CN201679098U - 具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型通过在钢梁端部增加梯形连接键，并在梁端的上翼缘进行高强螺栓锚固，同时在梁端的下翼缘进行有限锚固，从而形成梁端下翼缘在火灾环境下具备有限伸缩能力的框架梁柱抗火节点。本实用新型适用于对结构耐火性能及抗倒塌能力要求较高的工业和民用钢框架结构的梁柱节点。本实用新型构造简单，施工方便，所需材料成本低廉，并且在高温环境下梁不发生局部屈曲，可形成悬链线效应，具有良好的耐火性能和抗倒塌能力。

Description

具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点

(一)技术领域

本实用新型涉及一种结构构件，特别是一种框架梁柱抗火节点。

(二)背景技术

随着经济的发展，频发的建筑火灾会使结构发生损伤或倒塌，结构防火与抗火设计的目的是使结构在火灾发生后一定的时间内免于倒塌，以保证建筑物内人员安全疏散及消防有充足灭火时间。然而目前国内外规范都是通过保证单独构件在火灾下的稳定来确保整体结构的安全，由于单独构件的受力状态及约束条件与实际结构中的构件有很大不同，因此单独构件的火灾反应不能代表整体结构产生的反应，一些整体结构的耐火试验及现实的倒塌结构表明：整体结构中的里钢梁在严重的火灾中会表现出一定的悬链线效应，改变结构受力机理，提高了结构的耐火性能，同时节点部位的钢柱和钢梁翼缘部分钢板出现局部屈曲，有损于结构的抗倒塌能力。由于火灾使梁下翼缘温度高于上翼缘形成温度差，导致节点处的梁下翼缘发生屈曲，因此一些研究者对不同的梁柱节点进行了研究，这些节点改变梁柱连接形式放松约束或在不同程度上对节点局部进行加强，约束的放松会损害节点的连接性能，而约束的加强会加速下翼缘发生屈曲。因此开发既能够保证节点整体连接性能，又能发挥梁的悬链线效应而不发生局部屈曲的梁柱节点，从而提高整体结构耐火性能和抗倒塌能力，对工程结构抗火具有重要意义。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，要解决在严重的火灾发生后，钢梁中会表现出一定的悬链线效应，改变结构受力机理，，同时节点部位的钢柱和钢梁翼缘部分钢板出现局部屈曲，有损于结构的抗倒塌能力的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，包括柱、钢梁和端板，端板通过螺栓连接在柱的侧面，钢梁连接在端板的侧面，所述钢梁为工字钢或H型钢，钢梁的端部有一三角切口，切口所切部位为下翼缘和腹板，下翼缘的切取长度为钢梁整体高度H的40％～70％；梁的切口部位连接有梯形连接键，所述梯形连接键由腹板相对的双槽钢组成，其纵断面为正梯形，梯形连接键的整体高度与钢梁的腹板高度相同，梯形连接键的上部长度L为梯形连接键的整体高度的1～1.5倍，梯形连接键腹板的缺口角度与钢梁切口角度相同，钢梁的上翼缘通过高强螺栓与梯形连接键的上部连接，钢梁的下翼缘通过普通螺栓与梯形连接键的下部连接；钢梁的上翼缘和下翼缘端部均焊有钢板，钢板和梯形连接键一起通过焊缝与端板连接。

所述柱为钢柱或钢管混凝土柱。

所述柱有钢梁连接处的翼缘上焊接有加劲板。

所述梯形连接键的两侧槽钢腹板设置加劲肋或不设加劲肋。

所述普通螺栓的螺栓孔为长型普通螺栓孔，栓孔长径为短径的5倍～10倍。所述高强螺栓和普通螺栓分别关于钢梁腹板对称布置，钢梁腹板每侧的高强螺栓为单列或双列，普通螺栓的数量为高强螺栓数的30％～50％。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

(1)在正常使用情况下，梯形连接键的刚度提高，整体连接性能与一般节点一致或有提高。

(2)在发生火灾时，在置换有长形螺栓孔的梯形连接键下翼缘处，钢梁下翼缘可以发生有限的滑动，缓解热膨胀应力，减小钢梁下翼缘局部屈曲的同时，减小节点处柱的局部屈曲。从而减小节点损伤。

(3)在严重火灾时，即使下翼缘螺栓损坏，由于上翼缘的强连接，钢梁可产生良好的悬链线效应，在火灾降温过程中，可以减少残余变形。火灾后，只需要更换下翼缘普通螺栓即可实现结构的加固和维修。

(4)所用材料成本低廉，构造简单，耐火性能良好。

本实用新型克服了传统框架梁柱在火灾发生后，导致钢梁下翼缘发生屈曲，最终可能导致结构发生倒塌的缺点，解决了在严重火灾发生时减小节点处柱的局部屈曲降低节点损伤，同时在减少在救火过程中由于冷却不均产生的残余变形技术问题。

