CN1169764A - 抗力矩钢框架梁柱结合 - Google Patents

Abstract

立柱(14)和水平梁(19)间的抗力矩钢框架(SMRF)结合适用于原始和翻新的建筑结构。SMRF结合是一种柱树组件(13),它由主干组件(17)和与其接合的副枝组件(18)构成。主干组件(17)具有固定于在每个梁柱结合部具有凸缘(27)的立柱(14)上的平行垂向板(25,26),在立柱一端的底板(28)和在另一端的拼合板(33)。副枝组件(18)在平行联接板(25,26)间垂直固定于主干组件(17)。副枝组件(18)包括装有剪力传递板(32)的短梁部(30),板(32)固定在短梁部腹板和平行联接板(25,26)上。板(28)固定在短梁的每个凸缘和平行联接板上以跨接间隙(31)。垂向剪力传递板(32)固定在短梁(30)的腹板上。

Description

抗力矩钢框架梁柱结合

本发明涉及建筑结构领域，更具体来说，涉及新颖的抗力矩钢框架(SMRF)结合和连接结构钢立柱和水平梁的拼合接头。以及更具体来说，涉及在原始或翻新的单层或多层建筑结构中使用的上述结合和拼合接头。

现有技术中有许多用于抗力矩结合结构和其它有关的结构钢接头的技术方案。这些技术方案集中在据称可减小建筑成本和简化安装方法的结合，或集中在改善已有接头中的独立荷载传递机构的地震能吸收能力，同时忽略其它要求完成抗力矩钢框架(SMRF)系统的临界荷载传递机构。十分重要的是，鉴于近年主要地震活动中获得的严重教训，现有技术的抗力矩钢框架(SMRF)结合并不适用于地震活动区域，实例可参阅美国专利第3,952,472号，第4,094,111号和第4,993,095号。

在最近报告的地震损坏之前，在大多数钢框架建筑中使用的SMRF梁柱结合是由将水平梁的两个梁凸缘连接于立柱凸缘的全穿透单斜槽焊接构成的，以便抵抗刚性接头/力矩框架作用中的地震侧向力。重力是由抗剪切板抵抗的，抗剪切板是在车间焊接在立柱凸缘上的，并在现场用高强度螺栓单剪连接在梁腹上。

在地震区域中的SMRF系统中由建筑工程界所采用的设计方案假定系统韧性的有效水平是可发展的。如果防止了早期脆性破坏，这种韧性是可能在韧性钢推架中得到的。在最近的严重地震活动之后进行的对于SMRF结合的试验表明，梁柱接头的性能取决于沿荷载路径在较脆的荷载传递机构上的应变率。

最近观察到的地震对SMRF结合的损坏主要包括在梁凸缘和柱凸缘之间的全穿透单斜槽焊接的部分或全部破坏，这种破坏在焊接本身或沿柱凸缘的热影响区发生，从柱凸缘表面拉掉一层柱的母体钢材。裂缝的引发通常在槽焊接形状的窄根部，由于其精细的几何形状，其固有地受到现场焊接过程中夹渣的影响。在地震的冲击荷载过程中这些夹渣使应力集中，引发裂缝。应力集中也由于在实施焊接前使用衬棒跨接根部间隙而形成。衬盒通常定位焊在每根梁下并不去除。另外，梁凸缘与柱凸缘的破坏导致将梁腹连接于剪切板的高强度螺栓的剪切断裂，上述剪切板装在柱凸缘以上以支承重力荷载。

在其它的例子中，裂缝也开始于槽焊的根部，但是进入柱凸缘并凸缘的整个厚度和宽度扩散并进入柱腹。这种特别的裂缝模式在大型柱的部分(辗压及组合部分)表现尤为显著。

在破坏了建筑中上述SMRF结合破坏的后果有三点：(1)结合的抵抗地震侧向荷载的整体性已受损，在延续的强地面运动或后震过程中可能导致重力支承损失和建筑的局部崩溃；(2)建筑物主人和商业财产保险商已经丧失对钢建筑物抗震性能的信心，(3)建筑官员国际会议已发布紧急法规变更，由于抗力矩钢框架梁柱结合在最近的地震和其后在Texas-Austin大学进行的试验中的不良性能，因而删除了预先具有资格的SMRF结合。

根据上述建筑业的危机，从业的建筑工程师以及大学中的研究人员、冶金和焊接工程师钢材和焊接电极制造商及炼钢和安装商分别地或共同地致力于改进和/或修正传统的SMRF结合结构。这种对传统的SMRF结合的改进和/或修正不幸仍基本依赖于大型高度约束的全穿透单斜槽焊接(在难于控制的条件下进行，可很大地影响焊接韧性)或在地震冲击力影响下在厚度方向即与焊接纵向成90°或垂直于钢材轧制晶粒形状)上的结构钢立柱形状的后屈服应变。如最近观察和报告的广泛损坏和其后的试验可明确显示的那样，这些接头结构特征并未提供地震能的耗散的可靠机制，并且可能导致脆断。脆断违反统一建筑法典中规定的SMRF设计原理。因此需要一种可消除上述负面特征的新颖SMRF梁柱结合，这正是本发明的主题。

