CN115306023A - 一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，在钢梁的腹板两侧各自预焊有平行于腹板的侧板，并在侧板上预设螺栓孔，该侧板可以充当钢柱与钢梁刚接时的节点板，也可以对钢柱的节点区域起到加强作用；钢梁刚接端的两个翼缘上分别预焊角钢，角钢上预设螺栓孔，角钢与侧板通过螺栓连接实现梁柱节点的刚接；钢梁的侧板上还预焊垂直于侧板的节点板，节点板上预设螺栓孔，钢梁与钢柱的铰接端通过节点板与钢梁的腹板贴合并用螺栓连接在一起。整个钢框架结构体系中的梁柱节点，在施工现场采用全螺栓方式连接，施工现场无需焊接作业，螺栓用量减少了一半，也节省了装配时间。
Description
技术领域
本发明涉及装配式钢结构建筑领域，具体涉及一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系。
背景技术
钢框架结构是由钢梁、钢柱构件组成的空间结构，既承受竖向荷载，又承受风荷载和地震作用，因此必须设计成双向形成刚架的抗水平风荷载和水平地震作用的结构体系，并且应具有足够的侧向刚度，以满足规范、规程所规定的楼层层间最大位移与层高之比的限值。为提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌，采用“强柱弱梁”的设计是一种手段，使框架结构的塑性铰出现在梁端而不是柱端。现有的钢框架结构中的梁柱节点以采用栓焊连接和全螺栓连接两种方式为主，前者方式中，施工现场需要焊接作业，钢柱的加工在节点处需要分段或做隔板加强，对接焊缝多，钢梁与钢柱焊接以对接焊缝为主，工厂需要开坡口，并且需要对焊缝进行探伤，作业繁复工作量大；后者全螺栓连接节点，钢梁采用拼接方式，所需要的螺栓数量多，虽然施工现场无需焊接作业，但由于节点处需要的螺栓数量多，拧螺栓也比较耗时，也会影响施工速度。
发明内容
本发明公开一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，梁柱连接节点施工现场无需焊接作业，梁柱节点处所使用的连接构件在工厂内预先焊接于钢梁和钢柱上，梁柱通过预焊在钢柱上的侧板实现施工现场全螺栓连接，且螺栓用量显著减少。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，包括钢柱及位于同一平面内的钢梁组合而成的框架，框架包括构成边框的边框梁以及位于框架内的支撑梁，边框梁包括横向边框梁和纵向边框梁，钢柱包括位于框架一角的角柱、位于相邻角柱之间的边框中柱以及位于框架内的内中柱，钢柱和钢梁均为H型钢；每个钢柱的腹板两侧各自预焊平行于腹板的侧板，每一侧的侧板与钢柱的两个翼缘侧端面焊接固定，侧板上预设螺栓孔；
横向边框梁的两端分别与钢柱刚接，纵向边框梁的一端与角柱铰接，纵向边框梁的另一端与边框中柱刚接；平行于横向边框梁的支撑梁两端分别与钢柱铰接，平行于纵向边框梁的支撑梁一端与边框中柱铰接，另一端与内中柱刚接；
刚接端的钢梁两个翼缘上分别预焊角钢，角钢上预设螺栓孔，角钢与侧板通过螺栓固定连接；铰接端的钢柱侧板上预焊垂直于侧板的节点板，节点板上预设螺栓孔，钢梁铰接端的腹板上预设螺栓孔，节点板与钢梁的腹板贴合并通过螺栓连接。
进一步，所述角钢与钢梁的翼缘焊缝为角焊缝，节点板与侧板的焊缝为角焊缝，侧板与钢柱的翼缘焊缝为角焊缝。
进一步，所述角钢为等边角钢。
进一步，所述角柱上的侧板其中一端与角柱一个翼缘面平齐，侧板另一端超出角柱的另一个翼缘面；边框中柱及内中柱上的侧板两端均超出所在柱的翼缘面。
