CN112282058A - 一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及了一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点。该连接节点包括：上管柱、下管柱、芯筒和横梁；所述下管柱与所述横梁通过第一连接部可拆卸连接；所述上管柱与所述下管柱通过第二连接部可拆卸连接；所述上管柱和所述下管柱内部设置所述芯筒。本发明提供的一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，结构简单，安全可靠，便于拆装；且可避免焊接引起的环境污染、耗时长的问题，大大提高了施工进度。

Description

一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点技术领域。
背景技术
在国家政策的积极推动下，发展装配式钢结构建筑，实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工，必将成为未来中国建筑发展的趋势。箱形钢柱因其两个主轴方向抗弯刚度相等而被广泛应用于钢结构建筑中，然而目前箱形柱全熔透焊缝连接的传统连接技术存在诸多问题，首先是钢结构现场焊接施工效率低和质量差。目前单根箱形柱全熔透焊接两人对焊大约需要4h，施工速度较慢。现场焊接质量很大程度上取决于焊工的水平和现场施工环境，很难保证现场焊接不出现缺陷进而影响建筑施工质量。其次是人工成本高，随着我国“人口红利”的消失，人工成本逐渐增高，经验丰富能够在不同环境下保证焊接质量的工人聘用费用逐渐攀升，钢结构焊接引起的人工成本的增加逐渐受到关注，再加上施工效率较慢引起的项目周期延长带来的隐形成本更加不能忽略。再者是箱形柱全熔透焊接过程中的环境污染，近年来雾霾较为严重，国家大力整治环境污染问题，很多工地都收到雾霾黄色预警禁止焊接的通知，严重影响了钢结构建筑的施工进度，进而提高钢结构建筑工程造价。最后是钢结构焊接节点在地震下破坏严重和现场焊接耐久性差，阪神地震中对钢结构的震害现象进行统计，钢结构的破坏位置主要发生在钢柱和梁柱节点处，大约有50％的角焊缝发生的破坏，有21％的全熔透焊缝发生破坏。由于焊接应力的影响，箱形柱焊接区域残余应力较大，延性较差，在地震中较多的钢柱均发生了角部微隙的扩展，进而导致热影响区母材和焊缝的开裂，并大部分向柱本体延伸，进而导致整个结构处于倒塌或严重破坏的状态。这些问题的存在严重制约建筑产业化升级，阻碍了装配式钢结构的进一步发展。因而，突破钢结构竖向构件无焊接连接的关键技术，研发钢结构箱形柱高效连接新技术，实现钢结构体系的全螺栓连接和高效装配，对促进建筑产业化升级，提高施工效率，减少环境污染，促进生态文明具有重大战略意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，旨在解决现有技术中的焊接方式对焊工熟练度依赖程度高，耗时较长，结构可拆性差，容易污染环境问题的同时实现刚性连接的目的。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其包括：上管柱、下管柱、芯筒和横梁；
所述下管柱与所述横梁通过第一连接部可拆卸连接；
所述上管柱与所述下管柱通过第二连接部可拆卸连接；
所述上管柱和所述下管柱内部设置所述芯筒。
优选的，所述下管柱内部在所述芯筒底部的位置设置有安装隔板，所述上管柱内部在所述芯筒顶部的位置设置有安装隔板。
优选的，所述芯筒由多块加强板合围而成，所述芯筒的横截面为八边形，所述芯筒与所述下管柱焊接成整体。
优选的，所述上管柱及所述芯筒设置单向螺栓孔洞，并通过单向螺栓进行连接。
优选的，所述下管柱上设有短梁段，所述短梁段和所述横梁都包括腹板和设置在所述腹板顶端和底端的翼板，所述短梁段和所述横梁的横截面都呈工字形，所述短梁段和所述横梁的腹板和翼板均开设有固定孔；
所述第一连接部包括第一固定板、第二固定板和第三固定板，所述第一固定板、第二固定板和第三固定板上分别均匀开设有固定孔；
所述横梁腹板与所述短梁段腹板之间通过第三固定板穿设梁腹板螺栓连接；所述横梁翼板与所述短梁段翼板通过第一连接板、第二连接板穿设梁翼缘螺栓相连接。
优选的，所述第二连接部包括设置在所述上管柱下端的上法兰板和设置在所述下管柱上端的下法兰板，上管柱与下管柱通过所述上法兰板和所述下法兰板连接。
优选的，所述上法兰板上和所述下法兰板上设置有加强肋。
所述芯筒与所述上管柱内的安装隔板保持不大于15mm的距离。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明提供的一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，结构简单，安全可靠，便于拆装；且可实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工；
本发明提供的一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，综合运用芯筒、柱座、法兰和螺栓等技术，提出适用于箱形截面柱拼接的芯筒式法兰闭口截面柱连接节点形式，该节点在保证箱形截面竖向构件柱与柱之间连接性能与焊接连接的力学性能接近的基础上，实现了结构的全螺栓连接和高效装配，避免了焊接，有效的提高了施工进度。同时，取消了普通标准柱座与梁下翼缘齐平的法兰板和高强螺栓，解决了下翼缘处法兰突出影响建筑功能和美观的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点的结构示意图；
图2为本发明实施例的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点的分解图；
图3为本发明实施例的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点的主要部分示意图；
图4为图1中所示下管柱的分解图；
图5为芯筒安装到下管柱中的步骤示意图。
其中，1-上法兰板；2-下法兰板；3-安装隔板(上管柱内)；4-单向螺栓；5-法兰螺栓；6-梁翼缘螺栓；7-梁腹板螺栓；8-第一固定板；9-加强肋；10-第二固定板；11-安装隔板(下管柱内)；13-第三固定板。