因此，本发明克服了上述问题和难点，本发明涉及新颖的SMRF结合结构，对新建筑结构，它使用全部的车间填角焊和全部的现场螺栓拼装。这种的SMRF结合是柱树组件(column tree assembly)的一部分，它由主干组件接合副枝组件构成。主干组件包括一个轧制柱的宽凸缘部分或一个组合部分，它在梁柱接头部位装配有两对水平腹板加劲板(即，在每个梁凸缘的部位处有一对)，并且沿每个梁凸缘端部的外角边缘固定在两个垂向平行的联接板上，从而形成在平行联接板之间的水平间隙，其宽度等于柱的凸缘宽度。柱的腹板加劲板和平行的联接板都是在车间填角焊接在柱上的。主干组件包括在柱的一端上的基础锚固结构(当适用时)和在另一端上的柱拼接(现场用螺栓拼接或焊接)，包括柱腹连接板以便于安装。副枝组件在平行的联接板之间垂直于主干组件固定。副枝组件由一个轧制的宽凸缘或组合短梁部分构成，它装配有固定在短梁部分的梁腹上和固定在主干组件平行末端上的一对垂向剪力传递板(其用于将SMRF剪切传至平行联接板)，而且仅对轧制梁部分来说，一凸缘盖板固定在短梁的每个凸缘上和平行联接板上，以便水平地跨接平行联接板之间的间隙，并且在其来自主干组件的末端处包括一垂向剪切连接板(以便为连接梁提供暂时的支承和最后的重力支承，上述连接梁使并置的柱树(column tree)相互连接以完成本发明的SMRF系统)，垂向剪切连接板固定在短梁的梁腹上并在其自由边缘附近备有螺栓孔。连接于短梁部分的所有板(即，剪力传递板，凸缘盖板(如适用时)和腹板剪切连接板)都是在车间填角焊接在短梁部分上和平行联接板上的。在短梁部分的端部和柱凸缘的表面之间留有一个垂向净间隙。短梁部分的每个凸缘的自由端备有具有余量的螺栓孔。一个完全的SMRF系统是通过在一定的层面用连接梁将并置的柱树组件接合起来获得的。组件使用凸缘拼合板和焊接在短梁部分的腹板上的剪切连接板通过螺栓装在副枝组件的末端上。连接梁的端部在每个凸缘上备有尺寸有余量的螺栓孔和在腹板上的螺栓孔。

对于翻新的建筑来说，将借助衬垫的半圆凿和盖顶连接水平梁凸缘和立柱凸缘的全穿透焊接除去。并设置带有光滑切口的平行联接板(切口是为了在将联接板装在现有立柱上时便于焊接操作的)，从而彻底改变了现有的SMRF结合。如果在现有的柱中无加固腹板区的连续板，那么，在固定平行联接板之前要局部加固柱凸缘。另外，为了跨接柱凸缘宽度和梁凸缘宽度之差，一对凸缘盖板固定在上、下梁凸缘上。所有的板(即，柱腹板加劲板，平行联接板和梁凸缘盖板)都是在现场填角焊接在现有的柱和梁上的。

尤其要注意的是，在柱树组件(包括主干组件和带有相关连接板的副枝组件)的末端处的所有凸缘拼接结合都可在现场使用高强度的滑动临界(slip-critical)螺栓双剪力进行连接。所有腹板连接板结合都在现场使用高强度螺栓单剪力或双剪力地进行连接。拼合螺栓结合处于降低挠曲(flectural)要求的位置。使用螺栓的拼合板利用有余量的孔来方便安装工作和实现制造/安装公差，以及通过螺栓在高应力水平下的打滑来实现能量的耗散。

因此，本发明的主要目的之一是提供一种新颖的SMRF梁柱结合结构和安装，它可完全消除大型高度限制的全穿透单斜槽焊接和/或穿过厚度的方向上的结构钢柱形状的后屈服应变，并用简单的无限制的填角焊组结构和螺柱拼合结构来替代上述消积属性，这种技术方案被认为是固有的韧性构制和安装作法，在地震冲击力作用下性能极好，并且并不受可变的现场条件制约。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的SMRF梁柱结构，它可方便地适用于新建筑及翻新建筑。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的接头结构，其在抗力矩单层或多层钢框架建筑中用在梁柱力矩结合中，它完全符合最近由建筑官员国际会议发布的紧急法规的规定。

本发明的与一个目的是提供一种新颖的SMRF梁柱结合，它是为了新建筑完全在离开现场的车间中制造的，并且运至建筑工地，以便用螺栓固定，从而完成SMRF系统。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的SMRF梁柱结合，它部分是在离开工地的车间中为翻新的建筑制造的，然后运至建筑工地，以便进行简单的填角焊接固定，从而完成SMRF系统。

本发明的另一个目的是提供一种在SMRF立柱和水平SMRF梁的端部之间的填角焊接和螺栓固定的建筑组合，它能够传递和耗散地震侧向冲击力同时也在主地震之中和之后提供可靠的重力支承。

