CN114753561B - 一种转换节点、转换体系及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转换节点、转换体系及使用方法，涉及建筑工程技术领域，解决了现有转换节点设计难度大、成本高、适用性差的问题，降低了使用困难度及使用成本，具体方案如下：包括固定设置在十字型钢骨顶部的封口板，所述封口板的顶部固定设有过渡段，所述过渡段由连接件和盖板组成，所述连接件位于封口板的顶部，所述盖板的底部与连接件的顶部固定连接，盖板的顶部与圆钢管柱固定连接，所述连接件设有倾斜设置的翼板，用于十字型钢骨与圆钢管柱的截面转换。

Description

一种转换节点、转换体系及使用方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别是涉及一种转换节点、转换体系及使用方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

底部钢-混凝土组合结构中的框架柱，为方便与混凝土梁或型钢混凝土梁连接，一般采用十字型钢骨，顶部钢结构的框架柱，为了建筑完成效果，顶部钢结构多采用圆钢管柱，从结构受力角度来讲，此转换节点相当于顶部钢结构的刚接柱脚，要求其不仅要与底部十字钢骨和顶部圆钢管可靠连接，以保证十字型钢柱和圆钢管柱之间传力有效路径，还对其自身强度，刚度和可靠性也有较高要求，以实现结构设计中强节点弱构件的设计原则。

发明人发现，现有的转换节点多为整体铸钢节点，其缺点为：1、铸钢节点需单独订做模具，成本较高，工期较长；2、铸钢节点的内部缺陷不可控，需要通过数值模拟和实体节点试验的方法来验证铸钢节点的可靠性，增加了成本和工期；3、铸钢节点的设计精度高，难点较大，对一般结构设计人来说，存在门槛高适用性较低的问题；4、铸钢节点钢材强度及刚度与构件母材一般存在差异，对结构整体的抗震设计分析的准确性造成一定的影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种转换节点、转换体系及使用方法，该转换节点能够完成十字型钢骨与圆钢管柱的截面转换，使得两种截面过渡均匀简洁，同时可保证过渡段的组合截面惯性矩远大于圆钢管柱，保证柱脚节点的安全可靠，解决了现有转换节点设计难度大、成本高、适用性差的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种转换节点，包括固定设置在十字型钢骨顶部的封口板，所述封口板的顶部固定设有过渡段，所述过渡段由连接件和盖板组成，所述连接件位于封口板的顶部，所述盖板的底部与连接件的顶部固定连接，盖板的顶部与圆钢管柱固定连接，所述连接件设有倾斜设置的翼板，用于十字型钢骨与圆钢管柱的截面转换。

作为进一步的实现方式，所述十字型钢骨由第一腹板和第一翼板构成，所述第一腹板为十字形结构，第一腹板的四个端部均固定设有一个竖向的第一翼板，两相邻第一翼板之间通过封口板固定连接，所述封口板的顶部与连接件固定连接。

作为进一步的实现方式，所述封口板位于十字型钢骨的内部，所述封口板的顶部与十字型钢骨的顶部平齐，封口板的面积与十字型钢骨内部空间面积相同。

作为进一步的实现方式，所述封口板的底部设有十字形安装缝，用于第一腹板的安装；所述封口板位于两相邻第一翼板之间的边上固定设有凸起部，所述凸起部的两端均为朝向凸起部中心倾斜的斜面，用于两相邻第一翼板的固定连接。

作为进一步的实现方式，所述连接件设有十字形的第二腹板，所述第二腹板的四个端部均为朝向第二腹板中心倾斜的斜面，第二腹板的四个端部分别固定设有一个倾斜的第二翼板，第二翼板的上下两端分别与第二腹板的上下两端平齐。

