CN208293763U - 外环板式梁柱连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种外环板式梁柱连接装置，属于建筑工程技术领域，该外环板式梁柱连接装置在现场装配时全部通过高强螺栓连接，无需焊接，能够有效避免焊接过程的不可控因素对连接节点力学性能的影响。该外环板式梁柱连接装置包括方钢管柱、H型钢梁和传力组件；H型钢梁包括上翼缘板和下翼缘板，上翼缘板和下翼缘板之间设有腹板；传力组件包括套设于方钢管柱外周的两块环板，环板焊接于方钢管柱外壁，其中，位于上方的环板为上环板，位于下方的环板为下环板；上环板与上翼缘板通过高强螺栓连接，下环板与下翼缘板通过高强螺栓连接；传力组件还包括焊接于方钢管柱外壁的腹板拼接板，腹板拼接板与腹板通过高强螺栓连接。

Description

外环板式梁柱连接装置

技术领域

本实用新型属于建筑工程技术领域，涉及一种装配式钢框架梁柱连接装置，尤其涉及一种外环板式梁柱连接装置。

背景技术

在装配式钢框架结构中，梁柱连接节点具有传递轴力、剪力与弯矩的重要作用，其连接性能直接影响整体结构的性能，是钢框架结构的重要组成部分。

目前，钢框架方钢管柱与H型钢梁连接节点的常用连接形式，主要有内隔板式连接、隔板贯通式连接和外环板式连接等几种连接方式。其中，外环板式连接，通常是在钢管柱外壁与钢梁的上、下翼缘位置平齐处各焊接一块厚度不小于钢梁翼缘的环板，钢梁的上、下翼缘与环板通过对接焊缝连接，钢梁腹板通过高强螺栓连接。例如：专利CN106168055A公开了一种矩形钢管混凝土柱-H型钢梁平翼缘外肋环板节点，其在矩形钢管混凝土柱外焊接上外环板、下外环板以及腹板连接板，腹板连接板与H型钢梁之间通过高强螺栓连接，H型钢梁的上翼缘与上外环板用坡口焊焊接，其下翼缘与下外环板用坡口焊焊接。然而，该种连接形式在现场施工时需要大量焊接工作，施焊的焊缝质量不易保证，装配化程度较低，而且，在强震作用下，潜在的焊缝缺陷极易使连接节点处焊缝发生脆性破坏，进而导致节点的破坏。

因而，如何改进装配式钢框架梁柱的外环板式连接方式，实现现场装配无焊接，从而避免焊缝焊接过程的不可控因素对连接节点力学性能的影响，这是当前急需解决的一项技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有外环板式梁柱连接结构存在的不足，提出一种外环板式梁柱连接装置，其现场装配时全部通过高强螺栓连接，无需焊接，能够有效避免焊接过程的不可控因素对连接节点力学性能的影响，而且，连接节点的整体性强，力学性能优越。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

外环板式梁柱连接装置，包括方钢管柱、H型钢梁和连接在所述方钢管柱和H型钢梁之间的传力组件；所述H型钢梁包括平行设置的上翼缘板和下翼缘板，所述上翼缘板和下翼缘板之间设有腹板；所述传力组件包括套设于所述方钢管柱外周的两块环板，所述环板焊接于所述方钢管柱外壁，其中，位于上方的所述环板为上环板，位于下方的所述环板为下环板；所述上环板与上翼缘板通过高强螺栓连接，所述下环板与下翼缘板通过高强螺栓连接；所述传力组件还包括焊接于所述方钢管柱外壁的腹板拼接板，所述腹板拼接板与腹板通过高强螺栓连接。

