CN116181105B - 一种可拆卸式梁柱节点加固构件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可拆卸式梁柱节点加固构件，其包括梁夹件、柱夹件以及斜撑角钢连接件，能够实现其与梁、柱的机械卡位式连接。两侧组件之间通过高强螺栓连接，保证加固构件和梁柱翼缘的协同受力，实现对梁柱节点的加固功能，同时避免引入二次损伤和后期繁琐的施工作业；通过斜向角钢支撑传递部分梁端荷载，提升梁柱节点刚度、增强抗震性能；通过夹件连接减小接触位置应力集中，避免局部屈曲，确保加固构件在负载状态下不松动；通过可拆卸式的连接方式达到定期可更换的目的；通过对梁柱节点进行免焊接、免开孔的方式进行加固，保证了连接节点的安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于结构工程钢结构技术领域，涉及梁柱节点加固结构，尤其涉及一种可拆卸式梁柱节点加固构件。
背景技术
伴随着钢结构数量的持续增长，既有钢结构服役安全问题引起了广泛关注，在许多场景中原结构需经加固才能继续使用。国内外学者提出了多种加固形式，但仍存在焊接热输入多、需原位开孔、不易卸载等因素限制其使用，势必对现有结构造成二次损伤，生产传统加固构件的时间、经济成本也并不低廉。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可拆卸式梁柱节点加固构件。采用所述加固构件可以解决梁柱节点因设计不当发生脆性破坏的问题，将塑性铰控制在远离节点处。
在一方面，本发明提供给了一种可拆卸式梁柱节点加固构件，其包括梁夹件、柱夹件和斜撑角钢连接件，其中：
梁夹件包括构形相互对称的两个梁夹件拼块，其各自为带有凹形槽以及垂直于凹型槽的螺栓板的异形钢块，并且两个梁夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板连接；柱夹件包括构形相互对称的两个柱夹件拼块，其各自带有凹形槽以及垂直于凹型槽的螺栓板的异形钢块，并且两个柱夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板连接；斜撑角钢连接件设置为在其两端分别与梁夹件拼块和柱夹件拼块各自螺栓板一侧的凹形槽外表面焊接连接，形成单侧组件，并且两个相互对称的单侧组件能够通过螺栓板连接构成所述加固构件；
由斜撑角钢连接件连接的梁夹件和柱夹件各自的凹形槽的槽面相互垂直，从而在梁柱已有连接的基础上，通过梁夹件和柱夹件各自的凹形槽能够嵌套于梁翼缘和柱翼缘表面以实现所述加固构件与梁和柱的机械卡位式连接，保证所述加固构件和梁柱翼缘的协同受力，实现对梁柱节点的加固功能。
另一方面，本发明提供了所述可拆卸式梁柱节点加固构件的制备和安装方法，其包括下述步骤：
1)预制梁夹件拼块、柱夹件拼块和斜撑角钢连接件，其中各自为一体构造；
2)将斜撑角钢连接件在其两端分别与梁夹件拼块和柱夹件拼块进行焊接连接，形成单侧组件，同样形成结构对称的另一单侧组件，从而相互对称的两个单侧组件能够组合形成加固组件；
3)将两个单侧组件通过各自的梁夹件拼块和柱夹件拼块的凹形槽嵌套于梁翼缘和柱翼缘表面；
4)将两个单侧组件通过各自的梁夹件拼块和柱夹件拼块的螺栓板进行连接固定，从而实现对梁柱节点的加固。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过可拆卸式的斜向支撑，提高梁柱节点的抗弯承载力及抗震性能，并且通过可拆卸式的连接方式达到方便更换的目的，进一步保证节点满足设计要求。
附图说明
图1为本发明一种视角的加固后梁柱节点结构示意图；
图2为本发明一种视角的加固后梁柱节点结构示意图；
图3为本发明加固后梁柱节点结构的侧视图；