本发明的另一个目的是在新建筑中固定连接梁组件时采用有余量的螺栓孔以便于安装装配，适应制造和安装公差并提供一种通过螺栓在高应力水平下的打滑来耗散能量的机构。

本发明的新颖特征特别在权利要求书中进行阐述。本发明的机构操作方式及其另外的目的和优点可对照以下附图阅读以下的说明而得到最佳的理解。

图1是采用本发明的新颖的SMRF梁柱结合的多层，SMRF建筑的局部剖开的示意图；

图2是沿图1中2-2箭头的顶视平面图；

图3是本发明的立柱和水平梁之间的SMRF结合结构的放大视图；

图4是沿图3中4-4箭头通过短梁的剖视图；

图5是图3所示SMRF结合结构的放大顶视平面图，部分剖开以表示其下部的接头；

图6是图3，4和5所示SMRF结合结构的分解立体图，用来表示所有构件的相对关系；

图7类似于图3，用来表示在翻新的建筑中采用的SMRF结合结构；

图8是图7所示SMRF结合结构的端视图；

图9是图7和8所示SMRF结合结构的顶视平面图；

图10是图7所示SMRF结合结构的部分分解立体图；

图11是副枝组件短梁部分的末端和连接梁组件之间的螺栓凸缘的放大横剖图，用于表示穿过其设置高强度滑动临界螺栓的尺寸有余量的孔。

如图1所示，一个抗力矩钢框架建筑物10包括一个外部幕墙系统11，该系统包括邻近各地板层的适当的窗户和用于进出建筑物的适当的门。在外部幕墙系统11内设有完全的SMRF系统，其用于抵抗地震侧向力并将作用在建筑物上的重力支承在地基12上。这种新颖的SMRF系统由多个并置的柱树组件13构成，组件13在各地板层由连接梁组件16侧向连接，并且(适用时)由柱拼接件15垂向连接。柱树组件13包括一根立柱14，该立柱可包括拼接件15，以便在安装建筑物框架时可将多个柱树组件连接起来。采用本发明的新颖的柱树组件13由连接副枝组件18的主干组件17构成。应注意的是，连接梁组件16的方向是水平的，使连接架19的每端邻近于副枝组件的自由端以便拼合，从而完成SMRF系统。

虽然画出了一个完成的结构，但是，包括连接梁的主干组件和副枝组件显然可以作为分离的构件在车间制造，在运至安装工地之前将主干组件和副枝组件在车间连接成一个柱树组件。这样，所有的焊接过程可以在车间里在受控的条件下完成，而连接于并置的柱树组件的拼合部20可以在工地现场用螺栓安装。SMRF结合的车间填角焊接可在车间里进行，以便在车间组装主干组件17，而利用螺栓结合尺寸有余量的螺栓孔的能量耗散机构20可以在工地构制。

现参阅图2，带有混凝土填注的典型金属铺面或其它适当的地板系统的标号为21，地面覆盖物的标号为22。地板是由典型的地板梁23支承的。

下面描述主干组件、副技组件以及连接梁组件。一般来说，柱树组件全部由填角焊构件结构组成，将主干组件和副枝组件结合在一块儿。副枝组件自由端在连接梁组件上的安装是在现场使用螺栓进行的，其包括能量耗散机构。

用于新建筑物的本发明的SMRF梁柱结合结构表示在图3-6中。连接梁和短梁部分的柱可采用钢轧制的宽凸缘形式或者也可以是由钢板构成组合部分。主干组件17由一个柱部14构成，在每梁柱部位(即，每个梁凸缘的垂向位置附近)上该柱部由两对加劲板27加劲，并沿着每个柱凸缘的末端的外角边缘固定在两个垂向平行的联接板25和26上。平行的联接板和柱腹加劲板填角焊接在柱部上。一副枝组件18在平行联接板25和26的间隙中垂直地固定在主干组件17上。副枝组件18由一短梁部30构成，短梁部装配有一对垂向剪力传递板32，连接于平行的腔接板25和26。在短梁部30的终止端和立柱15的相对凸缘面之间设有间隙。当短梁部30是一个轧制结构件时，设有一凸缘盖板18，其固定在短梁的每个凸缘及平行的联接板25和26上，水平地跨接平行联接板之间的间隙。当短梁部是使用钢板的组合部时，组合部的凸缘宽度被切割得可以跨接上述间隙，从而无需凸缘盖板。副枝组件在其远离主杆组件的末端装有垂向剪切连接板38，其固定在短梁的腹板上，在其自由边缘附近备有螺栓孔，以便在现场用螺栓拼接连接梁组件16的腹板。固定在短梁部上的所有板(即，32，28和38)都是在车间填角焊接在短梁部30和平行联接板25和26上的。短梁部的每个凸缘的自由端设有尺寸有余量的螺栓孔39，以便在现场用螺栓拼接凸缘连接板33以连接连接梁组件16。连接梁组件16的凸缘的端部也设有尺寸有余量的孔以便拼接连接板33。

拼合板在有关梁的凸缘上的安装是通过多个螺栓如螺栓37来完成的。完成的SMRF系统的所有使用螺栓的拼接，包括主干组件、副枝组件和连接梁组件都是在现场使用高强度滑动临界螺栓双剪力地完成的。所有腹板连接板结合是在现场以单剪力或双剪力用螺栓实现的，如必要也可使用高强度螺栓。拼接结合位于降低挠曲要求框架点。用螺栓的凸缘拼接利用在基梁部上的尺寸有余量的孔，如图11所示，作为一个例子，螺栓37的柄部穿过例如凸级拼合板35和36之间的梁30的凸缘上的尺寸有余量的孔39。这些尺寸有余量的孔，不管它们位于有关梁的腹板还是凸缘上，都可便于安装装配并适应制造/安装公差，并且通过螺栓在高应力水平下的滑动而形成能量耗散机构。因此，从图3-6所示新颖的SMRF梁柱结合可以看出，整个SMRF柱树组件适用于新建筑结构在车间中的制造。

