CN206070749U - 一种钢管柱与钢梁端板连接节点及钢结构建筑 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢管柱与钢梁端板连接节点及钢结构建筑，包括钢管柱和钢梁，所述钢梁端部固定连接端板，所述端板在设定位置处设有至少两个第一预制螺纹孔，所述钢管柱设有与第一预制螺纹孔相对应的第二预制螺纹孔，所述钢管柱内部在第二预制螺纹孔处设有衬套结构，所述衬套结构具有与第二预制螺纹孔同心的内螺纹孔，同一位置的第一预制螺纹孔、第二预制螺纹孔和内螺纹孔内穿有同一单面紧固件，以完成钢管柱和钢梁的单面连接。本实用新型的钢管柱与钢梁端板连接节点，传力明确、连接牢固、安装使用快捷方便、是十分理想的连接节点。本实用新型中的连接节点实现了单面紧固件和钢管柱的结合，连接节点的零部件少，构造简单。

Description

一种钢管柱与钢梁端板连接节点及钢结构建筑

技术领域

本实用新型属于钢结构连接技术领域，具体涉及一种钢管柱与钢梁端板连接节点及钢结构建筑。

背景技术

钢管柱的截面为封闭截面，其与钢梁的连接比开口截面梁柱连接要更加复杂。需在钢管壁上开设临时手孔，以安装内部螺母。螺栓安装完成后，在现场封闭临时手孔。为了减少施工现场的焊接量，增大钢结构的装配化程度，可以在此类连接中采用单面连接螺栓，实现单边装配连接节点。

目前常用的单面连接螺栓为膨胀螺栓，膨胀螺栓是在构件中预制螺栓孔，安装时先把膨胀螺栓插入预制螺栓孔中，在外侧拧紧膨胀螺栓的螺帽，通过很大的扭矩把大扩头拧进套管内，使膨胀螺栓的头部膨胀与周围结构挤压完成锚固。膨胀螺栓广泛应用于混凝土结构，在钢结构连接中，螺栓孔的制作规则直径稍大，周围结构对膨胀螺栓不能形成可靠的嵌固作用，旋紧螺帽时膨胀螺栓整体转动而无法安装。而且膨胀螺栓的构造复杂，在使用膨胀螺栓时不可避免的对周围结构产生很大的挤压，甚至造成破坏，影响结构的安全。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，鉴于钢结构封闭构件连接时，在构件内部安装螺母困难，提供一种构造简单，连接牢固，安装使用快捷方便的一种钢管柱与钢梁端板连接节点，直接在钢管柱封闭构件上形成带有内螺纹的孔，且钢管柱内部具有衬套结构，通过外螺栓直接拧入完成紧固安装。该种连接节点的零部件少，构造简单，安装使用便捷，装配化程度更高，节省了内部螺母的使用和安装。

本实用新型还提供一种钢结构建筑，该钢结构建筑中采用钢管柱与钢梁端板连接节点，在钢结构建筑的连接施工时，更加快速便捷，简化安装施工程序。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种钢管柱与钢梁端板连接节点，包括钢管柱和钢梁，所述钢梁端部固定连接端板，所述端板在设定位置处设有至少两个第一预制螺纹孔，所述钢管柱设有与第一预制螺纹孔相对应的第二预制螺纹孔，所述钢管柱内部在第二预制螺纹孔处设有衬套结构，所述衬套结构具有与第二预制螺纹孔同心的内螺纹孔，同一位置的第一预制螺纹孔、第二预制螺纹孔和内螺纹孔内穿有同一单面紧固件，以完成钢管柱和钢梁的单面连接。在钢管柱内壁和钢梁连接的预制螺纹孔处设置衬套结构，衬套结构设置与预制螺纹孔同心的内螺纹孔，在将钢管柱和钢梁对准位置连接时，直接将单面紧固件拧入钢管柱、钢梁的预制螺纹孔以及衬套结构的内螺纹孔内，即可完成钢管柱和钢梁的连接；由于衬套结构的设置，增加了单面紧固件与钢管柱的连接面，增大了单面紧固件与钢管柱螺纹连接的强度。