图4为本发明加固后梁柱节点结构的正视图；
图5为本发明加固构件示意图；
图6为本发明柱夹件示意图；
图7为本发明梁夹件示意图；
图8为本发明斜撑角钢连接件示意图；
图中：1-钢柱，2-钢梁，3-柱加劲肋，4-柱夹件，5-梁夹件，6-斜撑角钢连接件，7-高强螺栓。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作进一步的阐述和说明。应当理解本发明并不局限于下述有关发明的具体实施方式。
根据一种实施方式，本发明的可拆卸式梁柱节点加固构件，包括梁夹件(5)、柱夹件4和斜撑角钢连接件6，其中：
梁夹件5包括构形相互对称的两个梁夹件拼块，其各自为带有凹形槽以及垂直于凹型槽的螺栓板的异形钢块，并且两个梁夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板连接；柱夹件4包括构形相互对称的两个柱夹件拼块，其各自带有凹形槽以及垂直于凹型槽的螺栓板的异形钢块，并且两个柱夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板连接；斜撑角钢连接件6设置为在其两端分别与梁夹件拼块和柱夹件拼块各自螺栓板一侧的凹形槽外表面焊接连接，形成单侧组件，并且两个相互对称的单侧组件能够通过螺栓板连接构成所述加固构件；
由斜撑角钢连接件6连接的梁夹件5和柱夹件4各自的凹形槽的槽面相互垂直，从而在梁柱已有连接的基础上，通过梁夹件5和柱夹件4各自的凹形槽能够嵌套于梁翼缘和柱翼缘表面以实现所述加固构件与钢梁2和钢柱1的机械卡位式连接，保证所述加固构件和梁柱翼缘的协同受力，实现对梁柱节点的加固功能。
在一种实施方式中，所述梁柱节点加固构件中所述梁夹件拼块和所述柱夹件拼块均为一体构造。
在一种实施方式中，所述梁柱节点加固构件中梁夹件5和梁翼缘之间以及柱夹件4与柱翼缘之间均为摩擦接触。
在一种实施方式中，所述梁柱节点加固构件中在梁夹件5和梁翼缘之间以及柱夹件4与柱翼缘之间的接触位置涂有粘钢胶，或者在梁柱表面的接触位置喷砂以增大摩擦系数。
在一种实施方式中，所述梁柱节点加固构件中所述加固构件是可拆卸的。
在一种实施方式中，所述梁柱节点加固构件中所述两个梁夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板由高强螺栓连接，两个柱夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板由高强螺栓连接，亦即两个相互对称的单侧组件通过螺栓板采用高强螺栓连接构成所述加固构件。
在一种实施方式中，所述梁柱节点加固构件中所述两个梁夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板焊接连接，两个柱夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板焊接连接，亦即两个相互对称的单侧组件通过螺栓板采用焊接连接构成所述加固构件。
根据另一种实施方式，本发明所述的可拆卸式梁柱节点加固构件的制备和安装方法，包括下述步骤：
1)预制梁夹件拼块、柱夹件拼块和斜撑角钢连接件，其中各自为一体构造；
2)将斜撑角钢连接件在其两端分别与梁夹件拼块和柱夹件拼块进行焊接连接，形成单侧组件，同样形成结构对称的另一单侧组件，从而相互对称的两个单侧组件能够组合形成加固组件；
3)将两个单侧组件通过各自的梁夹件拼块和柱夹件拼块的凹形槽嵌套于梁翼缘和柱翼缘表面；
4)将两个单侧组件通过各自的梁夹件拼块和柱夹件拼块的螺栓板进行连接固定，从而实现对梁柱节点的加固。
在一种实施方式中，所述方法中步骤4所述的连接固定采用高强螺栓连接或焊接连接。
