CN112049242A - 一种装配式h型钢梁与钢柱刚性连接节点装置及其安装方法 - Google Patents

一种装配式h型钢梁与钢柱刚性连接节点装置及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置及其安装方法属于钢结构装配式建筑技术领域，所述装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置包括H型钢梁，H型钢梁的两端的上部和下部分别与角钢连接件的横向部分连接，上部和下部的角钢连接件的竖向部分设置为对向结构；上部的钢连接件的竖向部分与上层的箱型钢柱顶部的顶板连接，下部的钢连接件的竖向部分与下层的箱型钢柱底部的底板连接；其能够使得钢框架结构的连接节点在满足节点力学性能的前提下，仅使用高强度螺栓连接，并且避免出现柱构件由于自身长度不足而进行的拼接，并能简化施工工艺，便于多、高层钢框架装配式施工的实现。

Description

一种装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置及其安装方法
技术领域
本发明属于钢结构装配式建筑技术领域，尤其涉及一种装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置及其安装方法。
背景技术
目前，钢结构因其符合可持续发展的政策，已经成为公认的绿色环保型产品，随着我国经济的发展和综合实力的增强，钢结构建筑将迅速发展。与此同时，装配式施工方法也一直为国家所倡导，而装配式钢结构建筑的技术难点主要集中在梁柱连接节点上。在钢结构中，梁柱刚接节点传统上有三种连接形式：（1）上下翼缘为全熔透焊缝连接，腹板用高強度螺栓连接，即栓焊混合连接；（2）翼缘和腹板均为焊缝连接，即全焊接连接；（3）上下翼缘和腹板都用高強度螺栓连接，即全螺栓连接。对于前两种连接方式，梁上下翼缘为全熔透连接，施工中需要先安装再施焊，施工进度较长，由于高空作业，焊缝质量难以保证，因此第三种全螺栓连接更符合装配式施工工艺的需求；但是，由于装配式钢框架通常需要将构件预制完成后运送现场进行拼装，所以因为受到制作工艺、运输能力、以及施工成本等多方面的限制，在多、高层钢框架中，柱构件长度通常不能满足要求，需要进行拼接。拼接会导致应力集中的出现，并产生薄弱部位，影响结构受力性能。
发明内容
本发明提供一种装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置及其安装方法，解决现有技术的梁柱刚接节点所存在的施工进度较长，高空作业焊缝质量难以保证，受到制作工艺、运输能力、以及施工成本等多方面的限制，在多、高层钢框架中，柱构件长度通常不能满足要求，需要进行拼接，而拼接会导致应力集中的出现，并产生薄弱部位，影响结构受力性能等问题，从而使得钢框架结构的连接节点在满足节点力学性能的前提下，仅使用高强度螺栓连接，并且避免出现柱构件由于自身长度不足而进行的拼接，并能简化施工工艺，便于多、高层钢框架装配式施工的实现。
为实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案：
本发明一方面提供一种装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，所述装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置包括H型钢梁，H型钢梁的两端的上部和下部分别与角钢连接件的横向部分连接，上部和下部的角钢连接件的竖向部分设置为对向结构；上部的钢连接件的竖向部分与上层的箱型钢柱顶部的顶板连接，下部的钢连接件的竖向部分与下层的箱型钢柱底部的底板连接。
本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其H型钢梁、角钢连接件和箱型钢柱均不需要开模加工，其在车间焊接加工即可。H型钢梁和箱型钢柱连接，通过有限元分析，H型钢梁端部弯矩、轴力、剪力均可以有效的传递给箱型钢柱，避免不出现构件破坏。
本发明另一方面提供一种H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装方法，包括以下步骤：
将H型钢梁的两端的上部和下部分别与角钢连接件的横向部分通过螺栓连接，上部和下部的角钢连接件的竖向部分设置为对向结构；
将上部的钢连接件的竖向部分与上层的箱型钢柱顶部的顶板通过螺栓连接，将下部的钢连接件的竖向部分与下层的箱型钢柱底部的底板通过螺栓连接。
本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装方法，能够避免箱型钢柱构件由于自身长度不足而进行直接拼接对结构受力性能的影响，并且使钢框架结构的连接节点不再使用焊接连接，从而避免焊接热对钢框架结构的影响，并且能够简化施工工艺，便于装配式施工的实现，大大提高现场装配的速度，更加适用于多、高层钢框架结构。
本发明能够达到以下有益效果：
本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置及其安装方法，能够解决现有技术的梁柱刚接节点所存在的施工进度较长，高空作业焊缝质量难以保证，受到制作工艺、运输能力、以及施工成本等多方面的限制，在多、高层钢框架中，柱构件长度通常不能满足要求，需要进行拼接，而拼接会导致应力集中的出现，并产生薄弱部位，影响结构受力性能等问题，能够使得钢框架结构的连接节点在满足节点力学性能的前提下，仅使用高强度螺栓连接，并且避免出现柱构件由于自身长度不足而进行的拼接，并能简化施工工艺，便于多、高层钢框架装配式施工的实现。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的H型钢梁与角钢连接件的连接结构的主视图。
图2为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的H型钢梁与角钢连接件的连接结构的俯视图。
图3为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的H型钢梁通过角钢连接件与箱型钢柱连接的主视图。
图4为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的H型钢梁通过角钢连接件与箱型钢柱连接的侧视图。
图5为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的H型钢梁通过角钢连接件与箱型钢柱连接的俯视图。
图6为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装状态示意图。
图7为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装状态的主视图。
图8为本发明的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装状态的俯视图。
图中，1为H型钢梁，2为角钢连接件，201为角钢螺栓孔，3为箱型钢柱，301为顶板，302为底板，303箱柱螺栓孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
实施例1