作为进一步的实现方式，所述第二腹板底部的尺寸与第一腹板的横截面尺寸相同，所述第二翼板的厚度以及长度相对应的与第一翼板的厚度、长度相同。

作为进一步的实现方式，两相邻的第二翼板之间通过倾斜的第三翼板连接，所述第三翼板的上下两端分别与第二翼板的上下两端平齐。

作为进一步的实现方式，所述盖板的面积与连接件顶部横截面面积相同，圆钢管柱的底部外圆为盖板的内切圆。

第二方面，本发明基于上述一种转换节点，还提供了一种转换体系，包括十字型钢骨和圆钢管柱，所述十字型钢骨的顶部固定设有封口板，封口板的顶部固定设有连接件，所述连接件的顶部固定设有盖板，所述圆钢管柱固定设置在盖板的顶部。

第三方面，本发明基于上述一种转换节点，还提供了一种转换节点的使用方法，具体如下：先将十字型钢骨的顶部与封口板固定连接，并将第二腹板焊接在封口板的顶部；

然后将盖板焊接在第二腹板的顶部，保证盖板的水平度，盖板焊接完成后进行第二翼板的焊接，当第二翼板焊接完成后进行第三翼板的焊接；

当第二翼板和第三翼板焊接完成后进行圆钢管柱的焊接；

组装完成后，绑扎钢筋并浇筑混凝土。

上述本发明的有益效果如下：

(1)本发明设置了过渡段，连接件利用斜向设置的翼板实现十字型钢骨与圆钢管柱的截面转换，使得两种截面过渡均匀简洁，并利用盖板扩大了圆钢管柱与斜向设置翼板的接触面积，提高了连接强度，可保证过渡段的组合截面惯性矩远大于圆钢管柱，保证柱脚节点的安全可靠。

(2)本发明过渡段仅通过简单的钢板组合即可完成十字型钢骨与圆钢管柱的截面转换，大大降低了设计难度及安装难度，提高了适用性，降低了使用成本。

(3)本发明截面转换在型钢柱顶部完成，避免了底部梁内钢筋与钢骨的冲突。

(4)本发明封口板设有凸起部，能够利用凸起部将十字型钢骨上相邻的翼板进行连接，在提高十字型钢骨整体强度的同时，还增加了十字型钢骨顶部与连接件的接触面积，保证了连接件的安装强度和稳定性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种转换节点的整体结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的十字型钢骨的结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的圆钢管柱的结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的封口板的结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的连接件的结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的盖板的结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的转换节点的使用状态示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、十字型钢骨；2、圆钢管柱；3、封口板；4、连接件；5、盖板；6、第一腹板；7、第一翼板；8、安装缝；9、凸起部；10、第二腹板；11、第二翼板；12、第三翼板；13、外部钢筋混凝土保护。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，现有的整体铸钢节点存在着使用成本较高，工期较长；内部缺陷不可控，增加成本和工期；设计精度高，难点较大，存在门槛高适用性较低的问题；强度及刚度与构件母材一般存在差异，对结构整体的抗震设计分析的准确性造成一定的影响的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种转换节点、转换体系及使用方法。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图6所示，提出一种转换节点，包括，封口板3以及过渡段，其中，过渡段包括盖板5和连接件4。

封口板3固定设置在十字型钢骨1的顶部，以增加十字型钢骨1顶部与过渡段的接触面积，提高过渡段的安装稳定性及支撑强度；封口板3的顶部固定设有连接件4，连接件4起到连接过渡的作用，提高十字型钢骨1与圆钢管柱2的连接强度及稳定性。

圆钢管柱2固定设置在连接件4的顶部，圆钢管柱2与连接件4之间通过盖板5固定连接，盖板5使得连接件4与圆钢管柱2之间的接触面积最大化，以提高连接件4与其顶部圆钢管柱2之间的连接强度及连接稳定性。