101-上管柱；102-横梁；103-下管柱；104-短梁段；105-单向螺栓孔洞(上柱壁)；106-上法兰板孔洞；107-横梁上翼缘螺栓孔洞；108-横梁腹板螺栓孔洞；109-横梁下翼缘螺栓孔洞。
12-芯筒；121-宽加强板；122-窄加强板；123-单向螺栓孔洞(芯筒上)。
A-第一连接部；B-第二连接部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1至图5所示，本发明提供了一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，包括上管柱101、下管柱103、芯筒12和横梁102，下管柱103与横梁102通过第一连接部A可拆卸连接；管柱包括上管柱101和下管柱103，上管柱101与下管柱103通过第二连接部B可拆卸连接；为了增强上管柱101和下管柱103的连接强度的，在上管柱101和下管柱103内放置芯筒12。
本发明提供的一种基于土木工程的抗震连接结构，与现有技术相比，结构简单，安全可靠，便于拆装；且可避免焊接引发的环境污染、耗时长的问题，大大提高了施工进度。
在上管柱101内部设置有安装隔板3和下管柱103的内部设置有安装隔板11。
其中，下管柱103内部紧挨芯筒底部的位置设置安装隔板11，上管柱101内部距离芯筒顶部不大于15mm处设置安装隔板3。
具体的，参见图5所述，芯筒由多块加强板合围而成，芯筒的横截面为八边形。本实施例中，芯筒由八块长条状的加强板合围而成，即芯筒的横截面为八边形；芯筒通过焊接方式固定于下管柱103内侧，具体步骤为：1-将四块长条状的加强板(宽加强板121)均匀焊接于下管柱103的内壁上；2-将剩余四块长条状的加强板(窄加强板122)再焊接于步骤1中的相邻加强板之间的下管柱103内壁上；3-将上述八块加强板中相邻的两块之间通过焊接方式固定，使芯筒与下管柱103形成一个整体。
进一步的，下管柱103上设有短梁段104，短梁段104和横梁102都包括腹板和设置在腹板顶端和底端的翼板，短梁段104和横梁102的横截面都呈工字形，短梁段104和横梁102的腹板和翼板均开设有固定孔；第一连接部A包括第一固定板8、第二固定板10和第三固定板13，第一固定板8、第二固定板10和第三固定板13上分别均匀开设有固定孔，这些固定孔分别与横梁102腹板和翼板上的固定孔(横梁上翼缘螺栓孔洞107、横梁下翼缘螺栓孔洞109、横梁腹板螺栓孔洞108)以及短梁段104腹板和翼板上的固定孔对应，通过梁翼缘螺栓6和梁腹板螺栓7穿设固定孔后，将下管柱103与横梁102连接。本实施例中，固定孔成排成列地开设在第一固定板8、第二固定板10和第三固定板13上。
进一步的，横梁102腹板与短梁段104腹板之间通过前后设置的第三固定板13连接；横梁102翼板与短梁段104翼板通过第一连接板8、第二连接板10相连接。
进一步的，第二连接部B包括设置在上管柱101下端的上法兰板1和设置在下管柱103上端的下法兰板2，上管柱101与下管柱103通过上法兰板1和下法兰板2连接。本实施例中，上法兰板1和下法兰板2均通过焊接方式分别固定在上管柱101和下管柱103上；上法兰板1和下法兰板2四周均开设固定孔，且二者通过法兰螺栓固定。
进一步的，芯筒12设置单向螺栓孔洞123，上管柱101对应芯筒12单项螺栓孔洞123的位置设置单向螺栓孔洞105。
进一步的，加强肋9与上法兰板1、下法兰板2、上管柱101及下管柱103焊接成整体。
需要说明的是，本方案中的上管柱101、下管柱103、横梁2和芯筒12等均采用普通强度等级钢材(Q355)或高性能钢材(Q420)。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，其包括：上管柱、下管柱、芯筒和横梁；
所述下管柱与所述横梁通过第一连接部可拆卸连接；
所述上管柱与所述下管柱通过第二连接部可拆卸连接；
所述上管柱和所述下管柱内部设置所述芯筒。
2.根据权利要求1所述的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述下管柱内部在所述芯筒底部的位置设置有安装隔板，所述上管柱内部在所述芯筒顶部的位置设置有安装隔板。
3.根据权利要求1或2所述的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述芯筒由多块加强板合围而成，所述芯筒的横截面为八边形，所述芯筒与所述下管柱焊接成整体。
4.根据权利要求1所述的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述上管柱及所述芯筒设置单向螺栓孔洞，并通过单向螺栓进行连接。
5.根据权利要求1所述的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述下管柱上设有短梁段，所述短梁段和所述横梁都包括腹板和设置在所述腹板顶端和底端的翼板，所述短梁段和所述横梁的横截面都呈工字形，所述短梁段和所述横梁的腹板和翼板均开设有固定孔；
所述第一连接部包括第一固定板、第二固定板和第三固定板，所述第一固定板、第二固定板和第三固定板上分别均匀开设有固定孔；
所述横梁腹板与所述短梁段腹板之间通过第三固定板穿设梁腹板螺栓连接；所述横梁翼板与所述短梁段翼板通过第一连接板、第二连接板穿设梁翼缘螺栓相连接。
6.根据权利要求1所述的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述第二连接部包括设置在所述上管柱下端的上法兰板和设置在所述下管柱上端的下法兰板，上管柱与下管柱通过所述上法兰板和所述下法兰板连接。
7.根据权利要求6中所述的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述上法兰板上和所述下法兰板上设置有加强肋。
8.如权利要求2或3所述的整体式芯筒法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述芯筒与所述上管柱内的安装隔板保持不大于15mm的距离。
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