本发明还提供了上述梁柱节点连接装置或上述方法或上述梁柱结构在建筑中的应用。

[有益效果]

(1)本发明的梁柱节点连接装置可先在工厂进行预制，再运送至施工现场进行施工，属于预制装配式结构，因此，本发明的梁柱节点连接装置具有施工效率高、环保、节能等优点。

(2)使用本发明的梁柱节点连接装置连接梁柱时，仅需通过紧固件和预留孔洞将梁柱节点连接装置的第一方钢管和位于其上方和/或下方的柱相连，通过紧固件和预留孔洞将梁柱节点连接装置的第一方钢管和槽钢相连，通过焊接将梁柱节点连接装置的槽钢和梁相连，即可完成梁柱的连接，因此，本发明的梁柱节点连接装置具有连接简单的优势。

(3)使用本发明的梁柱节点连接装置连接获得的梁柱结构中，翼缘采用焊接进行弯矩传递，腹板采用紧固件进行剪力传递，因此，使用本发明的节点连接装置连接获得的梁柱结构受力传递效果较好，其中，使用本发明的节点连接装置连接获得的梁柱结构柱顶水平的极限承载力为303.873kN、极限位移为89.769mm。

(4)使用本发明的梁柱节点连接装置连接梁柱时，梁与柱的类型可以任意选择，并且，梁柱节点连接装置固定不变，因此，本发明的梁柱节点连接装置适用范围广。

(5)本发明的梁柱节点连接装置预留方型的第四倒角，施工时可以将其安装在第一方钢管的第一下端板上，具有良好的可操作性。

附图说明

图1为第一方钢管的一种实施方式的立体结构示意图。

图2为槽钢的一种实施方式的立体结构示意图。

图3为槽钢的一种实施方式的立体结构示意图。

图4为槽钢的一种实施方式的立体结构示意图。

图5为梁柱结构的一种实施方式的立体结构示意图。

图6为梁柱结构的一种实施方式的立体结构示意图。

图1-6中，1为梁柱节点连接装置、2为第一方钢管、3为槽钢、4为第一上端板、5为第一下端板、6为第一连接钢板、7为第二连接钢板、8为腹板、9为上翼缘板、10为下翼缘板、11为预留孔洞、12为第一斜板、13为第二斜板、14为第一倒角、15为第二倒角、16为第三倒角、17为第四倒角、18为紧固件、19为柱、20为梁、21为第二方钢管、22为波纹钢管、23为钢骨架、24为第一混凝土、25为第二上端板、26为第二下端板、27为第二混凝土、28为纵筋、29为箍筋、30为钢筋骨架、31为H型钢。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图以及实施例对本发明进行进一步的阐述：

下述实施例中涉及的普通混凝土为C40混凝土，每1m³所述混凝土中含有水185kg、水泥420kg、沙572kg、石子1273kg。

下述实施例中涉及的检测方法如下：

节点极限承载力的检测方法：

对梁柱节点单元进行极限承载力试验研究，采用拟静力加载实验。柱头和柱脚均采用平面铰连接方式模拟反弯点边界条件。利用安装在柱顶位置的竖向千斤顶对试件预压两次，然后分两级施加竖向轴压力至预定荷载，分别为0.5N、1.0N。每级荷载施加完毕后，保持荷载1min，采集数据。竖向预定轴力施加完毕后再安装梁端支座，确保在施加轴力的过程中梁端不会引入额外内力，梁端也采用铰接的连接方式。最后在梁端施加低周往复荷载直至试件失效，整个加载过程中柱顶轴力保持恒定。加载采用位移控制，位移转角为1/1000、1/800、1/500、1/400、1/300每级循环一次；位移角为1/200、1/150、1/100、1/75、1/50、1/35、1/30、1/25、1/20时每级循环3次。

试件柱顶、梁端分别布置1个位移计，以测得加载过程中的位移；节点区域各纵筋、箍筋沿长度方向布置1个应变片，工字钢和钢梁每个侧面沿纵横向布置2个应变片，节点表面沿对角线方向布置3个应变花。

