CN203755460U - 一种x形t型连接件 - Google Patents

Abstract

一种X形T型连接件，包括矩形腹板和X形翼缘板，X形翼缘板设有长对称轴和短对称轴，X形翼缘板的两侧设有螺栓孔，螺栓孔以长对称轴为中心对称设置，矩形腹板固定安装在X形翼缘板的长对称轴上，X形翼缘板中开有2n个耗能孔洞，以长对称轴为中心两两对称布置，位于矩形腹板同一侧的n个耗能孔洞以短对称轴为中心布置，耗能孔洞的横截面外轮廓线为连续平滑过渡的闭合曲线；耗能孔洞位于螺栓孔与矩形腹板之间，且耗能孔洞与矩形腹板之间的间距大于等于矩形腹板厚度的1.5倍，螺栓孔至耗能孔洞的最小距离不应小于2倍的X形翼缘板厚度。本实用新型有效防止由应力集中产生的连接破坏、耗能能力和经济性良好。

Description

一种X形T型连接件

技术领域

本实用新型涉及一种建筑钢结构领域，尤其是一种T型连接件。

背景技术

目前，钢结构建筑在我国得到了普及和持续发展，钢结构广泛应用到了建筑、铁路、桥梁和住宅等方面。T型连接件作为一种重要的构件广泛应用于钢结构建筑中，这种连接件特别适用于高烈度地区的半刚性框架中。该种连接件一般由翼缘钢板和腹板通过焊接方式组合而成，形成T字型钢构件，一般翼缘板通过高强螺栓与钢框架柱或钢梁相连接，腹板通过焊接方式或者高强度螺栓与钢框架梁或支撑相连接。

国内外相关研究表明，传统的矩形翼缘T形连接件在承受循环荷载时，T型连接件的翼缘板会因一小部分区域应力集中而形成塑性铰，且螺栓会出现较大应力集中。这种小区域内的应力集中，会导致T型连接件的刚度、强度和耗能能力的下降，连接件的这些应力集中的区域会首先遭到破坏，特别是翼缘和腹板焊接处容易最先出现裂纹，从而降低节点区的安全系数，进而给半刚性框架结构带来安全隐患；除了这些应力集中的区域外，其他区域基本处于弹性工作阶段，不能充分利用材料。为了改善上述问题可以采用较多的方法，常见的办法是增加T型连接件中钢板的厚度和加大螺栓的直径，但这种方法将产生较大的弊端，会加大材料成本、加工成本和运输成本，要求更高的焊缝质量，但是连接件的耗能性能并没得到有效的提高。

综上所述，随着时代的发展，T型连接件在钢结构中（特别是在高烈度地区的钢结构中）的地位已越趋重要，然而现有的矩形T型连接件并不能很好地解决由应力集中产生的连接破坏，且不具有很好的耗能能力和经济性。

发明内容

为了克服已有T型连接件的不能很好地解决由应力集中产生的连接破坏，耗能能力和经济性较差的不足,本实用新型提供了一种有效防止由应力集中产生的连接破坏、耗能能力和经济性良好的X形T型连接件。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种X形T型连接件，包括矩形腹板，还包括X形翼缘板，所述X形翼缘板设有长对称轴和短对称轴，所述X形翼缘板的两侧设有螺栓孔，所述螺栓孔以所述长对称轴为中心对称设置，所述矩形腹板固定安装在所述X形翼缘板的长对称轴上，所述X形翼缘板中开有2n个耗能孔洞，n为正整数，以所述长对称轴为中心两两对称布置，位于矩形腹板同一侧的n个耗能孔洞以所述短对称轴为中心布置，所述耗能孔洞的横截面外轮廓线为连续平滑过渡的闭合曲线；

所述耗能孔洞位于所述螺栓孔与所述矩形腹板之间，且所述耗能孔洞与所述矩形腹板之间的间距大于等于所述矩形腹板厚度的1.5倍，所述螺栓孔至耗能孔洞的最小距离不应小于2倍的X形翼缘板厚度。

