CN112502294A - 芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点及其连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及装配式钢结构技术领域，具体公开了一种芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点及其连接方法。该连接节点包括：1号管柱、2号管柱、芯筒和节点柱座。其中，1号管柱底部端面设有1号法兰，2号管柱顶部端面具有4号法兰，节点柱座上端设有2号法兰，节点柱座下端设有3法兰；1号法兰与2号法兰、3号法兰与4号法兰能够通过法兰螺栓固定连接；芯筒能够穿设在1号管柱、节点柱座以及2号管柱中。本申请在保证箱形截面竖向构件柱与柱之间连接性能与传统焊接连接的力学性能接近的基础上，采用法兰板和八边形芯筒便于产业化生产，提高了节点的承载力，保证了连接结构的性能，实现了结构的高效装配，极大减少了焊接，有效的加快了施工进度。

Description

芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点及其连接方法
技术领域
本发明涉及装配式钢结构技术领域，尤其涉及芯筒法兰闭口截面柱连接节点技术领域。
背景技术
装配式钢结构符合我国发展现状，现在装配式钢结构中常采用箱形钢柱，传统箱形柱连接为现场全熔透焊接，单根箱形钢柱需两个工人焊接半天完成，施工效率低，焊接所需人工成本较高。研究表明，焊接烟尘中含有20多种有害物质，严重污染环境。在阪神地震中，位于阪神地震区芦屋浜的52栋高层钢结构住宅，有57根钢柱发生水平裂缝破坏，箱形钢柱经工厂加工运到现场后涂装经常遭到破坏，现场涂装的质量又难以保证，多数钢柱焊接连接位置过早锈蚀，节点耐久性堪忧。目前规范中水平构件连接已有相应推荐，而竖向构件还没有一个可靠的连接形式。研发绿色、安全、施工效率高的竖向构件连接形式，构件装配式钢结构体系，解决传统箱形柱焊接存在的问题迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点及其连接方法。
第一方面，本申请提供了一种芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，用于装配式钢结构，其包括：1号管柱、2号管柱、芯筒和节点柱座；
其中，所述1号管柱的下部端面具有1号法兰，所述2号管柱的上部端面具有4号法兰，所述节点柱座的上端面具有2号法兰，所述节点柱座的下端面具有3号法兰；
所述芯筒穿设在1号管柱、节点柱座以及2号管柱中；
所述1号法兰与所述2号法兰通过法兰螺栓固定连接，形成第一连接；
所述3号法兰与所述4号法兰通过法兰螺栓固定连接，形成第二连接。
在某些实施例中，所述1号管柱和/或2号管柱的柱壁内分别设置有安装隔板，所述2号管柱的安装隔板用于将芯筒的下半部分定位在2号管柱内，所述1号管柱的安装隔板用于防止在地震过程中，芯筒脱离1号管柱失效。
在某些实施例中，所述芯筒为八边形芯筒，所述八边形芯筒截面由八块钢板焊接而成，或者所述八边形芯筒由圆管直接冷弯成型，或者所述八边形芯筒采用将八块钢板依次与节点柱座的柱壁焊接的方式与节点柱座形成整体。
在某些实施例中，所述节点柱座通过外伸的梁段用高强度螺栓、连接板与钢梁连接，形成第三连接。
在某些实施例中，所述的1号管柱以及2号管柱为竖向构件柱。
在某些实施例中，若柱壁与芯筒的间隙较大可以选择增设补偿板，补偿板则为厚度1-2mm的薄钢板。
第二方面，本申请提供了一种芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点的连接方法，用于装配式钢结构，该连接方法包括步骤如下：
第1步，2号管柱吊装就位；
第2步，吊装节点柱座，芯筒穿入2号管柱内部，同时对准位于2号管柱上4号法兰上的法兰螺栓孔以及柱座上3号法兰上的法兰螺栓孔，并通过法兰螺栓进行连接；
第3步，1号管柱吊装就位，芯筒穿入1号管柱内部；
第4步，对准位于1号管柱上1号法兰上的法兰螺栓孔以及柱座上2号法兰上的法兰螺栓孔，通过法兰螺栓将1号管柱上1号法兰与节点柱座上的2号法兰固定连接；
第5步，钢梁吊装，并安装钢梁翼缘上的连接板，钢梁与节点柱座上的短梁段通过翼缘上的高强度螺栓与连接板进行连接。
在某些实施例中，第2步中还包括：将八边形芯筒穿设在2号管柱的内壁，并与2号管柱内的安装隔板抵接。
