CN115262779B - 装配式钢结构连接件、连接节点及连接节点施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种装配式钢结构连接件、连接节点及连接节点施工方法，用于钢柱和钢梁的连接，该连接件包括防脱部以及承接部，所述防脱部包括上板组件以及下板组件，所述上板组件底部为一横板，所述横板具有一体化的L形折板，所述承接部包括一向内凹陷的承接板，所述承接板的底部具有竖板，所述横板、下板组件以及承接板通过螺栓用于与钢梁安装固定，所述L形折板、下板组件以及竖板通过螺栓用于与钢柱安装固定。本发明，可以缓冲钢梁上部拉拔力，从而避免钢梁上部脱离钢柱，从而实现钢梁和钢柱之间可以进行大幅度的相对晃动，进一步降低倒塌概率，保证建筑内部人员的生命安全。

Description

装配式钢结构连接件、连接节点及连接节点施工方法

技术领域

本发明涉及建筑钢结构技术领域，具体为一种装配式钢结构连接件、连接节点及连接节点施工方法。

背景技术

钢结构由于其具有的轻质高强，材质均匀，施工安装便捷，建设周期短等优点被广泛应用于高层建筑、大跨建筑和工业建筑等，是目前应用非常广泛的建筑结构形式之一。抗震性是钢结构建筑的优势之一，所以，对于钢结构建筑结构的抗震性能要求较高，尤其是高层和超高层建筑的抗震问题更为突出。采用装配式进行钢结构建筑的构件是未来的趋势，所谓的装配式是指，所有的焊接工序尽量在工厂中完成，在施工现场进行装配施工，尽量避免现场焊接施工。钢结构的梁柱节点是钢结构设计中的关键问题之一，梁柱节点不但要在钢梁和钢柱或型钢组合柱两种构件之间可靠传递弯矩、拉拔力和剪力。梁柱节点处一般采用焊接连接或全栓接，以上常用的连接方法和构造难以确保节点处具有可控的变形耗能能力。以焊接为例，由于焊缝本身的塑性变形能力较差，极易导致节点处变形不足，使节点处过早发生断裂破坏。为减少焊缝，装配式钢结构还常用全栓接节点。全栓接节点是将钢梁的上下翼缘用连接件（T形或L形）与钢柱相连。节点的特点是现场无需焊接，全部使用高强螺栓连接。连接件与钢柱之间为刚性连接，但由于撬力作用，上部的连接件（T形或L形）与钢柱翼缘的连接螺栓容易受拉破坏，在钢梁受弯产生塑性前，连接件就与柱翼缘脱开。

基于此，授权公告号CN107460958B提出的装配式钢结构连接件、连接节点及连接节点施工方法（以下简称“该方案”），装配式钢结构连接件，用于钢柱和钢梁的连接，其中连接件包括板簧板、顶板和底板，板簧板由自上而下的平板部、安装部和弹性支撑部三部分组成，所述板簧板为整体冲压成型并经过热处理的板簧用钢材质，叠加于所述平板部上方的顶板，叠加于所述平板部下方的底板；且在所述平板部、顶板和底板上设置有螺栓孔。所述“几”字形结构与钢柱之间形成第四安装空间，在第四空间内安装橡胶块。该“该方案”的抗震节点可以在不同地震强度的情况下，利用几字形构造和橡胶块的弹性形变，将原有的刚性连接变成活动连接，由于活动连接具有更抗震性能，所以“该方案”节点的抗震性能更加突出。

“该方案”在中震情况下，连接件上部的高强螺栓部位受到拉拔力的作用明显，这将会使连接件对钢梁进行拉拔，而这种拉拔有导致连接处的钢梁被撕裂的风险；而在在大震作用下，虽然“几”字形结构及其中的橡胶块发生较大的形变，甚至会发生、压扁，此时，在“几”字形结构出现空间，可以满足钢梁在水平方向上的延伸，给钢梁变形留出了充分的空间，钢梁和钢柱之间可以进行大幅度的相对晃动，但是由于第四安装空间对应的板簧板是一个实体的板，而钢梁的挤压在“几”字形结构压扁使得“几”字形结构无法进一步挤压时，由于存在挤压作用力，将存在钢梁对钢柱的挤压从而导致二者同时或其中之一遭到更为严重的损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式钢结构连接件、连接节点及连接节点施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种装配式钢结构连接件，用于钢柱和钢梁的连接，该连接件包括防脱部以及承接部，所述防脱部包括上板组件以及下板组件，所述上板组件底部为一横板，所述横板具有一体化的L形折板，所述承接部包括一向内凹陷的承接板，所述承接板的底部具有竖板，所述横板、下板组件以及承接板通过螺栓用于与钢梁安装固定，所述L形折板、下板组件以及竖板通过螺栓用于与钢柱安装固定。