所述衬套结构为空心圆柱体；可以将衬套结构设置成空心圆柱体，结构简单易实施，无需在钢管柱内设置套管或者其他连接板等结构，节省钢材用量。

或者，所述衬套结构的纵断面呈内边为圆形且外边为多边形的环形结构；可以将衬套结构设置成内圆外多边形的环形结构，便于夹持，方便施工生产。

优选的，所述空心圆柱体与钢管柱内壁面固定的一端具有圆弧形过渡段；衬套与钢管柱连接处以圆弧形过渡，使得两者连接更加可靠，增大连接强度。

优选的，所述衬套结构的长度大于或等于钢管柱的壁厚；保证单面紧固件与钢管柱、衬套结构的连接螺纹牙数，增大螺纹连接强度。

所述衬套结构端部固定于钢管柱内壁面上；衬套结构与钢管柱内壁固定后保证衬套结构的强度。

所述衬套结构的长度、钢管柱的壁厚与端板壁厚之和小于单面紧固件的长度；保证单面紧固件在与钢管柱、钢梁、衬套的整个螺纹孔长度上都与单面紧固件相咬合连接，保证连接节点的连接强度。

优选的，所述衬套结构与钢管柱为一体式结构；衬套结构与钢管柱一体成型，节省加工工序，加快生产效率，且能保证衬套结构与钢管柱的连接稳固。

所述单面紧固件的紧固头部与端板相配合；在钢管柱外部以单面紧固件拧入钢管柱、钢梁的螺纹孔内，单面紧固件的紧固头部与端部卡合配合，单面紧固件不易脱出，连接牢固。

所述第一预制螺纹孔、第二预制螺纹孔和内螺纹孔的孔径比单面紧固件的直径大1.5～2.0mm；使单面紧固件容易进入第一预制螺纹孔内，实现快速连接，便于装配。

一种钢结构建筑，包括上述的钢管柱与钢梁端板连接节点。

本实用新型的工作原理为：

钢管柱和钢梁在设定位置处分别设置第二预制螺纹孔和第一预制螺纹孔，钢管柱内壁在第二预制螺纹孔处设置衬套结构，同时衬套结构也设置与第二预制螺纹孔同心的内螺纹孔，在对准第一预制螺纹孔和第二预制螺纹孔的位置后，单面紧固件拧入第一预制螺纹孔和第二预制螺纹孔内，单面紧固件也与衬套结构的内螺纹孔相咬合连接，增大了单面紧固件与钢管柱、钢梁的连接长度，增加了咬合螺纹牙数，增强了连接节点的连接强度，且无需螺母等结构的配合，结构更加简单，操作更加容易。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型的钢管柱与钢梁端板连接节点，传力明确、连接牢固、安装使用快捷方便、是十分理想的连接节点。

2.本实用新型中的连接节点实现了单面紧固件和钢管柱的结合，连接节点的零部件少，构造简单。

3.本实用新型中拧紧单面紧固件即可实现了钢管柱和钢梁的单边连接，施工现场无需焊接，容易拆卸和更换，装配化程度更高。

4.本实用新型中在钢管柱内壁面设置衬套结构，增加了单面紧固件与钢管柱、钢梁的连接螺纹牙数，增大了螺纹连接的强度。

附图说明

图1为本实用新型钢管柱与钢梁端板连接节点的结构示意图；

图2为采用普通螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点的结构及安装示意图；

图中，1为矩形钢管柱，11为衬套结构，12为临时手孔，2为H型钢梁，3为端板，4为螺栓，41为螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种钢管柱与钢梁端板连接节点，包括：矩形钢管柱1，H型钢梁2，端板3和单面紧固件。矩形钢管柱1在柱壁节点处钻孔、攻丝形成第二预制螺纹孔。H型钢梁2梁端与端板3焊接连接，并在端板3上设置第一预制螺纹孔。矩形钢管柱1内壁在第二预制螺纹孔处固定设置衬套结构11，衬套结构11具有与第二预制螺纹孔同心的内螺纹孔。端板3可以是柔性端板，平端板或外伸端板。也可以是上下角钢翼缘连接或角钢腹板连接。

本实施例中，矩形钢管柱1和钢梁2连接处设置3个预制螺纹孔，通过3个螺栓完成二者的连接，具体实施时，可根据强度需要和空间要求设置其他数量的螺纹孔和螺栓来实现钢管柱和钢梁的连接。

螺栓4上的螺纹牙距与牙形与第一预制螺纹孔、第二预制螺纹孔、内螺纹孔的牙距与牙形相匹配。

第一预制螺纹孔、第二预制螺纹孔、内螺纹孔直径比螺栓4杆的直径大1.5～2.0mm，便于装配。

本实用新型中，单面紧固件采用螺栓4。螺栓4上的螺丝与矩形钢管柱1上的第二预制螺纹孔、H型钢梁2上的第一预制螺纹孔相配。施工现场定位后，螺栓4穿过端板3上第一预制螺栓孔旋入位于矩形钢管柱1上的第二预制螺纹孔，进而旋入衬套结构11的内螺纹孔内，通过拧紧螺栓4完成节点的装配。矩形钢管柱上制孔可以采用冲孔、旋转钻头钻孔或热熔钻头钻孔。