在某些实施例中，第3步中还包括：将八边形芯筒穿设在1号管柱的内壁，并与1号管柱内的安装隔板抵接。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请连接节点，在保证箱形截面竖向构件柱与柱之间连接性能与传统焊接连接的力学性能接近的基础上，采用法兰板和八边形芯筒便于产业化生产，提高了节点的承载力，保证了连接结构的性能，实现了结构的高效装配，极大减少了焊接，有效的加快了施工进度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点一种实施方式的装配状态的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点一种实施方式的部分装配状态的示意图；
图3为本申请实施例提供的八边形芯筒与节点柱座的一种施工的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点连接方法一种实施方式的流程图。
图5为本申请实施例提供的芯筒分离式采用工装单独的加工方法。
图6为本申请实施例提供的芯筒分离式采用圆管冷弯成型的加工方法。
图7为本申请实施例提供的芯筒整体式加工方法。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。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专利和简化描述，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申请的限制。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。
在本申请的描述中，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”、“节点”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申请中的具体含义。
参考图1至图3所示，本申请实施例中提供的芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，包括：1号管柱1、2号管柱9、节点柱座21和八边形芯筒12。应当理解，图示为箱形截面柱，仅为示例性说明，而不是特指箱形截面柱，此本申请实施例的连接结构可以适用于钢管柱、方钢管柱、圆管柱等闭口截面柱。
在本申请实施例中，1号管柱1的下端面具有1号法兰8，节点柱座21的上端面具有2号法兰5，2号管柱9的上端面具有4号法兰16，节点柱座21的下端面具有3号法兰18。1号法兰8与节点柱座21的2号法兰5能够通过多个法兰螺栓4固定连接，形成节点处的第一连接。
在本申请实施例中，八边形芯筒12能够穿设在2号管柱9、节点柱座21和1号管柱1内。4号法兰16与节点柱座21的3号法兰18能够通过多个法兰螺栓4固定连接，形成节点处的第二连接。由八边形芯筒12保证连接结构刚接，增加连接区域的刚度，螺栓拉力得以减小，增强了节点的承载力。
在本申请实施例中，钢梁2能够与节点柱座21上的外伸梁段20通过翼缘高强度螺栓11与连接板13、14进行连接，形成节点处的第三连接。
在某些实施例中，1号管柱1和2号管柱9的柱壁内分别设置有安装隔板3和10，安装隔板10能够将八边形芯筒12的下半部分定位在2号管柱9内，安装隔板3作用则是防止在地震过程中，八边形芯筒12脱离1号管柱1失效。
在某些实施例中，1号管柱1与1号法兰8之间和2号管柱9与4号法兰16之间，设置有多个法兰螺栓4。参考图1和图2所示，多个法兰螺栓4设置在1号管柱1和2号管柱2的外侧，便于施工。法兰螺栓4的数量和大小由1号管柱1和2号管柱9的尺寸决定。法兰螺栓4能够增加刚度，并保护管柱与法兰板之间的焊缝。
在某些实施例中，参考图5所示，八边形芯筒12可由八块钢板焊接而成；参考图6所示，八边形芯筒12也可以由圆管直接冷弯成型；参考图7所示，八边形芯筒12也可以采用将八块钢板依次与节点柱座的柱壁焊接的方式与节点柱座形成整体。
在某些实施例中，1号管柱1和2号管柱9为竖向构件柱。参考图1至图3所示，1号管柱1为上管柱，2号管柱9为下管柱。参考图1、图2所示，1号管柱1设置有安装隔板3，2号管柱9设置有安装隔板10。
在某些实施例中，1号管柱1、2号管柱9和八边形芯筒12，可为普通强度等级钢材(例如Q355等)，或者高性能钢材(例如Q460)。本申请实施例对此不做限定。
在某些实施例中，若柱壁与芯筒的间隙较大可以选择增设补偿板，补偿板则为厚度1-2mm的薄钢板。
图4为本申请实施例提供的芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点连接方法一种实施方式的流程图，如图4所示，连接方法包括第1步至第5步。
第1步，2号管柱9吊装就位。