其中，十字型钢骨1、圆钢管柱2、封口板3、连接板4以及盖板5均为铸钢材质，相邻结构之间通过焊接的方式固定连接。

具体如图2所示，十字型钢骨1由第一腹板6和第一翼板7构成，第一腹板6为十字形结构，第一腹板6可由四块尺寸相同的钢板焊接而成，或是一体成型获得。

第一腹板6的四个端部均固定设有一个第一翼板7，第一翼板7为矩形板材结构，第一翼板7竖向设置，通过焊接的方式与第一腹板6固定连接，两相邻第一翼板7之间不接触，以减小十字型钢骨1的体积，大大减小了十字型钢骨1的整体重量，降低了安装困难性和使用成本，第一腹板6和第一翼板7均为钢板材质。

十字型钢骨1的顶部通过焊接的方式与封口板3固定连接，封口板3设有四个，封口板3为五边形结构，四个封口板3共同组合形成八边形结构。

封口板3设置在第一腹板6和第一翼板7所围合成的安装空间内，用于将第一腹板6与第一翼板7进行连接，提高十字型钢骨1整体强度的同时，增加十字型钢骨1顶部的面积，以提高过渡段的安装稳定性和安装强度。

具体的，第一腹板6和第一翼板7之间形成四个不封闭的安装空间，单个封口板3固定设置在一个安装空间内，封口板3的面积与安装空间的面积相同，以将十字型钢骨1底部进行封堵。

由于两相邻第一翼板7之间不进行连接，为了进一步提高第一翼板7的安装强度，封口板3位于两相邻第一翼板7之间的边上固定设有凸起部9，凸起部9的两端均为朝向凸起部9中心倾斜的斜面，凸起部9两端斜面的角度根据第一翼板7的位置进行确定，能够使得凸起部9与其两侧的第一翼板7紧密接触，从而利用凸起部9将两相邻的第一翼板7进行连接，以提高其连接强度，进而提高十字型钢骨1的整体强度。

可以理解的是，封口板3的厚度可以是任意厚度，具体厚度根据设计要求进行确定，只要能够保证连接强度的同时，最大的降低使用成本即可，这里不做过多的限制。

可以理解的是，封口板3也可以为整体结构，如图4所示，封口板3整体为八边形结构，封口板3的整体面积与十字型钢骨1内部空间的面积相同，此时，为了便于封口板3与十字型钢骨1的连接，封口板3的底面设有十字形的安装缝8，第一腹板6可放置在安装缝8内并与安装缝8贴合，通过封口板3对十字型钢骨1的顶部进行封口，此时，十字型钢骨1的顶部与封口板3的顶部平齐(即第一腹板6的顶部略低于第一翼板7的顶部，利用封口板3实现十字型钢骨1顶部的平齐)，整体结构式的封口板3也设有凸起部9，用于连接相邻的第一翼板7。

如图5所示，连接件4由第二腹板10和第二翼板11组成，其中第二腹板10同样为十字形结构，第二腹板10的四个端部均具有朝向第二腹板10中心倾斜的斜面。

第二腹板10底部的尺寸与第一腹板6的横截面尺寸相同，当连接件4与十字型钢骨1进行连接时，第二腹板10的底部与第一腹板6的顶部完全接触并进行焊接固定，此时封口板3起到扩大接触面积的作用，以避免第一腹板6与第二腹板10未对齐，提高了安装速度；第二腹板10顶部的尺寸与圆钢管柱2的外圆直径相同。

可以理解的是，第二腹板10端部斜面的倾斜角度根据第二腹板10顶部与底部之间的高度距离进行确定，这里不做过多的限制。

第二翼板11为矩形板结构，第二翼板11设有四个，分别固定设置在第二腹板10的四个端部，第二翼板11的顶部以及底部相对应的与第二腹板10的顶部、底部平齐，由于第二腹板10的四个端部为斜面结构，因此第二翼板11是倾斜固定在第二腹板10上的，水平倾斜距离为第一翼板7外边至圆钢管柱2外圆的距离，此时，四个第二翼板11均朝向第二腹板10的中心倾斜，即，第二翼板11的顶部相对于第二翼板11的底部更加靠近于第二腹板10的中心。