矩形钢管柱1的第二预制螺纹孔的加工工艺分为两个阶段，第一阶段：钻孔，可以采用热熔钻孔、冲孔等方法形成初孔。第二阶段：攻丝，在初孔内旋入螺纹钻头，挤压攻丝，完成第二预制螺纹孔。在攻丝过程中挤压成型的螺纹能承受更高的拉力和剪力。成孔技术加工速度快，循环时间短，大大提高了生产效率。

衬套结构11的形成可以是在制作生产矩形钢管柱1时直接生成，也可以采用固定方式将衬套结构连接于矩形钢管柱内部，还可以采用热熔钻工艺在矩形钢管柱1形成第二预制螺纹孔时生成。在矩形钢管柱1柱壁节点处钻孔过程中采用热熔钻孔的工艺，会在矩形钢管柱1柱壁上形成3倍壁厚的衬套结构11，然后再进行攻丝形成内螺纹孔。衬套结构使得钢管柱与钢梁端板连接节点增加了螺纹牙数，增大了螺纹连接的强度。而普通钻孔螺栓内螺纹孔的厚度为钢柱壁厚，不能满足钢管柱和钢梁的连接强度，因此需要在钢管柱内加设紧固螺母才行。热熔钻孔螺栓的锚固强度是普通钻孔螺栓锚固强度的三倍左右，采用热熔钻孔螺栓节点的孔壁抗挤压强度是采用普通钻孔螺栓节点的三倍左右。热熔钻孔技术实现了无屑加工，可使传统钻孔攻丝时产生的切屑转化为连接薄壁构件所需的衬套结构，无需处理切屑等废料，简化了工序，提高了材料利用率。

本实用新型中的连接节点构造简单，施工现场无需焊接，安装使用便捷，实现了单边连接，容易拆卸和更换，装配化程度更高。

如图1和图2所示，本实用新型钢管柱和钢梁连接节点和普通螺栓连接节点的结构及安装方式对比，本实用新型连接节点通过在矩形钢管柱1柱壁上钻孔、攻丝形成预制螺纹孔，并在钢管柱内壁设置衬套结构，衬套结构内设置内螺纹孔，安装时直接从节点外侧拧紧螺栓即可完成装配，无需设置螺母紧固，且可以保证螺栓的锚固强度。普通螺栓连接节点直接在柱壁预制螺栓孔，安装时螺栓4穿入钢管柱内，需要工人通过柱壁临时手孔12伸入柱内拧紧螺母41完成装配。由此可见，本实用新型连接节点相比于普通螺栓连接节点在柱壁设置预制螺纹孔和衬套结构，节省了螺母，节点外侧拧紧螺栓即可完成装配，连接方便，实现了单边连接，提高了连接装配效率，并且避免了柱壁开设临时手孔12，减少了开孔对柱强度的削弱。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，包括钢管柱和钢梁，所述钢梁端部固定连接端板，所述端板在设定位置处设有至少两个第一预制螺纹孔，所述钢管柱设有与第一预制螺纹孔相对应的第二预制螺纹孔，所述钢管柱内部在第二预制螺纹孔处设有衬套结构，所述衬套结构具有与第二预制螺纹孔同心的内螺纹孔，同一位置的第一预制螺纹孔、第二预制螺纹孔和内螺纹孔内穿有同一单面紧固件，以完成钢管柱和钢梁的单面连接。

2.如权利要求1所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述衬套结构为空心圆柱体。

3.如权利要求1所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述衬套结构的纵断面呈内边为圆形且外边为多边形的环形结构。

4.如权利要求2所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述空心圆柱体与钢管柱内壁面固定的一端具有圆弧形过渡段。

5.如权利要求1或2或3所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述衬套结构的长度大于或等于钢管柱的壁厚。

6.如权利要求1或2或3所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述衬套结构端部固定于钢管柱内壁面上。

7.如权利要求1或2或3所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述衬套结构的长度、钢管柱的壁厚与端板壁厚之和小于单面紧固件的长度。

8.如权利要求1所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述衬套结构与钢管柱为一体式结构。

9.如权利要求1所述的钢管柱与钢梁端板连接节点，其特征是，所述单面紧固件的紧固头部与端板相配合；优选的，所述第一预制螺纹孔、第二预制螺纹孔和内螺纹孔的孔径比单面紧固件的直径大1.5～2.0mm。

10.一种钢结构建筑，其特征是，包括如权利要求1-9任一项所述的钢管柱与钢梁端板连接节点。