现在参阅图7至10，其中的SMRF梁柱结合可以实现在钢建筑物中现存的传统式抗地震力矩钢框架接头结合的翻新和修复。翻新的SMRF结合是用箭头标号41表示的，用于连接现有的SMRF水平梁42的一端，现有水平梁42与现有SMRF立柱46构成一梁柱接头。翻新式SMRF结合包括一对平行联接板43和44，它们放置在现有立柱46的两侧并通过填角焊及一对上、下立柱加劲板47与其连接。加劲4板及平行联接板类似于前述新结构中的那些。应注意的是，在新颖的SMRF梁柱结合的这种应用中，在每个同组的联结板中需要特制的光滑切口50和51，以便在现场提供方便，沿柱凸缘和末端进行垂向填角焊接。在安装同组联接板之前，在现有的便于焊接的腹板孔的位置，通过半圆凿，打掉凸缘材料，如标号52所示，并将凸级焊接材料磨至柱面，形成一个光滑的构件表面，从而除去在每个梁凸缘处现有约束的全穿透单斜槽焊接。另外，在梁的上、下凸缘上需要焊接两个新的梁凸缘盖板53和54，以便跨接柱凸缘和梁凸缘的宽度差。如果在现有的柱板区(column panel zone)没有连续板，立柱在安装同组联接板之前在每个梁凸缘垂向位置附近用两对腹板加劲板46和47加劲。现有梁的剪切连接板结合，如标号55所示，留下未改变，或者，如认为需要，围绕连接板自由边缘的周边可通过填角焊接进行适当的加强。

总之，结构工程界，以及钢框架建筑物所有者和材料/焊接专家仍对近来地震活动中钢建筑物采用的传统的抗力矩钢框架(SMRF)梁柱接头结合的严重、广泛的损坏而感到不知所措。

报导的由地震造成的SMRF结合的破坏特别让人感到难于预测，因为在检测中它们表现得使人难以置信。在许多例子中，结构损坏只是伴随对建筑装修相对微小的应力而发生，事实上结构并没有显著发生不垂直状态。由于结构损坏一般不易在建筑装修异常的基础上检测出来，因而有理由认为，在其它地震活动区中，具有SMRF结合的钢框架建筑物的类似损坏也许已经存在而尚未检测出来。

综上所述，可以看出，本发明的SMRF梁柱结合结构和制造提供了一种与传统的SMRF梁柱接头结构和制造方法完全不同的技术方案，完全消除了在抗地震力矩框架梁的凸缘和柱凸缘表面之间的不适当的焊接结合，这种不适当的焊接结合基本上依赖于(1)在难于控制的，极大影响焊缝韧性的现场条件下进行的大型高度约束的全穿透单斜槽焊缝和/或(2)在穿过厚度的方向(即与焊缝成90°或垂直于轧制的钢形状的晶粒)上的结构钢立柱形状的后屈服应变来抵抗地震冲击力。本发明所公开的新颖的SMRF梁柱结合结构和制造方案代之以简单的非约束的，固有韧性的制造和安装作法，其在过去的地震中性能良好，无严重事故，并且不受可变现场条件的约束。用于新建筑的本发明的SMRF梁柱结合由全部在车间中填角焊接的结构和全部在现场用螺栓拼接的结合构成。本发明的SMRF梁柱结合在翻新现有传统的SMRF结合中的应用是全部现场填角焊接结构。在新颖的SMRF结合结构中涉及的荷载传递机构并不利用填角焊缝或在穿过厚度方向上结构钢立柱形状的后屈服应变。另外，填角焊缝的尺寸较小，这是由于与接头结构成比例的平行联接板提供了充分的尺寸。另外，由于采用了全填角焊结构，因而完全消除了单斜槽焊接的根部夹渣或留在原位的定位焊的衬棒引起的应力集中在地震中引发的裂缝问题。对于新建筑来说，本发明的SMRF梁柱结合中的填角焊结构的整体性进一步得到了加强，这是由于它是全部在车间中进行的，在车间中对质量的控制易于执行，因避开了可变的现场条件。因此，本发明是与迄今以来设计和制造抗地震力矩框架系统的通常作法根本不同的技术方案。本发明的所有接关结合可以设计得满足超过需要的梁容量的塑性力矩容量(Mp)的1.5倍。

上述适应和变化的实例包括在每个主要建筑方向上为一定的SMRF立柱提供抗力矩的能力，其中采用了一对副平行联接板(其用于抵抗弱的立柱轴线力矩)，它们填角焊接在一对主平行联接板(其用于抵抗强立柱轴线力矩)上，以便接合垂直于立柱弱轴线的正交槽(orthogroove)副枝组件。上述主要建筑方向是指围绕立柱的强、弱轴线。另外，适应还包括在每个主要建筑方向上为一定的箱形柱提供抗力矩能力，其中采用了一对副平行联接板，其具体设置在实例中已描述，上述主要建筑方向指围绕箱形柱的两个轴线。

虽然已经图示和描述了本发明的具体实施例，但是，本专业技术人员显然懂得可作各种适应和改变而并不超出本发明的范围，因此，权利要求的目的是覆盖落入本发明范围的上述修改和变化。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1.一种用于将具有上、下凸缘的水平梁连接于具有左、右凸缘的立柱的结构接头结合，所述接头结合包括两个适于以平行关系设置在所述立柱两相对侧面上、适于连接在所述立柱上且适于从所述立柱水平延伸的垂向板；抵靠所述水平梁凸缘设置且通过水平的填角焊接连接于所述凸缘的装置，所述装置还通过水平的填角焊接连接于所述垂向板；所述水平的填角焊接在所述梁的方向上纵向延伸。