第二翼板11的厚度以及长度相对应的与第一翼板7的厚度、长度相同，焊接完成后可有效保证第一翼板7与第二翼板11的连接稳定性及连接强度。

还设有第三翼板12，第三翼板12为等腰梯形板结构，第三翼板12底部宽度为两相邻第二翼板11底部之间的距离，第三翼板12顶部宽度为两相邻第二翼板11顶部之间的距离，第三翼板12也设有四个，两个相邻的第二翼板11之间通过一个第三翼板12连接，第三翼板12的腰长与第二翼板11的宽度相同，当所有的第二翼板11和第三翼板12固定连接后，第二翼板11与第三翼板12的顶部及底部均是平齐的，以保证安装在其顶部的圆钢管柱2不出现倾斜现象。

连接件4的顶部固定设有一个盖板5，如图6所示，盖板5为八边形板结构，盖板5的面积与连接件4顶部横截面面积相同，即，盖板5各边的长度分别与其对应连接的第二翼板11或第三翼板12顶部的长度相同。

盖板5的面积由其顶部的圆钢管柱2的外圆直径确定，需要保证盖板5的顶部与圆钢管柱2的底部完全接触，最优为盖板5与圆钢管柱2的关系为外切，此时圆钢管柱2的底部外圆为内切圆，即，圆钢管柱2的底部外圆与盖板5内并与盖板5的各边相切，这样在保证支撑稳定性的同时，还使得盖板5的尺寸尽可能的减小，大大降低了使用成本。

盖板5的厚度以及连接件4的高度需要根据十字型钢骨1与圆钢管柱2之间的距离进行确定，由于十字型钢骨1与圆钢管柱2之间的距离h为1～2倍圆钢管柱2的外圆直径，因此，盖板5的厚度与连接件4的高度之和为1～2倍圆钢管柱2的外圆直径。

通过连接件4和盖板5实现十字型钢骨1与圆钢管柱2的截面转换，使得两种截面过渡均匀简洁，同时可保证安装缝的组合截面惯性矩远大于圆钢管柱2，保证柱脚节点的安全可靠。

实施例2

本申请的另一典型实施例中，提供了一种转换体系，利用了如实施例1所述的一种转换节点，包括，十字型钢骨1和圆钢管柱2，十字型钢骨1由第一腹板6和第一翼板7构成，第一腹板6为十字形结构，第一腹板6可由四块尺寸相同的钢板焊接而成，或是一体成型获得。

十字型钢骨1的顶部固定设有封口板3，以增加十字型钢骨1顶部的安装面积，提高十字型钢骨1的安装稳定性及支撑强度；封口板3的顶部固定设有连接件4，连接件4起到连接过渡的作用，提高十字型钢骨1与圆钢管柱2的连接强度及稳定性。

连接件4的顶部固定设有盖板5，圆钢管柱2固定设置在盖板5的顶部，盖板5使得连接件4与圆钢管柱2之间的接触面积最大化，以提高连接件4与其顶部圆钢管柱2之间的连接强度及连接稳定性。

其中，连接件4的底部尺寸与十字型钢骨1顶部的尺寸相同，连接件4顶部横截面的面积与盖板5的面积相同，圆钢管柱2的底部外圆与盖板5内并与盖板5的各边相切。

通过连接件4和盖板5实现十字型钢骨1与圆钢管柱2的截面转换，使得两种截面过渡均匀简洁，同时可保证安装缝的组合截面惯性矩远大于圆钢管柱2，保证柱脚节点的安全可靠。

实施例3

本申请的另一典型实施例中，如图7所示，提供如实施例1所述的一种转换节点的使用方法，具体过程如下：

将十字型钢骨1的顶部与封口板3固定连接，并在封口板3的顶部固定设置连接件4，将盖板5固定设置在连接件4的顶部，然后将圆钢管柱2固定设置在盖板5的顶部，使得圆钢管柱2的外圆与盖板5的各边相切。