作为优选，所述环板的中部设有可穿过所述方钢管柱的管柱孔，所述管柱孔的边缘通过围焊与所述方钢管柱的外壁固定连接。

作为优选，所述环板具有用于与所述H型钢梁连接的连接部。

作为优选，所述连接部的数量为两个或三个或四个。

作为优选，相邻两个所述连接部之间呈圆弧过渡连接。

作为优选，所述连接部设有多个可穿过所述高强螺栓的第一螺栓孔；所述上翼缘板的端部以及所述下翼缘板的端部对应于所述第一螺栓孔设有多个可穿过所述高强螺栓的第二螺栓孔。

作为优选，所述腹板的端部设有多个可穿过所述高强螺栓的第三螺栓孔，所述腹板拼接板对应于所述第三螺栓孔设有多个可穿过所述高强螺栓的第四螺栓孔。

作为优选，所述腹板拼接板通过双面角焊与所述方钢管柱的外壁固定连接。

作为优选，所述腹板拼接板为矩形板或T形板。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：

1、本实用新型提供的外环板式梁柱连接装置，其上环板、下环板和腹板拼接板均可在工厂内预先焊接在方钢管柱上，在进行现场装配时，仅需通过高强螺栓进行连接，无需焊接，能够有效避免焊接过程的不可控因素对连接节点力学性能的影响；

2、本实用新型提供的外环板式梁柱连接装置的传力明确，连接节点的整体性强，其刚度大且承载力高，力学性能优越；

3、本实用新型提供的外环板式梁柱连接装置，安装方便，制作成本低，简洁美观。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的外环板式梁柱连接装置的主视图；

图2为本实用新型实施例提供的外环板式梁柱连接装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例提供的用于角柱连接的环板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的用于边柱连接的环板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的用于中柱连接的环板的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的H型钢梁的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的腹板拼接板的结构示意图；

图8为采用本实用新型实施例提供的外环板式梁柱连接装置连接后的装配式钢框架的结构示意图；

图9为连接后的装配式钢框架中角柱处的连接结构示意图；

图10为连接后的装配式钢框架中边柱处的连接结构示意图；

图11为连接后的装配式钢框架中中柱处的连接结构示意图；

以上各图中：1、方钢管柱；2、H型钢梁；21、上翼缘板；22、下翼缘板；23、腹板；3、环板；31、上环板；32、下环板；33、管柱孔；34、连接部；4、腹板拼接板；5、高强螺栓；6、第一螺栓孔；7、第二螺栓孔；8、第三螺栓孔；9、第四螺栓孔。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，竖向是指图1中的上下方向；术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1和图2所示，本实用新型涉及一种外环板式梁柱连接装置，包括方钢管柱1、H型钢梁2和连接在方钢管柱1和H型钢梁2之间的传力组件；H型钢梁2包括平行设置的上翼缘板21和下翼缘板22，上翼缘板21和下翼缘板22之间设有腹板23；传力组件包括套设于方钢管柱1外周的两块环板3，环板3焊接于方钢管柱1外壁，两块环板3平行设置，其中，位于上方的环板3为上环板31，位于下方的环板3为下环板32；上环板31的下表面与上翼缘板21的上表面相抵，上环板31与上翼缘板21通过高强螺栓5连接；下环板32的上表面与下翼缘板22的下表面相抵，下环板32与下翼缘板22通过高强螺栓5连接；传力组件还包括沿竖向焊接于方钢管柱1外壁的腹板拼接板4，腹板拼接板4与腹板23通过高强螺栓5连接。

在上述外环板式梁柱连接装置中，上环板31、下环板32和腹板拼接板4均可在工厂内预先焊接在方钢管柱1上，在进行现场装配时，仅需通过高强螺栓5将上环板31与H型钢梁2的上翼缘板21连接紧固，通过高强螺栓5将下环板32与H型钢梁2的下翼缘板22连接紧固，通过高强螺栓5将腹板拼接板4与H型钢梁2的腹板23连接紧固，即可构成稳固的连接节点，无需焊接，能够有效避免焊接过程的不可控因素对连接节点力学性能的影响。而且，这种外环板式梁柱连接装置的传力明确，具体的，H型钢梁2的上翼缘板21和下翼缘板22传递的拉力，通过上环板31和下环板32传递到方钢管柱1的侧壁，连接节点的水平剪力由上环板31、下环板32和方钢管柱1的侧壁共同承担，腹板拼接板4承担由H型钢梁2的梁端传递的剪力。因而，这种外环板式梁柱连接装置易于实现强柱弱梁、强节点弱构件的设计目的，连接节点的整体性强，其刚度大且承载力高，力学性能优越。