2.根据权利要求1所述的接头结合，其特征在于：

所述水平梁是短梁，其中设有一个具有上、下凸缘的第二梁，其中还设有用于通过螺栓将所述短梁装在所述第二梁上的装置。

3.根据权利要求2所述的接头结合，其特征在于：

所述用于通过螺栓将短梁装在第二梁上的装置包括一个或多个凸缘连接板，其适于用螺栓连接在所述短梁和所述第二梁的所述上、下凸缘上。

4.根据权利要求3所述的接头结合，其特征在于：

所述短梁由一腹板紧密连接短梁的上、下凸缘构成，所述第二梁由一腹板紧密连接第二梁的上、下凸缘构成，所述用于通过螺栓将短梁装在第二梁上的装置还包括一个通过垂向填角焊接连接于所述短梁的所述腹板上的垂向剪力传递板，所述垂向剪力传递板具有用于连接在所述第二梁的所述腹板上的螺栓孔。

5.根据权利要求2所述的接头结合，其特征在于：

所述短梁包括一个紧连上、下凸缘的腹板，在所述短梁的相对两侧面上设有两个垂向剪力传递板，每个所述垂向剪力传递板通过垂向填角焊连接在所述短梁的腹板及一有关的垂向板上。

6.根据权利要求5所述的接头结合，其特征在于：

每个所述垂向剪力传递板还通过在其每端的填角焊接而连接在所述短梁凸缘上。

7.根据权利要求1所述的接头结合，其特征在于：

所述梁包括一个紧连所述上、下凸缘的腹板，设有一个或多个垂向剪力传递板，每个垂向剪力传递板通过垂向填角焊接而连接于所述梁的腹板和所述平行垂向板之一上。

8.根据权利要求7所述的接头结合，其特征在于：

每个所述垂向剪力传递板具有相对的两端，每个所述垂向剪力传递板在其相对的两端还通过填角焊接而连接于所述梁的凸缘。

9.根据权利要求1所述的接头结合，其特征在于：

所述平行垂向板通过垂向填角焊拉而连接于所述立柱。

10.根据权利要求9所述的接头结合，其特征在于：

每个所述平行垂向板连接于所述左、右凸缘。

11.根据权利要求1所述的接头结合，其特征在于：所述所述焊接都是首先在车间条件下完成的，只留下螺栓连接在现场条件下进行。

12.根据权利要求1所述的接头结合，其特征在于：

所有所述焊接都是首先在车

间条件下完成的，然后，只有螺栓连接在现场条件下进行。

13.一种用于连接水平连接梁和立柱的抗力矩钢框架结合，这种组合包括：

一个副枝组件，它具有设置在所述立柱和所述连接梁之间的相对的端部；

一个主干组件，它将所述副枝组件的一端固定于所述立柱；以及

填角焊接固定将所述主干组件连接于所述立柱并将所述主干组件固定于所述副枝组个，以形成一个非约束固有韧性的结构接头它可在穿过厚度的方向上消除约束的全穿透单斜槽焊缝和结构钢立柱形状的后屈服应变。

14.一种用于连接水平连接梁与立柱的抗力矩钢框架结合，这种组合包括：

一个副枝组件，它具有设置在所述立柱和所述连接梁之间的相对的两端；

一个主干组件，它将所述副板组件的一端与所述立柱固定；

一个能量耗散机构，它将所述副枝组件的另一端与所述水平的连接梁固定；

填角焊接固定，将所述主干组件连接于所述立柱，将所述主干组件固定于所述副枝组件以形成一个非约束的，固有韧性的结合接头，它可消除在通过厚度方向上的约束全穿透单斜槽焊缝和结构钢立柱形状的后屈服应变；

所述能量耗散机构包括一个通过填角焊缝固定在所述副枝组件上且通过剪切连接板螺栓紧固件固定在所述连接梁上的剪切连接板；

所述能量耗散机构还包括多个固定在所述副枝组件和所述连接梁之间的凸缘拼合板；

所述凸缘拼合板与所述剪切连接板隔开且被其分离开；

所述凸缘拼合板具有接纳板的螺栓紧固件的尺寸有余量的孔；

一个将所述副枝组件的所述一端连接于所述主干组件的剪力传递板；

将所述剪力传递板固定于所述主干组件的填角焊接固定；

所述主干组件包括由多条填角焊缝连接于所述立柱及所述主干组件的立柱腹板加劲板；以及

所述主干组件包括一对平行联接板，其具有通过填角焊缝固定于所述立柱、所述副枝组件的所述一端、所述立柱腹板加劲板及所述剪力传递板上的相对的两端。

15.一种用于将水平梁连接于立柱的结构接头结合，所述接头结合包括两个设置在所述立柱相对两侧上的垂向板，设有将所述垂向板连接于所述立柱的装置，其中所述垂向板设置得从所述立柱沿所述梁的侧面延伸，还设有将所述垂向板连接于所述梁的装置；以及

所述将垂向板连接于立柱的装置包括焊接在所述立柱上且焊接在所述垂向板上的板。

16.一种用于将水平梁连接于立柱的结构接头结合，所述接头结合包括两个设置在所述立柱的相对两侧面上的垂向板，设有将所述垂向板连接于所述立柱的装置，其中所述垂向板设置得从所述立柱沿所述梁的侧面延伸，还设有将所述垂向板连接于所述梁的装置；以及