本发明所公开的钢框架结构体系中的梁柱节点，在施工现场采用全螺栓方式连接，施工现场无需焊接作业，梁柱节点处所使用的连接构件一端在工厂内预先焊接于需要相连的其中一个构件上，连接构件的另一端在工厂内预设螺栓孔，施工现场进行装配时仅需要利用螺栓完成与另一个构件的连接，不仅螺栓用量减少了一半，也节省了装配时间；本发明中的梁柱刚接节点采用预焊在钢梁翼缘上的角钢与预焊在钢柱上的侧板栓接在一起的，侧板平行于钢柱的腹板，不仅能够起到对钢柱的节点区域加强的作用，侧板还可以作为钢梁与钢柱连接的节点板使用。
附图说明
图1为本发明实施例中钢框架结构体系的立体结构图；
图2为本发明实施例中钢框架结构体系中钢梁框架的平面结构图；
图3为图1中角柱上焊接侧板的立体结构图；
图4为图3的俯视图；
图5为图1中角柱与边框梁连接节点的立体结构图；
图6为图5的俯视图；
图7为图1中边框中柱上焊接侧板的立体结构图；
图8为图1中内中柱与支撑梁连接节点的立体结构图；
图9为图1中钢梁的刚接端焊接角钢的立体结构图。
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。
本实施例公开一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，如图1至图9所示，主要包括钢柱1以及由多个处于同一平面内的钢梁组合而成的框架。其中，钢柱1根据所处位置可分为位于框架一角的角柱11、位于相邻角柱11之间的边框中柱12以及位于框架内部的内中柱13。构成框架的钢梁根据所处位置可分为构成边框的边框梁以及位于框架内部的支撑梁4，边框为矩形，边框梁可分为相互垂直的横向边框梁2和纵向边框梁3，对于较大尺寸的框架而言，每一侧的边框梁均可由多根钢梁组合而成，并且框架内部的支撑梁4也分为平行于横向边框梁2的支撑梁及平行于纵向边框梁3的支撑梁，每个支撑梁一端连接边框中柱12，另一端连接内中柱13。
本发明钢框架结构体系中的钢柱1和钢梁均采用H型钢，每个钢柱1的腹板两侧都预先焊接有一个侧板5，侧板5为钢板，侧板5平行于钢柱1的腹板，每一侧的侧板5与钢柱1的两个翼缘的侧端面进行焊接固定，侧板5上预设螺栓孔9。对于角柱11上的侧板5，侧板5不需要连接钢梁的一端与角柱11外侧的翼缘面保持平齐，而侧板5需要连接钢梁的一端则超出角柱11内侧的翼缘面。边框中柱12及内中柱13由于需要与至少三根钢梁连接，因此，边框中柱12及内中柱13上的侧板5，其两端均超出所在柱的翼缘面。
以图1所示的钢框架结构为例来说明，横向边框梁2分为第一横向边框梁21、第二横向边框梁22、第三横向边框梁23、第四横向边框梁24，其中，第一横向边框梁21与第二横向边框梁22位于同一侧，第三横向边框梁23与第四横向边框梁24则位于另一同侧。同样地，纵向边框梁3也分为第一纵向边框梁31、第二纵向边框梁32、第三纵向边框梁33、第四纵向边框梁34，其中，第一纵向边框梁31与第二纵向边框梁32位于同一侧，第三纵向边框梁33与第四纵向边框梁34则位于另一同侧。平行于横向边框梁2的支撑梁4分为第一支撑梁41和第二支撑梁42，平行于纵向边框梁3的支撑梁4分为第三支撑梁43和第四支撑梁44。