优选的，所述防脱部还包括拉杆组件，该拉杆组件包括一螺纹杆以及椭圆形的吊环，所述吊环固定在螺纹杆的一端，所述螺纹杆用于与钢梁安装固定，所述钢柱的内部开设有用于缓冲吊环的避让槽。

优选的，所述承接板上安装有两个对称的侧板，两个侧板与承接板之间形成一个用于放置橡胶块的容纳槽，位于容纳槽两侧的承接板上配备有垫块。

优选的，所述承接部还包括开设在钢柱上、位置靠近承接板用于缓冲钢梁梁翼缘的缓冲槽。

优选的，所述承接板与垫块、钢梁以及钢柱之间形成一个类似于三角形空间。

优选的，所述缓冲槽的开口高度比钢梁的梁翼缘厚度略大。

优选的，所述下板组件呈L形，长度相较上板组件长。

优选的，所述钢梁与钢柱之间相对安装固定后具有第一间隙，所述拉杆组件与钢梁之间相对安装固定后，所述吊环与避让槽之间具有第二间隙。

为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：

一种装配式钢结构梁柱连接节点，位于水平钢梁和竖直钢柱节点位置，包括钢柱、钢梁和连接件，其特征在于，所述钢柱是由柱翼缘和柱腹板组成的H形焊接钢构件，所述钢梁是由梁翼缘和梁腹板组成的H形焊接钢构件，该连接件包括防脱部以及承接部，所述防脱部包括上板组件以及下板组件，所述上板组件底部为一横板，所述横板具有一体化的L形折板，所述承接部包括一向内凹陷的承接板，所述承接板的底部具有竖板，所述横板、下板组件以及承接板通过螺栓用于与钢梁安装固定，所述L形折板、下板组件以及竖板通过螺栓用于与钢柱安装固定，所述钢柱上且对应连接件处焊接有加强肋。

为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：

一种装配式钢结构梁柱连接节点的施工方法，首先将钢柱安装到位，在钢柱上且对应连接件处焊接有加强肋，先将橡胶块放置在容纳槽中，然后钢梁两端分别与一个连接件安装，并使用螺栓进行连接，然后，整体吊装钢梁，将两端的连接件安装到钢柱的柱翼缘上，最后将拉杆组件穿过避让槽与钢梁之间相对安装固定，完成固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，由于承接板受压，位于容纳槽内的橡胶块发生弹性形变，吸收了大部分的能量，实现减震的目的，同时由于承接板是向内凹陷的，所以在其受压时，承接板可以进一步向内凹弯曲，从而吸收受压的部分能量，与橡胶块同时作用，起到辅助的作用，实现减震的效果更好。

本发明，承接板采用内凹，而且形成了三角形空间，完全能够满足钢梁底部挤压所需要的避让空间，从而可以避免对钢柱的直接挤压。由于存在三角形空间，利用三角形的稳定性可以满足钢柱和钢梁的抗震性，而且也能确保二者的稳固性。

本发明，通过设置缓冲槽，由于钢梁底部挤压钢柱时，其与钢柱角度发生倾斜，通过缓冲槽能够使钢梁底部（部分）插入，实现缓冲钢梁与钢柱之间的挤压力的目的。

本发明，吊环与柱翼缘之间不接触，具有一定的第二间隙，而与吊环相对的柱翼缘上开设有一个避让槽，从而在钢梁上部与钢柱脱离过程中，吊环逐渐被拉向避让槽，最终进入避让槽与避让槽配合从而减缓钢梁下榻，此过程中，通过吊环运动避让槽的间距，从而可以缓冲钢梁上部拉拔力，从而避免钢梁上部脱离钢柱，从而实现钢梁和钢柱之间可以进行大幅度的相对晃动，进一步降低倒塌概率，保证建筑内部人员的生命安全。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明连接件以及与钢柱、钢梁安装配合示意图；