所述梁包括上、下凸缘，所述将垂向板连接于水平梁的装置包括焊接在所述垂向板上的板装置，所述板装置还焊接在所述水平梁的上、下凸缘上。

17.一种将水平梁连接于立柱的抗力矩框架结合，这种组合包括：

一个副枝组件，它包括所述水平梁，所述梁具有上、下凸缘和一中间腹板；

一个主干组件，它包括一对焊接在所述立柱的相对的两侧上的垂向平行联接板，所述联接板相互成面对面的关系，所述主干组件还包括焊接在所述立杆上且焊接在所述联接板上的立柱腹板加劲板；

所述垂向平行联接板超出所述立柱水平延伸，在所述联接板之间形成一个间隙；

所述梁伸入所述联接板之间的是间隙；

所述副枝组件还包括焊接在所述梁和所述垂向平行联接板之间的水平板装置；

所述副枝组件还包括焊接在所述梁的腹板上的垂向剪力传递板，所述垂向剪力传递板还焊接在所述垂向平行联接板上，所述垂向剪力传递板设置在所述垂向平行联接板之间的间隙内。

18.根据权利要求17所述的抗力矩结合，其特征在于：所述梁和所述垂向平行联接板借助在所述梁的纵向上延伸的焊缝焊接在所述水平板装置上。

19.根据权利要求18所述的抗力矩结合，其特征在于：所述垂向剪力传递板焊接在所述梁的凸缘上。

20.一种用于将水平梁连接于立杆的结构接头结合，所述梁具有上、下凸缘和所述凸缘间的一腹板，所述接头结合包括两个以平行关系设置在所述立柱相对两侧面上的垂向板，所垂向板相互成面对面的关系且焊接在所述立柱上，所述垂向板从所述立柱沿所述水平梁的侧面水平地延伸，所述板装置通过水平焊缝连接于所述水平梁的凸缘，所述板装置还通过水平焊缝连接于所述垂向板，所述水平焊缝在所述水平梁的方向上纵向延伸。

21.根据权利要求20所述的接头结合，其特征在于：所述水平梁由紧连所述上、下凸缘的腹板构成，其中包括两个设置在所述梁相对两侧面上的垂向剪力传递板，每个所述垂向剪力传递板焊接在所述梁的腹板上且沿一垂向线焊接在有关的垂向报上。

22.根据权利要求21所述的接头结合，其特征在于：所述垂向剪力传递板具有两个端部，每个所述垂向剪切板还沿着其每个端部通过焊缝连接在所述凸缘上。

23.根据权利要求20所述的接头结合，其特征在于：包括一个或多个垂向剪力传递板，每个垂向剪力传递板通过垂向焊缝焊接在所述梁的腹板上，每个垂向剪力传递板还通过垂向焊缝焊接在所述垂向板之一上。

24.根据权利要求20所述的接头结合，其特征在：所述垂向平行板通过垂向填角焊缝焊接在所述立柱上。

25.根据权利要求23所述的接头结合，其特征在于：所述立柱具有两个凸缘，每个所述垂向平行板焊接在两个所述凸缘上，每个所述垂向剪切板焊接在所述梁的上、下凸缘上。

26.根据权利要求17所述的接头结合，其特征在于：所有的所述焊缝都是首先在车间中完成的，所有螺栓连接是其后在现场进行的。

27.根据权利要求20所述的接头结合，其特征在于：所有的所述焊缝是在车间中完成的。

28.一种用于将水平梁连接于具有垂向边缘的立柱的结构接头结合，所述接头结合包括两个设置在所述立柱相对两侧面上的垂向板，所述垂向板沿着垂向线焊接在所述立柱的垂向边缘上，所述垂向板相互成面对面的关系，所述垂向板从所述立柱沿所述梁的侧面延伸，其中包括将所述垂向板连接于所述梁的焊接固定装置，所述焊接固定装置由在所述水平梁上在水平梁的方向上纵向延伸的和在所述垂向板上的焊缝构成。

29.根据权利要求28所述的结构接头结合，其特征在于：所述立柱由四个垂向边缘构成，所述焊接垂向线是沿着所述立柱的全部四个边缘在所述立柱和所述垂向板之间的填角焊缝。

30.根据权利要求28所述的结构接头结合，其特征在于：所述垂向板还通过焊接在所述立柱和焊接在所述垂向板上的水平加劲板连接在所述立柱上。

31.根据权利要求28所述的结构接头结合，其特征在于：所述梁包括上、下凸缘和上、下凸缘间的一腹板，所述将垂向板连接于水平梁上的焊接固定装置包括在所述垂向板和所述水平梁的上、下凸缘之间水平延伸的焊缝，其中还包括分别具有一个或多个垂向边缘的两个垂向剪力传递板，每个垂向剪力传递板沿着所述垂向边缘之一焊接在一个有关的垂向平行联结板上，每个所述垂向剪力传递板也焊接在所述腹板和所述凸缘中的一个或多个上。

32.根据权利要求28所述的结构接头结合，其特征在于：所述水平梁包括上、下凸缘和上、下凸缘间的一腹板，将所述垂向板焊接在所述水平梁上的所述焊接固定装置包括沿水平线焊接在所述垂向板上的水平板装置，所述水平板装置沿水平线焊接在所述水平梁的上、下凸缘上，其中还包括两个垂向剪力传递板，每个具有一个或多个垂向边缘，每个垂向剪力传递板沿所述垂向边缘之一焊接在一个有关的垂向平行联接板上，每个所述垂向剪力传递板也焊接在所述腹板和所述凸缘中的一个或多个上。