第2步，吊装节点柱座21，八边形芯筒12穿入2号管柱9内部，同时对准位于2号管柱9上4号法兰16上的法兰螺栓孔17以及柱座21上3号法兰18上的法兰螺栓孔19，并通过法兰螺栓4进行连接。
第3步，1号管柱1吊装就位，八边形芯筒12穿入1号管柱1内部。
第4步，对准位于1号管柱1上1号法兰8上的法兰螺栓孔7以及柱座21上2号法兰5上的法兰螺栓孔15，通过法兰螺栓4将1号管柱1上1号法兰8与节点柱座21上的2号法兰5固定连接。
第5步，钢梁2吊装，并安装钢梁翼缘上的连接板13和14，钢梁2与节点柱座21上的短梁段20通过翼缘上的高强度螺栓11与连接板13、14进行连接。
在某些实施例中，第2步中还包括：将八边形芯筒穿设在2号管柱的内壁，并与2号管柱内的安装隔板抵接。
在某些实施例中，第3步中还包括：将八边形芯筒穿设在1号管柱的内壁，并与1号管柱内的安装隔板抵接。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：该连接结构，在保证箱形截面竖向构件柱与柱之间连接性能与传统焊接连接的力学性能接近的基础上，采用法兰板和八边形芯筒便于产业化生产，提高了节点的承载力，保证了连接结构的性能，实现了结构的高效装配，极大减少了焊接，有效的加快了施工进度。并且通过设置单向螺栓孔，在一定程度上降低了八边形芯筒和柱壁的加工精度要求。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，用于装配式钢结构，其特征在于，其包括：1号管柱、2号管柱、芯筒和节点柱座；
其中，所述1号管柱的下部端面具有1号法兰，所述2号管柱的上部端面具有4号法兰，所述节点柱座的上端面具有2号法兰，所述节点柱座的下端面具有3号法兰；
所述芯筒穿设在1号管柱、节点柱座以及2号管柱中；
所述1号法兰与所述2号法兰通过法兰螺栓固定连接，形成第一连接；
所述3号法兰与所述4号法兰通过法兰螺栓固定连接，形成第二连接。
2.根据权利要求1所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述1号管柱和/或2号管柱的柱壁内分别设置有安装隔板，所述2号管柱的安装隔板用于将芯筒的下半部分定位在2号管柱内，所述1号管柱的安装隔板用于防止在地震过程中，芯筒脱离1号管柱失效。
3.根据权利要求1或2所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述芯筒为八边形芯筒，所述八边形芯筒截面由八块钢板焊接而成，或者所述八边形芯筒由圆管直接冷弯成型，或者所述八边形芯筒采用将八块钢板依次与节点柱座的柱壁焊接的方式与节点柱座形成整体。
4.根据权利要求1或2所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述节点柱座通过外伸的梁段用高强度螺栓、连接板与钢梁连接，形成第三连接。
5.根据权利要求1或2所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，所述的1号管柱以及2号管柱为竖向构件柱。
6.根据权利要求1或2所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点，其特征在于，当芯筒与柱壁存在间隙时，所述芯筒外部需增设补偿板。
7.一种如权利要求1-6中任一权利要求所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点的连接方法，其特征在于，其包括步骤如下：
第1步，2号管柱吊装就位；
第2步，吊装节点柱座，芯筒穿入2号管柱内部，同时对准位于2号管柱上4号法兰上的法兰螺栓孔以及柱座上3号法兰上的法兰螺栓孔，并通过法兰螺栓进行连接；
第3步，1号管柱吊装就位，芯筒穿入1号管柱内部；
第4步，对准位于1号管柱上1号法兰上的法兰螺栓孔以及柱座上2号法兰上的法兰螺栓孔，通过法兰螺栓将1号管柱上1号法兰与节点柱座上的2号法兰固定连接；
第5步，钢梁吊装，并安装钢梁翼缘上的连接板，钢梁与节点柱座上的短梁段通过翼缘上的高强度螺栓与连接板进行连接。
8.如权利要求7所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点的连接方法，其特征在于，所述第2步中还包括：将八边形芯筒穿设在2号管柱的内壁，并与2号管柱内的安装隔板抵接。
9.如权利要求7所述芯筒式双法兰闭口截面柱连接节点的连接方法，其特征在于，所述第3步中还包括：将八边形芯筒穿设在1号管柱的内壁，并与1号管柱内的安装隔板抵接。
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