进一步，所述X形翼缘板的长边开有4m个耗能开口，m为正整数，所述耗能开口以所述长对称轴为中心对称布置，位于矩形腹板同一侧的2m个耗能开口以所述短对称轴为中心对称布置，所述耗能开口的横截面外轮廓线为连续平滑过渡的曲线；

所述耗能开口位于所述螺栓孔与所述矩形腹板之间，且所述耗能开口与所述矩形腹板之间的间距大于等于所述矩形腹板厚度的1.5倍，所述耗能开口与耗能孔洞边缘之间的距离大于等于X形翼缘板长度的1/6，所述螺栓孔至耗能开口的最小距离大于等于2倍的X形翼缘板厚度。

本实用新型中，所述耗能孔洞的横截面外轮廓线可以为椭圆，当然也可以为其他二次曲线，只要是连续平滑过渡的闭合曲线，不会产生应力集中现象即可。

本实用新型中，中部耗能孔洞和边缘耗能开口位置是根据这种X形T型连接件受外力作用时的线性弯矩分布图进行布置的，在弯矩达到最大弯矩的百分之四十的区域宜设置耗能孔洞耗能开口。

所述耗能孔洞宜设置成较均衡、饱满的形状（例如：椭圆状），不应有明显的突变（可以有效避免应力集中问题）。耗能开孔宜设置成较均衡、饱满的形状（例如：半椭圆状），不应有明显的突变（可以有效避免应力集中问题）。

优先的，所述耗能孔洞的两端应进行打磨，使其具有一定弧度，形成过渡段（可以有效避免应力集中问题）。

所述X形翼缘板应采用较薄的钢板，但也应满足实际工程设计的要求。所述X形翼缘板的厚度不应大于30mm（钢材厚度越厚，其各方面性能将越差，会出现例如Z向性能问题），当采用特殊钢材时X形翼缘板的厚度限制可以酌情放宽。所述X形翼缘板应采用延性较好的软钢，也可采用延性较好的Q235、Q345钢等。

所述X形翼缘板与所述矩形腹板之间的夹角为90°。

所述耗能孔洞在X形翼缘板长度方向的尺寸范围为：X形翼缘板长度的1/6至X形翼缘板长度的1/4；耗能孔洞在X形翼缘板宽度方向的尺寸范围为：X形翼缘板宽度的1/6至X形翼缘板宽度的1/3。

所述耗能开口在X形翼缘板长度方向的尺寸范围为：X形翼缘板长度的1/6至X形翼缘板长度的1/4；耗能开口在X形翼缘板宽度方向的尺寸范围为：X形翼缘板宽度的1/10至X形翼缘板宽度的1/8。

所述X形翼缘板与所述矩形腹板焊接。

本实用新型的技术构思为：在钢结构建筑中，该X形T型连接件主要承受往复荷载的作用，是钢结构柱与梁或梁与支撑之间荷载传递的最主要构件。这种X形T型连接件在外荷载的往复作用下，首先塑性应变发生在X形翼缘板上螺栓连接线和焊缝处，再从这两个位置向中部均匀地传递，直到X形翼缘板上螺栓连接线至焊缝之间范围内所有截面的塑性应变趋于一致，此时X形翼缘板从螺栓连接线至焊缝之间范围内应力分布也是均匀的（热成像时呈现均热的状态），没有出现明显的应力集中现象，即X形翼缘板从螺栓连接线至焊缝之一范围内的钢材都参与了耗能，故耗能性能较高；在相同工况下传统矩形T型连接件的矩形翼缘板将有很大一部分截面还处于弹性阶段，并且塑性发展不均匀，即这些处于弹性阶段的截面不参与能量耗散的工作，延性较差，故这种连接件耗能性能较差，易在往复荷载下遭到破坏。在外荷载的往复作用下，这种X形T型连接件的破坏模式与矩形T型连接件的破坏模式是相同的，都是在翼缘焊缝处出现拉裂裂缝，并沿着宽度和厚度延伸，直到完全断裂，使得这种X形T型连接件承载力完全丧失，但是X形T型连接件讲具有更高的延性和耗能性能。