图3为本发明钢柱与钢梁安装后侧视示意图；

图4为本发明图3中A处放大结构示意图。

图中： 1钢柱、2钢梁、3加强肋、4防脱部、5上板组件、6下板组件、7横板、8 L形折板、9承接板、10侧板、11橡胶块、12吊环、13第一间隙、14避让槽、15缓冲槽、16垫块、17承接部、18竖板、19螺纹杆、20容纳槽、21连接件、22三角形空间、23螺栓、24第二间隙、25柱翼缘、26柱腹板、27梁腹板、28梁翼缘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。

实施例

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：

一种装配式钢结构梁柱连接节点，位于水平钢梁和竖直钢柱节点位置，包括钢柱1、钢梁2和连接件21，所述钢柱1是由柱翼缘25和柱腹板26组成的H形焊接钢构件，所述钢梁2是由梁翼缘28和梁腹板27组成的H形焊接钢构件，并且钢柱1、钢梁2上开设有螺栓孔，该连接件21包括防脱部4以及承接部17，所述防脱部4包括上板组件5以及下板组件6，所述上板组件5底部为一横板7，所述横板7具有一体化的L形折板8，所述承接部17包括一向内凹陷的承接板9，所述承接板9的底部具有竖板18，所述横板7、下板组件6以及承接板9通过螺栓23用于与钢梁2安装固定，所述L形折板8、下板组件6以及竖板18通过螺栓23用于与钢柱1安装固定，所述钢柱1上且对应连接件21处焊接有加强肋3。

本发明，钢柱1以工字钢立柱为例进行说明，钢梁2以工字钢钢梁为例进行说明。钢柱1，采用厚度为2-5厘米的钢板裁剪、焊接形成，焊接后，整体是由柱翼缘25和柱腹板26组成的H形结构，为焊接件。钢梁2，采用厚度为1-3厘米的钢板裁剪、焊接形成，焊接后，由梁翼缘28和梁腹板27组成的H形，为焊接件。钢柱和钢梁作为不同的部件，分别在工厂车间内采用全焊接连接，然后运输至施工现场进行装配式施工作业，并在钢梁和钢柱上构件装配构造。

其中，钢柱1及在钢柱上的构造在工厂中进行成型，具有较高的加工精度。钢梁2及在钢梁上的构造在工厂中进行成型，具有较高的加工精度。在钢柱1的安装点位置，焊接横向的加强肋3，形成局部强化，可以保证更高的抗压能力。

本发明，防脱部4采用上板组件5以及下板组件6，整体呈阶/楼梯状，其中：下板组件6为L形，在钢梁2与钢柱1的安装时，首先可以先将下板组件6通过螺栓23固定到柱翼缘25上。然后上板组件5的底部是横板7，通过螺栓23贯穿该横板7与梁翼缘28可以将整个上板组件5安装固定在钢梁2上。横板7的一侧具有一体化的L形折板8，通过螺栓23贯穿该L形折板8以及柱翼缘25可以实现与钢柱1的安装固定。

本发明，在安装下板组件6后，先对承接部17进行安装，具体的是，由于承接部17包括承接板9以及与其一体化的竖板18。竖板18通过螺栓23贯穿该竖板18以及柱翼缘25可以实现与钢柱1的安装固定。然后待钢梁2安装时，再通过螺栓23与承接板9配合从而实现安装。

本发明，防脱部4还包括拉杆组件，该拉杆组件包括一螺纹杆19以及椭圆形的吊环12，所述吊环12固定在螺纹杆19的一端，所述螺纹杆19用于与钢梁2安装固定，所述钢柱1的内部开设有用于缓冲吊环12的避让槽14，所述钢梁2与钢柱1之间相对安装固定后具有第一间隙13，所述拉杆组件与钢梁2之间相对安装固定后，所述吊环12与避让槽14之间具有第二间隙24。

本发明，所述承接板9上安装有两个对称的侧板10，两个侧板10与承接板9之间形成一个用于放置橡胶块11的容纳槽20，位于容纳槽20两侧的承接板9上配备有垫块16，所述承接板9与垫块16、钢梁2以及钢柱1之间形成一个（类似的）三角形空间22。

具体的，所述承接部17还包括开设在钢柱1上、位置靠近承接板9用于缓冲钢梁2梁翼缘的缓冲槽15，所述缓冲槽15的开口高度比钢梁2的梁翼缘厚度略大。

具体的，所述下板组件6呈L形，长度相较上板组件5长。

本发明，在钢梁2与钢柱1相对安装固定后，在小震情况下，钢梁2、钢柱1、本抗震节点钢材本身的延展性以及预留的第一间隙13，可以保证整体结构不被破坏。

本发明，在中震情况下，连接件21上部的螺栓23部位受到拉拔力的作用明显，连接件21下部受到挤压力明显，具体来说是防脱部4受到拉拔力的作用明显，承接部17受到挤压力明显。此时由于承接板9受压，位于容纳槽20内的橡胶块11发生弹性形变，吸收了大部分的能量，实现减震的目的，同时由于承接板9是向内凹陷的，所以在其受压时，承接板9可以进一步向内凹弯曲，从而吸收受压的部分能量，与橡胶块11同时作用，起到辅助的作用，实现减震的效果更好。