一种装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，参见图1，所述装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置包括H型钢梁1，参见图2，H型钢梁1的两端的上部和下部分别与角钢连接件2的横向部分连接，上部和下部的角钢连接件2的竖向部分设置为对向结构；参见图3，上部的钢连接件2的竖向部分与上层的箱型钢柱3顶部的顶板301连接，参见图4和图5，下部的钢连接件2的竖向部分与下层的箱型钢柱3底部的底板302连接。
本实施例的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，参见图6至图8，其H型钢梁1、角钢连接件2和箱型钢柱3均不需要开模加工，其在车间焊接加工即可。H型钢梁1和箱型钢柱3连接，参见图5，角钢连接件2的横向部分上可以设置有角钢螺栓孔201，箱型钢柱3的顶板301和底板302上可以设置有与角钢螺栓孔201匹配的箱柱螺栓孔303，使得角钢连接件2和箱型钢柱3可以通过设置在角钢螺栓孔201和箱柱螺栓孔303内的螺栓连接，通过有限元分析，H型钢梁1端部弯矩、轴力、剪力均可以有效的传递给箱型钢柱3，避免不出现构件破坏。其中顶板301和底板302上的箱柱螺栓孔303可以分别为至少两个，且可以分别均匀分布为圆周结构。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3为矩形柱。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3为正方形。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3顶部的顶板301为矩形板。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3顶部的顶板301正方形。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3底部的底板302为矩形板。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3底部的底板302正方形。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3顶部的顶板301的边角处设置有倒角。
该装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置还可以进一步地，箱型钢柱3底部的底板302的边角处设置有倒角。
本实施例的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，H型钢梁1的两端的上部和下部可以分别与角钢连接件2的横向部分焊接连接连接，也可以通过螺栓连接。箱型钢柱3顶部的顶板301与箱型钢柱3可以通过焊接或螺栓连接。箱型钢柱3底部的底板302与箱型钢柱3可以通过焊接或螺栓连接。
其中，H型钢梁1的端部分别焊接与H型钢梁1强度等级相同的角钢连接件2，角钢连接件2的尺寸与H型钢梁1的尺寸匹配，以有效的传递钢端内力。
箱型钢柱3顶部和底部两端的顶板301和底板302的尺寸可以根据角钢连接件2的截面尺寸及螺栓孔的数量、间距确定。
本实施例的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，通过有限元程序加载分析，结构整体变形及应力最大处均出现在H型钢梁1的端部，而非角钢连接件2处。所以在进行结构设计时，仅需要选择的H型钢梁1的强度满足设计要求即可，则此装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的强度及稳定性即可满足要求。
实施例2
一种如实施例1所述的H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装方法，包括以下步骤：
将H型钢梁1的两端的上部和下部分别与角钢连接件2的横向部分通过螺栓连接，上部和下部的角钢连接件2的竖向部分设置为对向结构；
将上部的钢连接件2的竖向部分与上层的箱型钢柱3顶部的顶板301通过螺栓连接，将下部的钢连接件2的竖向部分与下层的箱型钢柱3底部的底板302通过螺栓连接。
本实施例的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装方法，能够避免箱型钢柱3构件由于自身长度不足而进行直接拼接对结构受力性能的影响，并且使钢框架结构的连接节点不再使用焊接连接，使得钢框架结构的连接节点在满足节点力学性能的前提下仅使用高强度的螺栓连接，从而避免焊接热对钢框架结构的影响，并且不出现柱构件由于自身长度不足而进行的拼接，其能够简化施工工艺，便于多、高层钢框架装配式施工的实现，大大提高现场装配的速度，更加适用于多、高层钢框架结构。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，所述装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置包括H型钢梁（1），其特征在于，H型钢梁（1）的两端的上部和下部分别与角钢连接件（2）的横向部分连接，上部和下部的角钢连接件（2）的竖向部分设置为对向结构；上部的钢连接件（2）的竖向部分与上层的箱型钢柱（3）顶部的顶板（301）连接，下部的钢连接件（2）的竖向部分与下层的箱型钢柱（3）底部的底板（302）连接。
2.如权利要求1所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）为矩形柱。
3.如权利要求2所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）为正方形。
4.如权利要求1所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）顶部的顶板为矩形板。
5.如权利要求4所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）顶部的顶板正方形。
6.如权利要求1所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）底部的底板为矩形板。
7.如权利要求6所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）底部的底板正方形。
8.如权利要求1所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）顶部的顶板的边角处设置有倒角。
9.如权利要求1所述的装配式H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置，其特征在于，箱型钢柱（3）底部的底板的边角处设置有倒角。
10.如权利要求1-9中任一项所述的H型钢梁与钢柱刚性连接节点装置的安装方法，包括以下步骤：
将H型钢梁（1）的两端的上部和下部分别与角钢连接件（2）的横向部分通过螺栓连接，上部和下部的角钢连接件（2）的竖向部分设置为对向结构；
将上部的钢连接件（2）的竖向部分与上层的箱型钢柱（3）顶部的顶板（301）通过螺栓连接，将下部的钢连接件（2）的竖向部分与下层的箱型钢柱（3）底部的底板（302）通过螺栓连接。
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