本实用新型的有益效果主要表现在：钢材使用量较少，可以充分发挥材料的性能，故更具经济性；采用了这种X形T性连接件可以在外力作用下耗散更多的能量，具有更好的延性，故更具耗能作用；不会出现局部应力集中的现象，提高了构件的延性，使结构更具安全性。

附图说明

图1是X形T型连接件的俯视图。

图2-1是X形T型连接件的正视图（X形翼缘板与矩形腹板采用角焊缝的连接形式）。

图2-2是X形T型连接件的正视图（X形翼缘板与矩形腹板采用坡口焊的连接形式）。

图3是X形T型连接件的侧面视图。

图4是X形T型连接件中的X形翼缘的俯视图。

图5是X形T型连接件的装配图。

其中，1.X形翼缘板，2.矩形腹板，31.左焊缝，32.右焊缝，41.左耗能孔洞，42.右耗能孔洞，51.左上耗能开口，52.左下耗能开口，53.右上耗能开口，54.右下耗能开口，61.左上连接螺栓，62.左下连接螺栓，63.右上连接螺栓，64.右下连接螺栓，71.左上螺栓孔，72.左下螺栓孔，73.右上螺栓孔，74.右下螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明。

参照图1和图4，一种X形T型连接件，包括矩形腹板2，还包括X形翼缘板1，所述X形翼缘板1设有长对称轴和短对称轴，所述X形翼缘板1的两侧设有螺栓孔，所述螺栓孔以所述长对称轴为中心对称设置，所述矩形腹板2固定安装在所述X形翼缘板1的长对称轴上，所述X形翼缘板1中开有2n个耗能孔洞，n为正整数，以所述长对称轴为中心两两对称布置，位于矩形腹板2同一侧的n个耗能孔洞以所述短对称轴为中心布置，所述耗能孔洞的横截面外轮廓线为连续平滑过渡的闭合曲线；

所述耗能孔洞位于所述螺栓孔与所述矩形腹板2之间，且所述耗能孔洞与所述矩形腹板2之间的间距大于等于所述矩形腹板厚度的1.5倍，所述螺栓孔至耗能孔洞的最小距离不应小于2倍的X形翼缘板厚度。

进一步，所述步骤2）中，在X形翼缘板1的坯料上开设4m个耗能开口，m为正整数，所述耗能开口以所述长对称轴为中心对称布置，位于矩形腹板同一侧的2m个耗能开口以所述短对称轴为中心对称布置，所述耗能开口的横截面外轮廓线为连续平滑过渡的曲线；

所述耗能开口位于所述螺栓孔与所述矩形腹板2之间，且所述耗能开口与所述矩形腹板2之间的间距大于等于所述矩形腹板厚度的1.5倍，所述耗能开口与耗能孔洞边缘之间的距离大于等于X形翼缘板长度的1/6，所述螺栓孔至耗能开口的最小距离大于等于2倍的X形翼缘板厚度。

本实施例的X形翼缘板1上开设有若干耗能孔洞、耗能开口和螺栓孔，开设耗能孔洞、耗能开口使得X形T型连接件具有较好的耗能性能，耗能孔洞、耗能开口的设置位置和尺寸是根据X型翼缘板1的线性弯矩图而确定的，可以使这种X形T型连接件在外力作用下沿整块X形翼缘板1发展塑性变形，具有更好的耗能能力。耗能孔洞、耗能开口近矩形腹板一端端部距离矩形腹板2边缘2倍的矩形腹板厚度。耗能孔洞在X形翼缘板长度方向的最大长度为X形翼缘板长度的四分之一，耗能孔洞在X形翼缘板宽度方向的最大长度为X形翼缘板宽度的四分之一；耗能开口在X形翼缘板长度方向的最大长度为X形翼缘板长度的四分之一，耗能开口在X形翼缘板宽度方向的最大宽度为X形翼缘板宽度的八分之一。