33.根据权利要求32所述的结构接头结合，其特征在于：所述板装置包括两个上板和两个下板，所述焊接固定装置由每个上板和所述上凸缘之间及每个上板和一有关垂向板之间的焊缝构成，所述焊接固定装置由每个下板和所述下凸缘之间及所述下板和一有关垂向板之间的焊缝构成，所述水平权和所述凸缘之间的焊缝在所述水平梁的方向上纵向延伸。

34.根据权利要求32所述的结构接头结合，其特征在于：所述板装置包括一个上板和一个下板，所述焊接固定装置由所述上板和所述上凸缘之间的焊缝和所述上4板和所述垂向板之间的焊缝构成，所述焊接固定装置由所述下板和所述下凸缘之间的焊缝和所述下板和所述垂向板之间的焊缝构成，所述水平板和所述凸缘之间的所述焊缝在所述水平梁的方向上纵向延伸。

35.根据权利要求20所述的组合，其特征在于：所述立柱包括四个垂向边缘，所述垂向边缘中的两个在所述立柱靠近所述水平梁的侧面上，所述垂向边缘中的两个在远离所述水平梁的侧面上，所述垂向板各包括一个切口部分，所述切口部分在所述立柱的与所述近侧边缘相同侧面上。

36.根据权利要求34所述的组合，其特征在于：所述切口部分足够大以便于将所述垂向板焊接在立柱的靠近所述水平梁的侧面上的所述垂向边缘上。

Claims (31)

1.一种用于使水平连接梁与一立柱相连接的抗力矩钢框架结合，这种组合包括：

一个副枝组件，它具有在所述立柱和所述连接梁之间设置的相对的两端；

一个主干组件，它将所述副枝组件的一端固定在所述立柱上；

一个能量耗散机构，它将所述副枝组件的另一端固定在所述水平连接架上；

填角焊固定连接所述主干组件与所述立柱，并将所述主干组件固定在所述副枝组件上以形成非约束的，因有韧性的结构接头，其可消除在穿过厚度方向上的约束全穿透单斜槽焊接和结构钢立柱形状的后屈服应变。

2.根据权利要求1所述的本发明，其特征在于：

所述能量耗散机构包括通过填角焊固定在所述副枝组件上且通过剪切连接螺栓紧固件固定在所述连接梁上的剪切连接板。

3.根据权利要求2所述的本发明，其特征在于：

所述能量耗散机构还包括多个固定在所述副枝组件和所述连接梁之间的凸缘拼合板；

所述凸缘拼合板与所述剪切连接板间隔开并被其分开；以及

所述凸缘拼合板具有尺寸有余量的孔，用于接纳板的螺栓紧固件。

4.根据权利要求3所述的本发明，其特征在于包括：

一个将所述副枝组件的一端连接于所述主干组件的剪力传递板装置；以及

所述剪力传递板装置填角焊接固定在所述主干组件上。

5.根据权利要求4所述的本发明，其特征在于：

所述主干组件包括由多处填角焊接连接于所述立柱及连接于所述主干组件的立柱腹板加劲板。

6.根据权利要求5所述的本发明，其特征在于：

所述主干组件包括一对平行联接板，其相对的两端借助填角焊接固定在所述立柱、所述副枝组件的所述一端，所述立柱腹板加劲板及所述剪力传递板上。

7.根据权利要求1所述的本发明，其特征在于：

所述主干组件包括一对相互间隔开来的平行联接板，其具有相对两端；

所述平行联接板的一选定端形成一个轭状物，其具有在由所述立柱占据的那对相对的联接板之间的空间；

所述联接板的所述另一端固定在所述副枝组件上并由其分开；以及

所述填角焊接将所述联接板固定在所述立柱和所述副枝组件上。

8.根据权利要求7所述的本发明，其特征在于：

所述副枝组件包括一个具备相对两端的短梁，其一选定端固定在所述联接板上，另一端由所述能量耗散机构固定在所述连接梁上；

所述能量耗散机构包括多个凸缘拼合板，相互连接所述短梁与所述连接梁；以及

所述短梁和连接梁构件具有相对于将所述短梁连接于所述连接梁的螺栓紧固件尺寸有余量的孔。

9.在有凸缘的立柱和有凸缘的水平梁之间现有钢结构抗力矩结合中的改进，其包括：

一对由所述立柱和所述梁分开的平行联接板；

多个将所述联结板连接于所述梁的凸缘拼合板；

所述平行联接板具有邻近于所述梁的后切口，便于对所述梁和所述联接板进行焊接；

立柱腹板加劲板，其邻近所述平行联接板设置在所述有凸缘的立柱上；以及

填角焊接将所述平行联接板固定在所述立柱和所述梁上，将所述凸缘拼合板固定在所述平行联接板上，并将所述立柱腹板加劲板固定在所述立柱和所述平行联接板上，从而形成一种非约束的，固有韧性的结合接头，其可以消除在通过厚度的方向上约束的全穿透单斜槽焊接和钢结构立柱形状的后屈服应变。