在一种实施方式中，所述方法中步骤3所述的嵌套之前还包括在梁夹件和梁翼缘之间以及柱夹件与柱翼缘之间的接触位置涂抹粘钢胶，或者在梁柱表面的接触位置喷砂。
大量试验结果表明，传统焊接加腋加固方式对节点抗震性能增强效果明显，在理论计算时可以简化为斜向二力杆模型。基于大量的试样，本发明提出了一种可拆卸式二力杆加固构件，对需加固节点位置仅需简单装配操作，无需焊接开孔便可达到提高节点刚度、塑性铰外移的设计目标。
本发明提供了一种可拆卸式梁柱节点加固构件，包括梁夹件、柱夹件以及斜撑角钢连接件。在梁柱节点的基础上，设置可拆卸式加固构件实现其与梁、柱的机械卡位式连接。梁夹件、柱夹件通过角钢连接件进行连接。
梁夹件和柱夹件均为带有凹形槽的异形钢块，分别嵌套于梁/柱翼缘表面，夹件设置有垂直于凹型槽的螺栓板，梁夹件和柱夹件均为一体构造。两个同类型夹件之间通过高强螺栓连接，形成套箍以确保夹件和梁/柱翼缘之间的固定。斜撑角钢连接件与夹件表面通过焊接连接，连同梁/柱夹件形成单侧加固组件，两套组件之间通过高强螺栓连接，保证加固构件和梁柱翼缘的协同受力，实现对梁柱节点的加固功能。
替代方式：在U型夹件的基础上，安装时将螺栓板焊接在夹件表面，而保持其他连接关系不变，即：梁/柱夹件与梁/柱翼缘之间为摩擦接触，梁/柱夹件与斜撑角钢连接件之间为焊接连接，两套组件之间为高强螺栓连接。
通过设置收到相互垂直受力的梁、柱夹件，以实现加固构件位置锁定、确保加固构件在负载状态下不松动，当节点受荷载作用时夹件与节点连接会更加牢固，通过对梁柱节点进行免焊接、免开孔的方式进行加固，保证了连接节点的安全可靠。
可在接触位置涂抹粘钢胶及对梁柱表面喷砂增大摩擦系数作为辅助优化手段。按设计要求，加固构件水平方向长度不应超过0.6倍梁高，若为斜向加固构件其倾斜角应为30度左右，基于此本发明提出了一种便捷加固装置，高度仅为梁高的三分之一，倾斜角30度。
通过设置夹件连接达到局部放大受力面积的目的，避免焊接加腋与梁柱节点处的小面积受力，此连接方式可以保证连接处受力均匀，具有抗局部屈曲的作用，现场施工安装简洁，能够保证节点强度并满足简单装配的要求。
本发明的可拆卸式梁柱节点加固构件，包括梁夹件、柱夹件以及斜撑角钢连接件，通过设置可拆卸式的加固构件实现其与梁、柱的机械卡位式连接。
加固构件安装之前，先完成斜撑角钢连接件与梁、柱夹件之间的焊接，即先完成一侧加固组件自身的组装。由于斜撑角钢连接件的几何尺寸为提前测量计算得出，故在安装时无需进行精确定位，只需保证梁、柱夹件同时与翼缘贴合程度良好即可。在夹件与翼缘贴合程度良好的前提下，螺栓孔便可精确对接，工人安装时仅需简单地施加螺栓预紧力即可。由于加固构件与梁柱节点之间形成了类似三角形的几何关系，使得加固构件与梁柱节点不易发生相对滑动，传力路径也较为可靠。构件拆卸时，需先拧下高强螺栓7，而后沿水平方向将单侧加固组件整体拔出即可。
安装过程中，加固件分别通过梁柱夹件与梁、柱形成咬合卡位关系，可在接触位置喷砂、涂抹粘钢胶实现更好的卡位效果。由于两端夹件受力相互垂直，当节点受荷载作用时夹件与节点连接会更加牢固，通过对梁柱节点进行免焊接、免开孔的方式进行加固，保证了连接节点的安全可靠。
使用时通过斜向角钢支撑传递部分梁端荷载，间接扩大节点面板区体积，起到提升梁柱节点刚度、增强抗震性能的作用；通过夹件连接减小接触位置应力集中，避免局部屈曲的发生；通过可拆卸式的连接方式达到定期可更换的目的。
本文针对一些优选实施方式进行了具体的描述，并且为说明之目的提供了一些技术细节，然而本领域的技术人员应该能够理解本发明可以有各种不同的变化和更多不同的具体实施方式，而且所述细节可以有相当变化而不会偏离本发明的精神和主旨，从而应当属于本申请所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种可拆卸式梁柱节点加固构件，其特征在于，包括梁夹件(5)、柱夹件(4)和斜撑角钢连接件(6)，其中：