耗能孔洞包括左耗能孔洞41和右耗能孔洞42，左耗能孔洞41和右耗能孔洞42自身关于X形翼缘板1长对称轴对称，左耗能孔洞41和右耗能孔洞42关于X形翼缘板1短对称轴对称；耗能开口包括左上耗能开口51、左下耗能开口52、右上耗能开口53、右下耗能开口54，左上耗能开口51、左下耗能开口52与右上耗能开口53、右下耗能开口54关于X形翼缘板1短对称轴对称，左上耗能开口51、左下耗能开口53与右上耗能开口52、右下耗能开口54关于X形翼缘板1长对称轴对称；螺栓孔包括左上螺栓孔71、左下螺栓孔72、右上螺栓孔73和右下螺栓孔74，左上螺栓孔71、左下螺栓孔72与右上螺栓孔73、右下螺栓孔74关于X形翼缘板1短对称轴对称，左上螺栓孔71、左下螺栓孔73与右上螺栓孔72、右下螺栓孔74关于X形翼缘板1长对称轴对称。

如图1、图2-1、图2-2和图3所示，本实用新型专利X形T型连接件的X形翼缘板1和矩形腹板2通过焊接方式进行连接（焊缝为左焊缝31和右焊缝32），X形翼缘板1和矩形腹板2之间夹角为90°。

这种X形T型连接件通过X形翼缘板上的左上连接螺栓61、左下连接螺栓62、右上连接螺栓63和右下连接螺栓64与主体结构的钢框架柱或钢框架梁相连接；并通过焊接方式或螺栓连接方式把腹板与主题结构中钢框架梁或支撑相连接。

本实施例中，X形翼缘板1和矩形腹板2的材料采用Q235钢，厚度均为20mm，焊缝31和焊缝32采用E43形焊条焊制而成，螺栓采用10.9级摩擦型高强度螺栓。本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种X形T型连接件，包括矩形腹板，其特征在于：还包括X形翼缘板，所述X形翼缘板设有长对称轴和短对称轴，所述X形翼缘板的两侧设有螺栓孔，所述螺栓孔以所述长对称轴为中心对称设置，所述矩形腹板固定安装在所述X形翼缘板的长对称轴上，所述X形翼缘板中开有2n个耗能孔洞，n为正整数，以所述长对称轴为中心两两对称布置，位于矩形腹板同一侧的n个耗能孔洞以所述短对称轴为中心布置，所述耗能孔洞的横截面外轮廓线为连续平滑过渡的闭合曲线；

所述耗能孔洞位于所述螺栓孔与所述矩形腹板之间，且所述耗能孔洞与所述矩形腹板之间的间距大于等于所述矩形腹板厚度的1.5倍，所述螺栓孔至耗能孔洞的最小距离不应小于2倍的X形翼缘板厚度。

2.如权利要求1所述的X形T型连接件，其特征在于：所述X形翼缘板的长边开有4m个耗能开口，m为正整数，所述耗能开口以所述长对称轴为中心对称布置，位于矩形腹板同一侧的2m个耗能开口以所述短对称轴为中心对称布置，所述耗能开口的横截面外轮廓线为连续平滑过渡的曲线；

所述耗能开口位于所述螺栓孔与所述矩形腹板之间，且所述耗能开口与所述矩形腹板之间的间距大于等于所述矩形腹板厚度的1.5倍，所述耗能开口与耗能孔洞边缘之间的距离大于等于X形翼缘板长度的1/6，所述螺栓孔至耗能开口的最小距离大于等于2倍的X形翼缘板厚度。

3.如权利要求1或2所述的X形T型连接件，其特征在于：所述X形翼缘板与所述矩形腹板之间的夹角为90°。

4.如权利要求1所述的X形T型连接件，其特征在于：所述耗能孔洞在X形翼缘板长度方向的尺寸范围为：X形翼缘板长度的1/6至X形翼缘板长度的1/4；耗能孔洞在X形翼缘板宽度方向的尺寸范围为：X形翼缘板宽度的1/6至X形翼缘板宽度的1/3。

5.如权利要求2所述的X形T型连接件，其特征在于：所述耗能开口在X形翼缘板长度方向的尺寸范围为：X形翼缘板长度的1/6至X形翼缘板长度的1/4；耗能开口在X形翼缘板宽度方向的尺寸范围为：X形翼缘板宽度的1/10至X形翼缘板宽度的1/8。

6.如权利要求1或2所述的X形T型连接件，其特征在于：所述X形翼缘板与所述矩形腹板焊接。