极限位移的检测方法：

试验采用荷载-位移双控制加载方式，试验时以推为加载正方向，拉为负方向。试件屈服前采用荷载控制，其中屈服荷载P_y为142kN，在荷载为0.6P_y、0.8P_y、1.0P_y时分别进行1次往复循环，分别对应的荷载为86kN、114kN、142kN；试件屈服后采用位移控制，以层间位移角的倍数进行加载，位移角值分别为1/450、1/400、1/350、1/300、1/300、1/250、1/200、1/150、1/100、1/75、1/50、1/25、1/20，分别对应的位移值为8mm、9mm、10mm、12mm、15mm、18mm、24mm、36mm、49mm、73mm、146mm、182mm，其中在层间位移角为1/450、1/400、1/350进行1次循环，其他层间位移角进行3次循环，试验加载至试件荷载下降到峰值荷载的85％或滞回环出现不稳定现象时终止试验。

试件柱顶、上柱柱低分别布置1个位移计，测得加载过程中的上柱的变形；柱节点区布置交叉位移计，测得节点区的剪切变形，梁根部布置斜向位移计，测得塑性铰区的变形，梁根部布置水平位移计，测得梁的变形，节点区域各箍筋沿对角线斜向布置5个应变片，U型钢混凝土梁一侧沿纵横向布置2个应变花，纵向布置3个应变花，上、下翼缘在侧面应变花对应的位置各布置一个应变片。

实施例1：一种梁柱节点连接装置

如图1-4，梁柱节点连接装置1包含第一方钢管2以及槽钢3；所述第一方钢管2的上下两端分别焊接有第一上端板4和第一下端板5，并且，所述第一方钢管2的管壁上焊接有若干第一连接钢板6；所述槽钢3上焊接有第二连接钢板7；所述第二连接钢板7的其中三条相邻的边分别通过焊接与槽钢3的腹板8、上翼缘板9和下翼缘板10相连，并且，所述第二连接钢板7的长度大于槽钢3腹板8的长度；所述第一上端板4、第一下端板5、第一连接钢板6和第二连接钢板7上均设有若干预留孔洞11。

作为优选，所述槽钢3上焊接有第一斜板12和第二斜板13；所述第一斜板12的其中两条不相邻的边分别通过焊接与槽钢3的腹板8和上翼缘板9相连；所述第二斜板13的其中两条不相邻的分别通过焊接与槽钢3的腹板8和下翼缘板10相连；所述第二连接钢板7与槽钢3的腹8板相连的那条边的两端分别开设有第一倒角14和第二倒角15；所述第一斜板12和第二斜板13的板身分别通过焊接与第一倒角14和第二倒角15相连。

作为优选，所述第二连接钢板7不与槽钢3的腹板8、上翼缘板9和下翼缘板10相连的那条边的两端分别开设有第三倒角16和第四倒角17。

作为优选，所述第一连接钢板6垂直于第一上端板4和第一下端板5。

作为优选，所述第一连接钢板6的长度小于第二连接钢板7的长度。

作为优选，所述第一连接钢板6的高度小于第二连接钢板7的高度。

作为优选，所述第二连接钢板7的长度等于槽钢3腹板8的厚度与第一连接钢板6的长度之和。

作为优选，所述第二连接钢板7的高度等于槽钢3腹板8的高度、第一上端板4的厚度和第一下端板5的厚度之和。

实施例2：一种连接梁柱的方法

如图5-6，使用实施例1的节点连接装置1，通过紧固件18和预留孔洞11将梁柱节点连接装置1的第一方钢管2和位于其上方和/或下方的柱19相连，通过紧固件18和预留孔洞11将梁柱节点连接装置1的第一方钢管2和槽钢3相连，通过焊接将梁柱节点连接装置2的槽钢3和梁20相连，得到连接好的梁柱。

作为优选，所述柱19为组合柱、钢筋混凝土柱或H型钢柱；所述梁20为组合梁、钢筋混凝土梁或H型钢梁；所述组合柱包含由四根第二方钢管21和四块波纹钢管22焊接而成的钢骨架23，填充于钢骨架23中的第一混凝土24，以及，焊接于钢骨架23的上端和/或下端的第二上端板25和/或第二下端板26，其中，第二上端板25和第二下端板26上均设有若干预留孔洞11；所述组合梁包含第二混凝土27，位于第二混凝土27内部的由四根纵筋28和若干箍筋29绑扎而成的钢筋骨架30，以及，位于钢筋骨架30内部的H型钢31。

作为优选，所述紧固件18为螺栓。

实施例3：一种梁柱

梁柱的施工方法见实施例2，其中：

组合柱：组合柱的截面尺寸为400mm×400mm；四根第二方钢管的截面尺寸为80mm×80mm，厚度为20mm；四块波纹钢板的厚度为1.5mm，宽为240mm；第二上端板和第二下端板的截面尺寸为500mm×500mm，厚度为15mm，其上预留直径20mm的预留孔洞十二个；钢材均采用Q345C的钢材；