具体的，为了保证焊接质量，安装顺序应为，先将封口板3焊接在十字型钢骨1的顶部，并将第二腹板10焊接在封口板3的顶部；

然后将盖板5焊接在第二腹板10的顶部，保证盖板5的水平度，盖板5焊接完成后进行第二翼板11的焊接，当第二翼板11焊接完成后进行第三翼板12的焊接，保证了第二翼板11和第三翼板12的上下两端能够与封口板3和盖板5紧密接触，保证了连接强度；

当第二翼板11和第三翼板12焊接完成后进行圆钢管柱2的焊接。

需要注意的是，为了控制圆钢管柱2的安装垂直度，转换节点在进行安装时应进行垂直度的测量并校正调整安装精度。

当组装完成后，绑扎钢筋并浇筑混凝土，其中，外部钢筋混凝土保护13的高度不应低于盖板5，纵向钢筋可与底部型钢柱的纵向钢筋相同，箍筋可按框架柱抗震等级的要求配置，混凝土至十字型钢骨1的最小距离不应小于200mm。

底部十字型钢骨1的混凝土截面及外部钢筋混凝土保护截面可为矩形或圆形。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种转换节点，其特征在于，包括固定设置在十字型钢骨顶部的封口板，所述封口板的顶部固定设有过渡段，所述过渡段由连接件和盖板组成，所述连接件位于封口板的顶部，所述盖板的底部与连接件的顶部固定连接，盖板的顶部与圆钢管柱固定连接，所述连接件设有倾斜设置的翼板，用于十字型钢骨与圆钢管柱的截面转换；

所述十字型钢骨由第一腹板和第一翼板构成，所述第一腹板为十字形结构，第一腹板的四个端部均固定设有一个竖向的第一翼板，两相邻第一翼板之间通过封口板固定连接，所述封口板的顶部与连接件固定连接；

所述封口板位于十字型钢骨的内部，所述封口板的顶部与十字型钢骨的顶部平齐，封口板的面积与十字型钢骨内部空间面积相同；

所述封口板的底部设有十字形安装缝，用于第一腹板的安装；所述封口板位于两相邻第一翼板之间的边上固定设有凸起部，所述凸起部的两端均为朝向凸起部中心倾斜的斜面，用于两相邻第一翼板的固定连接；

所述盖板的面积与连接件顶部横截面面积相同，圆钢管柱的底部外圆为盖板的内切圆。

2.根据权利要求1所述的一种转换节点，其特征在于，所述连接件设有十字形的第二腹板，所述第二腹板的四个端部均为朝向第二腹板中心倾斜的斜面，第二腹板的四个端部分别固定设有一个倾斜的第二翼板，第二翼板的上下两端分别与第二腹板的上下两端平齐。

3.根据权利要求2所述的一种转换节点，其特征在于，所述第二腹板底部的尺寸与第一腹板的横截面尺寸相同，所述第二翼板的厚度以及长度相对应的与第一翼板的厚度、长度相同。

4.根据权利要求2所述的一种转换节点，其特征在于，两相邻的第二翼板之间通过倾斜的第三翼板连接，所述第三翼板的上下两端分别与第二翼板的上下两端平齐。

5.一种转换体系，其特征在于，利用如权利要求1-4任一项所述的一种转换节点，包括十字型钢骨和圆钢管柱，所述十字型钢骨的顶部固定设有封口板，封口板的顶部固定设有连接件，所述连接件的顶部固定设有盖板，所述圆钢管柱固定设置在盖板的顶部。

6.一种使用方法，其特征在于，利用如权利要求1-4任一项所述的一种转换节点，具体如下：

先将十字型钢骨的顶部与封口板固定连接，并将第二腹板焊接在封口板的顶部；

然后将盖板焊接在第二腹板的顶部，保证盖板的水平度，盖板焊接完成后进行第二翼板的焊接，当第二翼板焊接完成后进行第三翼板的焊接；

当第二翼板和第三翼板焊接完成后进行圆钢管柱的焊接；

组装完成后，绑扎钢筋并浇筑混凝土。