10.根据权利要求9所述的本发明，其特征在于包括：

一个以相对于所述平行联接板间隔开来的关系固定在所述梁和所述立柱之间的现有剪切连接板。

11.根据权利要求10所述的本发明，其特征在于：

所述立柱和所述梁形成一种在车间制造的预制框架系统。

12.根据权利要求1和9所述的本发明，其特征在于：

所述立柱和所述梁具有一个连续腹板分开的上、下凸缘；以及

所述平行联接板固定在所述立柱凸缘和所述梁凸缘的相对的外侧面并由其分离开。

13.一种用于将具有上、下凸缘的水平梁连接于具有左、右凸缘的立柱的结构接头结合，所述接头结合包括两个适于以平行关系设置在所述立柱两相对侧面上、适于连接在所述立柱上且适于从所述立柱水平延伸的垂向板；抵靠所述水平梁凸缘设置且通过水平的填角焊接连接于所述凸缘的装置，所述装置还通过水平的填角焊接连接于所述垂向板；所述水平的填角焊接在所述梁的方向上纵向延伸。

14.根据权利要求13所述的接头结合，其特征在于：

所述水平梁是短梁，其中设有一个具有上、下凸缘的第二梁，其中还设有用于通过螺栓将所述短梁装在所述第二梁上的装置。

15.根据权利要求14所述的接头结合，其特征在于：

所述用于通过螺栓将短梁装在第二梁上的装置包括一个或多个凸缘连接板，其适于用螺栓连接在所述短梁和所述第二梁的所述上、下凸缘上。

16.根据权利要求15所述的接头结合，其特征在于：

所述短梁由一腹板紧密连接短梁的上、下凸缘构成，所述第二梁由一腹板紧密连接第二梁的上、下凸缘构成，所述用于通过螺栓将短梁装在第二梁上的装置还包括一个通过垂向填角焊接连接于所述短梁的所述腹板上的垂向剪力传递板，所述垂向剪力传递板具有用于连接在所述第二梁的所述腹板上的螺栓孔。

17.根据权利要求14所述的接头结合，其特征在于：

所述短梁包括一个紧连上、下凸缘的腹板，在所述短梁的相对两侧面上设有两个垂向剪力传递板，每个所述垂向剪力传递板通过垂向填角焊连接在所述短梁的腹板及一有关的垂向板上。

18.根据权利要求17所述的接头结合，其特征在于：

每个所述垂向剪力传递板还通过在其每端的填角焊接而连接在所述短梁凸缘上。

19.根据权利要求13所述的接头结合，其特征在于：

所述水平梁包括一个紧连所述上、下凸缘的腹板，在所述水平梁的腹板和所述立柱之间连接有一个或多个垂向剪力传递板，所述一个或多个垂向剪力传递板通过垂向填角焊接而连接于所述立柱。

20.根据权利要求13所述的接头结合，其特征在于：

所述梁包括一个紧连所述上、下凸缘的腹板，设有一个或多个垂向剪力传递板，每个垂向剪力传递板通过垂向填角焊接而连接于所述梁的腹板和所述平行垂向板之一上。

21.根据权利要求20所述的接头结合，其特征在于：

每个所述垂向剪力传递板具有相对的两端，每个所述垂向剪力传递板在其相对的两端还通过填角焊接而连接于所述梁的凸缘。

22.根据权利要求13所述的接头结合，其特征在于：

所述平行垂向板通过垂向填角焊拉而连接于所述立柱。

23.根据权利要求22所述的接头结合，其特征在于：

每个所述平行垂向板连接于所述左、右凸缘。

24.根据权利要求13所述的接头结合，其特征在于：所有所述焊接都是首先在车间条件下完成的，只留下螺栓连接在现场条件下进行。

25.根据权利要求13所述的接头结合，其特征在于：

所有所述焊接都是首先在车间条件下完成的，然后，只有螺栓连接在现场条件下进行。

26.一种用于将水平梁连接于立柱的结构接头结合，所述接头结合包括两块设置在所述立柱两相对侧面上的垂向板，设有将垂向板连接于所述立柱的装置，所述垂向板设置得从所述立柱沿着所述梁的侧面延伸，还设有将所述垂向板连接于所述梁的装置。

27.根据权利要求26所述的结构接头结合，其特征在于：

所述将垂向板连接于立柱的装置包括在所述立柱和所述垂向板之间的焊缝。

28.根据权利要求26所述的结构接头结合，其特征在于：

所述将垂向板连接于立柱的装置包括焊接在立柱和焊接在所述垂向板上的板。

29.根据权利要求26所述的结构接头结合，其特征在于：

所述将垂向板连接于水平梁的装置包括在所述垂向板和所述水平梁之间的焊缝。

30.根据权利要求26所述的结构接头结合，其特征在于：

所述梁包括上、下凸缘，所述将垂向板连接于水平梁的装置包括焊接在所述垂向板上的板装置，所述板装置还焊接在所述水平梁的上、下凸缘上。

31.一种用于连接水平连接梁和立柱的抗力矩钢框架结合，这种组合包括：

一个副枝组件，它具有设置在所述立柱和所述连接梁之间的相对的端部；

一个主干组件，它将所述副枝组件的一端固定于所述立柱；以及

填角焊接固定将所述主干组件连接于所述立柱并将所述主干组件固定于所述副枝组个，以形成一个非约束的，固有韧性的结构接头它可在穿过厚度的方向上消除约束的全穿透单斜槽焊缝和结构钢立柱形状的后屈服应变。

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