本实用新型可广泛应用于对结构耐火性能及抗倒塌能力要求较高的工业和民用钢框架结构的梁柱节点。

(四)附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本发明的结构正面示意图。

图2是本发明的结构三维侧视图。

图3是钢梁的三维侧视图。

图4是钢梁的正面示意图。

图5是梯形连接键的三维侧视图。

图6是梯形连接键的正面示意图。

附图标记：1-柱、2-钢梁、3-梯形连接键、4-加劲板、5-端板、6-钢板、7-高强螺栓、8-普通螺栓、9-焊缝。

(五)具体实施方式

实施例参见图1～图6所示：一种具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，包括柱1、钢梁2和端板5，端板5通过螺栓连接在柱1的侧面，钢梁2连接在端板5的侧面，所述钢梁2为工字钢或H型钢，钢梁2的端部有一三角切口，切口所切部位为下翼缘和腹板，下翼缘的切取长度为钢梁整体高度H的40％～70％；梁的切口部位连接有梯形连接键3，所述梯形连接键3由腹板相对的双槽钢组成，其纵断面为正梯形，梯形连接键3的整体高度与钢梁2的腹板高度相同，梯形连接键3的上部长度L为梯形连接键3的整体高度的1～1.5倍，梯形连接键3腹板的缺口角度与钢梁切口角度相同，钢梁2的上翼缘通过高强螺栓7与梯形连接键3的上部连接，钢梁2的下翼缘通过普通螺栓8与梯形连接键3的下部连接；钢梁2的上翼缘和下翼缘端部均焊有钢板6，钢板6和梯形连接键3一起通过焊缝9与端板5连接。所述柱1为钢柱或钢管混凝土柱。所述柱1有钢梁连接处的翼缘上焊接有加劲板4。所述梯形连接键3的两侧槽钢腹板设置加劲肋或不设加劲肋。所述普通螺栓的螺栓孔为长型普通螺栓孔，栓孔长径为短径的5倍～10倍。所述高强螺栓7和普通螺栓8分别关于钢梁腹板对称布置，钢梁腹板每侧的高强螺栓7为单列或双列，普通螺栓8的数量为高强螺栓数的30％～50％。

本实用新型的实施过程，其步骤如下：

步骤一，在柱上的钢梁2的设计位置的翼缘和腹板上焊接加劲板4，并在侧面焊接端板5；

步骤二，将钢梁2端部的翼缘和腹板部分钢材进行切割，切割时，首先沿钢梁的横向将下翼缘进行切割，下翼缘切除部位长度为钢梁整体高度H的40％～70％；其次对钢梁腹板进行切割，腹板切割线为从钢梁的上翼缘底部到下翼缘的切割点；在切割后的钢梁端部上翼缘对称腹板开高强螺栓孔；在钢梁端部下翼缘对称腹板开长形普通螺栓孔，栓孔长径为短径的5倍～10倍，其数量为高强螺栓孔的30％～50％；

步骤三，选取两相同型号槽钢，其高度与钢梁腹板高度相同，使槽钢腹板相对组成梯形连接键3，然后切割梯形连接键3的上部，使其长度变为梯形连接键3的整体高度的1～1.5倍，然后切割梯形连接键3的腹板，切割方向与钢梁2的端部切割方向平行，并在梯形连接键3的上部和下部分别开高强螺栓孔和长形普通螺栓孔，所开栓孔与钢梁上翼缘和钢梁下翼缘上栓孔分别对应；

步骤四，通过高强螺栓7将钢梁上翼缘和梯形连接键3的上部固定，通过普通螺栓8将钢梁下翼缘和梯形连接键3的下部连接，在钢梁上翼缘和下翼缘端部分别焊钢板6，然后吊装连接好的钢梁将其与焊接在柱侧面的端板5焊接。

步骤三中所述槽钢的强度大于或等于钢梁所用钢材强度。

以上为本实用新型的典型实施例，本实用新型的实施不止于此。

Claims (6)

1.一种具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，包括柱(1)、钢梁(2)和端板(5)，端板(5)通过螺栓连接在柱(1)的侧面，钢梁(2)连接在端板(5)的侧面，其特征在于：所述钢梁(2)为工字钢或H型钢，钢梁(2)的端部有一三角切口，切口所切部位为下翼缘和腹板，下翼缘的切取长度为钢梁整体高度H的40％～70％；梁的切口部位连接有梯形连接键(3)，所述梯形连接键(3)由腹板相对的双槽钢组成，其纵断面为正梯形，梯形连接键(3)的整体高度与钢梁(2)的腹板高度相同，梯形连接键(3)的上部长度L为梯形连接键(3)的整体高度的1～1.5倍，梯形连接键(3)腹板的缺口角度与钢梁切口角度相同，钢梁(2)的上翼缘通过高强螺栓(7)与梯形连接键(3)的上部连接，钢梁(2)的下翼缘通过普通螺栓(8)与梯形连接键(3)的下部连接；钢梁(2)的上翼缘和下翼缘端部均焊有钢板(6)，钢板(6)和梯形连接键(3)一起通过焊缝(9)与端板(5)连接。

2.根据权利要1所述的具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，其特征在于：所述柱(1)为钢柱或钢管混凝土柱。

3.根据权利要求1所述的具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，其特征在于：所述柱(1)有钢梁连接处的翼缘上焊接有加劲板(4)。

4.根据权利要求1所述的具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，其特征在于：所述梯形连接键(3)的两侧槽钢腹板设置加劲肋或不设加劲肋。

5.根据权利要求1所述的具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，其特征在于：所述普通螺栓的螺栓孔为长型普通螺栓孔，栓孔长径为短径的5倍～10倍。

6.根据权利要求1所述的具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，其特征在于：所述高强螺栓(7)和普通螺栓(8)分别关于钢梁腹板对称布置，钢梁腹板每侧的高强螺栓(7)为单列或双列，普通螺栓(8)的数量为高强螺栓数的30％～50％。

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