组合梁：组合梁的截面尺寸为200mm×400mm；纵筋选取四根直径为16mm的钢筋，对称布置；箍筋采用直径为8mm的HPB235级光圆钢筋，箍筋间距为200mm；H型钢的截面尺寸为130mm×300mm×8mm×5mm；钢材均采用Q345的钢材；

梁柱节点连接装置：方钢管的截面尺寸为400mm×400mm，厚度为10mm；槽钢腹板的厚度为5mm，高度为400mm；槽钢翼缘宽度为96mm，加宽部位宽度为136mm，长度为250mm，削弱部位宽为230mm，深度为40mm；第一上端板和第一下端板的截面尺寸为500mm×500mm，厚度为15mm，其上预留直径20mm的预留孔洞十二个；第一连接钢板厚度为10mm，其上预留直径20mm的预留孔洞四个；第二连接钢板厚度为10mm，其上预留直径20mm的预留孔洞四个；第一斜板厚度为15mm；第二斜板厚度为15mm；第一倒角尺寸为100mm×100mm；第二倒角尺寸为100mm×100mm；第三倒角直径为80mm；第四倒角尺寸为100mm×50mm；钢材均采用Q345的钢材；

紧固件均采用M20的高强螺栓，混凝土均采用C40普通混凝土。

根据上述极限承载力的检测方法以及极限位移的检测方法测量其极限承载力以及极限位移，检测结果为：柱顶水平的极限承载力为303.873kN、极限位移为89.769mm。

对比例1：一种梁柱

与实施例3相比，组合柱的钢骨架的上下两端不焊接第二上端板和第二下端板，直接将相邻两根组合柱的钢骨架通过焊接相连，并且，直接将组合梁的H型钢与组合柱的钢骨架通过焊接相连。

根据上述极限承载力的检测方法以及极限位移的检测方法测量其极限承载力以及极限位移，检测结果为：柱顶水平的极限承载力为269.35kN、极限位移为85.66mm。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种梁柱节点连接装置，其特征在于，所述梁柱节点连接装置包含第一方钢管以及槽钢；所述第一方钢管的上下两端分别设有第一上端板和第一下端板，并且，所述第一方钢管的管壁上设有若干第一连接钢板；所述槽钢上设有第二连接钢板；所述第二连接钢板的其中三条相邻的边分别与槽钢的腹板、上翼缘板和下翼缘板相连，并且，所述第二连接钢板的长度大于槽钢腹板的厚度；所述第一上端板、第一下端板、第一连接钢板和第二连接钢板上均设有若干预留孔洞，

所述槽钢上设有第一斜板和第二斜板；所述第一斜板的其中两条不相邻的边分别与槽钢的腹板和上翼缘板相连；所述第二斜板的其中两条不相邻的分别与槽钢的腹板和下翼缘板相连；所述第二连接钢板与槽钢的腹板相连的那条边的两端分别开设有第一倒角和第二倒角；所述第一斜板和第二斜板的板身分别与第一倒角和第二倒角相连。

2.如权利要求1所述的一种梁柱节点连接装置，其特征在于，所述第二连接钢板不与槽钢的腹板、上翼缘板和下翼缘板相连的那条边的两端分别开设有第三倒角和第四倒角。

3.如权利要求1所述的一种梁柱节点连接装置，其特征在于，所述第一连接钢板垂直于第一上端板和第一下端板。

4.如权利要求3所述的一种梁柱节点连接装置，其特征在于，所述第一连接钢板的长度小于第二连接钢板的长度。

5.如权利要求4所述的一种梁柱节点连接装置，其特征在于，所述第一连接钢板的高度小于第二连接钢板的高度。

6.如权利要求5所述的一种梁柱节点连接装置，其特征在于，所述第二连接钢板的长度等于槽钢腹板的厚度与第一连接钢板的长度之和。

7.一种连接梁柱的方法，其特征在于，所述方法为使用权利要求1-6任一所述的节点连接装置。

8.应用权利要求7所述的方法连接得到的梁柱结构。

9.权利要求1-6任一所述的梁柱节点连接装置或权利要求7所述的方法或权利要求8所述的梁柱结构在建筑中的应用。

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