本发明，在大震作用下，防脱部4和承接部17都会发生较大的形变，钢梁2底部甚至会发生“压扁”现象。此时，由于第一间隙13以及三角形空间22可以满足钢梁在水平方向上的延伸，给钢梁变形留出了充分的空间，钢梁2和钢柱1之间可以进行大幅度的相对晃动，但是不会倒塌，保证建筑内部人员的生命安全。而且相较于前述的“该方案”而言，将橡胶块11位于承接板9上，不直接与钢柱1接触，这样在发生挤压时能够避免被损坏，而且配备了垫块16，可以在橡胶块11形变吸能的基础上能够进一步保护橡胶块11。同时，由于前述可知，承接板9采用内凹，而且形成了三角形空间22，完全能够满足钢梁2底部挤压所需要的避让空间，从而可以避免对钢柱1的直接挤压。

本发明，如果在小震和中震情况下，由于存在三角形空间22，利用三角形的稳定性可以满足钢柱1和钢梁2的抗震性，而且也能确保二者的稳固性。

本发明，如果出现了大震，钢梁2底部即靠近承接板9处的端部会向钢柱1处挤压，出现了如前述的“压扁”现象。但即使发生此现象，由于在钢柱1上开设了一个缓冲槽15，所以缓冲槽15可以缓冲挤压，使得钢梁2底部挤压路径变长，以实现对钢梁2与钢柱1相对挤压时产生保护的目的。

本发明，如果出现了大震，首先防脱部4部位受到拉拔力的作用明显，此时钢梁2上部在受到承重的情况下与钢柱1产生脱离的风险大大增加，一旦钢梁2上部脱离趋于明显，容易带动上板组件5与钢柱1逐渐分离，此过程中，由于还设置了拉杆组件，而且在钢梁2与钢柱1正常安装时螺纹杆19是螺接在钢梁2上部的，吊环12处于柱翼缘25的另一面，吊环12与柱翼缘25之间不接触，具有一定的第二间隙24，而与吊环12相对的柱翼缘25上开设有一个避让槽14，从而在钢梁2上部与钢柱1脱离过程中，吊环12逐渐被拉向避让槽14，最终进入避让槽14与避让槽14配合从而减缓钢梁2下榻，此过程中，通过吊环12运动避让槽14的间距，从而可以缓冲钢梁2上部拉拔力，从而避免钢梁2上部脱离钢柱1，从而实现钢梁2和钢柱1之间可以进行大幅度的相对晃动，进一步降低倒塌概率，保证建筑内部人员的生命安全。更为具体的避让槽14是开口大尾部小的槽体。这样吊环12进入到避让槽14是逐渐受力的，所以可以缓冲克服拉拔力，大大减缓钢梁2上部脱离钢柱1的概率，可以使即使在遇到大震的情况下保持钢柱1和钢梁2的连接，使其不会倒塌，保证建筑内部人员的生命安全。总的来说吊环12与避让槽14的配合也使该连接件21的抗拉性能得到提升。

以及本发明还提供一种技术方案：

一种装配式钢结构梁柱连接节点的施工方法，首先将钢柱1安装到位，在钢柱1上且对应连接件21处焊接有加强肋3，先将橡胶块11放置在容纳槽20中，然后钢梁2两端分别与一个连接件安装，并使用螺栓23进行连接，然后，整体吊装钢梁2，将两端的连接件安装到钢柱1的柱翼缘上，最后将拉杆组件穿过避让槽14与钢梁2之间相对安装固定，完成固定。

具体的是，可以先将下板组件6通过螺栓23固定到柱翼缘25上。然后上板组件5的底部是横板7，通过螺栓23贯穿该横板7与梁翼缘28可以将整个上板组件5安装固定在钢梁2上，通过螺栓23贯穿该L形折板8以及柱翼缘25可以实现与钢柱1的安装固定，竖板18通过螺栓23贯穿该竖板18以及柱翼缘25可以实现与钢柱1的安装固定，然后待钢梁2安装时，再通过螺栓23与承接板9配合从而实现安装。