梁夹件(5)包括构形相互对称的两个梁夹件拼块，其各自为带有凹形槽以及垂直于凹型槽的螺栓板的异形钢块，并且两个梁夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板连接；柱夹件(4)包括构形相互对称的两个柱夹件拼块，其各自带有凹形槽以及垂直于凹型槽的螺栓板的异形钢块，并且两个柱夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板连接；斜撑角钢连接件(6)设置为在其两端分别与梁夹件拼块和柱夹件拼块各自螺栓板一侧的凹形槽外表面焊接连接，形成单侧组件，并且两个相互对称的单侧组件能够通过螺栓板连接构成所述加固构件；
由斜撑角钢连接件(6)连接的梁夹件(5)和柱夹件(4)各自的凹形槽的槽面相互垂直，从而在梁柱已有连接的基础上，通过梁夹件(5)和柱夹件(4)各自的凹形槽能够嵌套于梁翼缘和柱翼缘表面以实现所述加固构件与梁(2)和柱(1)的机械卡位式连接，保证所述加固构件和梁柱翼缘的协同受力，实现对梁柱节点的加固功能；
其中，所述梁夹件拼块和所述柱夹件拼块均为一体构造；
梁夹件(5)和梁翼缘之间以及柱夹件(4)与柱翼缘之间均为摩擦接触；
所述加固构件是可拆卸的。
2.根据权利要求1所述的梁柱节点加固构件，其中在梁夹件(5)和梁翼缘之间以及柱夹件(4)与柱翼缘之间的接触位置涂有粘钢胶，或者在梁柱表面的接触位置喷砂以增大摩擦系数。
3.根据权利要求1所述的梁柱节点加固构件，其中所述两个梁夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板由高强螺栓连接，两个柱夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板由高强螺栓连接，亦即两个相互对称的单侧组件通过螺栓板采用高强螺栓连接构成所述加固构件。
4.根据权利要求1所述的梁柱节点加固构件，其中所述两个梁夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板焊接连接，两个柱夹件拼块之间能够通过各自的螺栓板焊接连接，亦即两个相互对称的单侧组件通过螺栓板采用焊接连接构成所述加固构件。
5.权利要求1所述可拆卸式梁柱节点加固构件的制备和安装方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)预制梁夹件拼块、柱夹件拼块和斜撑角钢连接件，其中各自为一体构造；
2)将斜撑角钢连接件在其两端分别与梁夹件拼块和柱夹件拼块进行焊接连接，形成单侧组件，同样形成结构对称的另一单侧组件，从而相互对称的两个单侧组件能够组合形成加固组件；
3)将两个单侧组件通过各自的梁夹件拼块和柱夹件拼块的凹形槽嵌套于梁翼缘和柱翼缘表面；
4)将两个单侧组件通过各自的梁夹件拼块和柱夹件拼块的螺栓板进行连接固定，从而实现对梁柱节点的加固。
6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤4所述的连接固定采用高强螺栓连接或焊接连接。
7.根据权利要求5所述的方法，其中步骤3所述的嵌套之前还包括在梁夹件和梁翼缘之间以及柱夹件与柱翼缘之间的接触位置涂抹粘钢胶，或者在梁柱表面的接触位置喷砂。
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| CN116181105A (zh) | 2023-05-30 |
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