本实施例中每根横向边框梁2的两端分别与相应的钢柱1刚接，而每根纵向边框梁3的一端与角柱11铰接，每根纵向边框梁3的另一端与边框中柱12刚接。第一支撑梁41及第二支撑梁42的两端各自与相应的钢柱1铰接，第三支撑梁43及第四支撑梁44均采用一端铰接，另一端刚接的方式连接，即：与边框中柱12连接端为铰接，与内中柱13连接端为刚接。本实施例中由横向边框梁2和纵向边框梁3组合而成双向刚接框架，配合楼板以及钢柱所形成整体双向抗侧体系，在双向刚接框架中，为简化节点的连接结构，与角柱11相连的纵向边框梁3端采用了单侧铰接方式，若垂直于侧板5的纵向边框梁3所在端也采用刚接方式的话，势必节点会更加复杂。对于框架内部的支撑梁，凡是垂直于钢柱1上侧板5的一端也均采用铰接方式连接，除了可以令梁柱连接节点处的结构简化外，由于钢柱1上的侧板5仅沿一个方向突出于柱体，对于梁、柱的运输和堆放都更加便利。
上述提及的各个钢梁中，凡是刚接端的钢梁需要在上、下两个翼缘上分别预焊角钢7，同一面的翼缘上焊接两个角钢7，角钢7采用等边角钢，角钢7的一折弯面焊接在钢梁翼缘上，角钢7的另一折弯面上预设螺栓孔9。钢柱1与钢梁刚接端连接时，角钢7与侧板5通过螺栓6固定连接。此处的侧板5不仅能加强钢柱1的节点区域强度，还同时充当与钢梁连接的节点板使用。
上述提及的各个钢梁中，凡是铰接端的钢梁翼缘上无需预焊角钢5，而是在需要与钢梁连接的钢柱1相应侧板5上预焊一节点板8，节点板8垂直于侧板5设置，节点板8的一端焊接在侧板5上，另一端需预设螺栓孔9，并且钢梁铰接端的腹板上也需预设螺栓孔9。钢柱1与钢梁铰接端连接时，将节点板8与钢梁的腹板贴合在一起并通过螺栓6固定连接。
本发明给出的上述钢框架结构体系，相关连接构件（如角钢7、侧板5、节点板8）均在工厂内完成焊接，并且每处焊接的焊缝均为角焊缝，焊接工作量相比于采用对接焊缝大大减少，并且无需对焊缝进行探伤。相关连接构件的另一端通过施工现场采用螺栓进行连接，现场无需焊接作业，并且螺栓用量减少了一半，整体上加快了装配速度。
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 (4)
1.一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，其特征在于：包括钢柱及位于同一平面内的钢梁组合而成的框架，框架包括构成边框的边框梁以及位于框架内的支撑梁，边框梁包括横向边框梁和纵向边框梁，钢柱包括位于框架一角的角柱、位于相邻角柱之间的边框中柱以及位于框架内的内中柱，钢柱和钢梁均为H型钢；每个钢柱的腹板两侧各自预焊平行于腹板的侧板，每一侧的侧板与钢柱的两个翼缘侧端面焊接固定，侧板上预设螺栓孔；
横向边框梁的两端分别与钢柱刚接，纵向边框梁的一端与角柱铰接，纵向边框梁的另一端与边框中柱刚接；平行于横向边框梁的支撑梁两端分别与钢柱铰接，平行于纵向边框梁的支撑梁一端与边框中柱铰接，另一端与内中柱刚接；
刚接端的钢梁两个翼缘上分别预焊角钢，角钢上预设螺栓孔，角钢与侧板通过螺栓固定连接；铰接端的钢柱侧板上预焊垂直于侧板的节点板，节点板上预设螺栓孔，钢梁铰接端的腹板上预设螺栓孔，节点板与钢梁的腹板贴合并通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，其特征在于：所述角钢与钢梁的翼缘焊缝为角焊缝，节点板与侧板的焊缝为角焊缝，侧板与钢柱的翼缘焊缝为角焊缝。
3.根据权利要求1所述的一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，其特征在于：所述角钢为等边角钢。
4.根据权利要求1所述的一种全螺栓侧板连接的钢框架结构体系，其特征在于：所述角柱上的侧板其中一端与角柱一个翼缘面平齐，侧板另一端超出角柱的另一个翼缘面；边框中柱及内中柱上的侧板两端均超出所在柱的翼缘面。
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