本发明，由于钢梁2底部挤压钢柱1时，其与钢柱1角度发生倾斜，所以为了保证缓冲槽15能够使钢梁2底部（部分）插入，实现缓冲钢梁2与钢柱1之间的挤压力，所以保持缓冲槽15的开口高度比钢梁2的梁翼缘厚度略大。

本发明，为了使下板组件6呈L形，长度相较上板组件5长，使得安装后下板组件6与上板组件5错开，由于下板组件6承重原因，本身具有更长的长度，可以具有更好的承重，使得整个结构具有更好的稳固性。

本发明中，技术术语：

小震指该地区50年内超过概率约为63%的地震烈度，即众值烈度，又称多遇地震。

中震指该地区50年内超过概率约为10%的地震烈度 ，又称为基本烈度或设防烈度。

大震指该地区50年内超越概率约为2%-3%的地震烈度，又称为罕遇地震。

本发明，其余未叙述部分均可与现有技术相同、或为公知技术或可采用现有技术加以实现，此处不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种装配式钢结构连接件，用于钢柱（1）和钢梁（2）的连接，其特征在于，该连接件（21）包括防脱部（4）以及承接部（17），所述防脱部（4）包括上板组件（5）以及下板组件（6），所述上板组件（5）底部为一横板（7），所述横板（7）具有一体化的L形折板（8），所述承接部（17）包括一向内凹陷的承接板（9），所述承接板（9）的底部具有竖板（18），所述横板（7）、下板组件（6）以及承接板（9）通过螺栓（23）用于与钢梁（2）安装固定，所述L形折板（8）、下板组件（6）以及竖板（18）通过螺栓（23）用于与钢柱（1）安装固定；

所述承接板（9）上安装有两个对称的侧板（10），两个侧板（10）与承接板（9）之间形成一个用于放置橡胶块（11）的容纳槽（20），位于容纳槽（20）两侧的承接板（9）上配备有垫块（16）；

所述承接板（9）与垫块（16）、钢梁（2）以及钢柱（1）之间形成一个三角形空间（22）。

2.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构连接件，其特征在于，所述防脱部（4）还包括拉杆组件，该拉杆组件包括一螺纹杆（19）以及椭圆形的吊环（12），所述吊环（12）固定在螺纹杆（19）的一端，所述螺纹杆（19）用于与钢梁（2）安装固定，所述钢柱（1）的内部开设有用于缓冲吊环（12）的避让槽（14）。

3.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构连接件，其特征在于，所述承接部（17）还包括开设在钢柱（1）上、位置靠近承接板（9）用于缓冲钢梁（2）梁翼缘的缓冲槽（15）。

4.根据权利要求3所述的一种装配式钢结构连接件，其特征在于，所述缓冲槽（15）的开口高度比钢梁（2）的梁翼缘厚度略大。

5.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构连接件，其特征在于，所述下板组件（6）呈L形，长度相较上板组件（5）长。

6.根据权利要求2所述的一种装配式钢结构连接件，其特征在于，所述钢梁（2）与钢柱（1）之间相对安装固定后具有第一间隙（13），所述拉杆组件与钢梁（2）之间相对安装固定后，所述吊环（12）与避让槽（14）之间具有第二间隙（24）。

7.一种装配式钢结构梁柱连接节点，位于水平钢梁和竖直钢柱节点位置，包括如权利要求1至6中任意一项所述的装配式钢结构连接件、钢柱（1）、钢梁（2）和连接件（21），其特征在于，所述钢柱（1）是由柱翼缘（25）和柱腹板（26）组成的H形焊接钢构件，所述钢梁（2）是由梁翼缘（28）和梁腹板（27）组成的H形焊接钢构件，所述钢柱（1）上且对应连接件（21）处焊接有加强肋（3）。

8.一种装配式钢结构梁柱连接节点的施工方法，包括如权利要求1至6中任意一项所述的装配式钢结构连接件，其特征在于，首先将钢柱（1）安装到位，在钢柱（1）上且对应连接件（21）处焊接有加强肋（3），先将橡胶块（11）放置在容纳槽（20）中，然后钢梁（2）两端分别与一个连接件安装，并使用螺栓（23）进行连接，然后，整体吊装钢梁（2），将两端的连接件安装到钢柱（1）的柱翼缘上，最后将拉杆组件穿过避让槽（14）与钢梁（2）之间相对安装固定，完成固定。