为了保证环板3(即上环板31和下环板32)能够牢固连接于方钢管柱1的外周，作为一种优选，如图3-图5所示，环板3的中部设有可穿过方钢管柱1的管柱孔33，管柱孔33的边缘通过围焊与方钢管柱1的外壁固定连接，通过围焊的方式能够保证环板3与方钢管柱1连接牢固，有利于提高整个连接节点的力学性能。需要说明的是，管柱孔33的形状与方钢管柱1的横截面形状相匹配，在本实施例中，管柱孔33的形状具体为方形。

进一步的，如图3-图5所示，环板3具有用于与H型钢梁2连接的连接部34，连接部34设有多个可穿过高强螺栓5的第一螺栓孔6；如图6所示，H型钢梁2的上翼缘板21的端部以及下翼缘板22的端部对应于第一螺栓孔6设有多个可穿过高强螺栓5的第二螺栓孔7。需要说明的是，第一螺栓孔6和第二螺栓孔7为同轴设置，以便于高强螺栓5穿过第一螺栓孔6和第二螺栓孔7，进而，通过高强螺栓5使H型钢梁2的上翼缘板21和下翼缘板22分别与上环板31和下环板32紧固在一起。

由于在装配式钢框架结构中，方钢管柱1可能位于角柱、边柱或中柱的位置，因而，根据方钢管柱1周围待连接H型钢梁2的数量，对应设置环板3的连接部34数量，环板3的连接部34可以为多个。具体的，如图3所示，当方钢管柱1作为角柱时，环板3的连接部34为两个，两个连接部34位于管柱孔33的相邻两侧；如图4所示，当方钢管柱1作为边柱时，环板3的连接部34为三个，三个连接部34环绕于管柱孔33的三面；如图5所示，当方钢管柱1作为中柱时，环板3的连接部34为四个，四个连接部34环绕于管柱孔33的四周。

进一步的，如图3-图5所示，相邻两个连接部34之间呈圆弧过渡连接，这样设置可节省建筑空间，而且，传力更明确。需要说明的是，连接部34的长度可根据高强螺栓5的数量确定。

如图6所示，H型钢梁2的腹板23的端部设有多个可穿过高强螺栓5的第三螺栓孔8；如图7所示，腹板拼接板4对应于第三螺栓孔8设有多个可穿过高强螺栓5的第四螺栓孔9。需要说明的是，第三螺栓孔8和第四螺栓孔9为同轴设置，以便于高强螺栓5穿过第三螺栓孔8和第四螺栓孔9，进而，通过高强螺栓5使H型钢梁2的腹板23与腹板拼接板4紧固在一起。

为了保证腹板拼接板4能够牢固连接于方钢管柱1外周，作为一种优选，腹板拼接板4通过双面角焊与方钢管柱1的外壁固定连接，通过双面角焊的方式能够保证腹板拼接板4与方钢管柱1连接牢固，有利于提高整个连接节点的力学性能。需要说明的是，在本实施例中，如图7所示，腹板拼接板4为矩形板。可以理解的是，腹板拼接板4也可以采用T形板或其他形状的板材，只要便于与H型钢梁2的腹板23连接即可。

此外，还需要说明的是，如图2所示，方钢管柱1为空心钢管柱，且为连续柱，其内部无其他装置，可为成品钢管，无需其他加工。

利用上述任一项实施例所述的外环板式梁柱连接装置连接装配式钢框架的连接方法，包括如下步骤：

S1：在预制工厂内，将上环板31、下环板32和腹板拼接板4焊接于方钢管柱1外壁。具体的，对于作为装配式钢框架角柱的方钢管柱1，焊接时，在方钢管柱1相邻两侧外壁分别焊接一块腹板拼接板4，焊接的上环板31和下环板32均为具有两个连接部34的环板3，焊接时环板3的两个连接部34分别与两块腹板拼接板4同向；对于作为装配式钢框架边柱的方钢管柱1，焊接时，在方钢管柱1三面外壁分别焊接一块腹板拼接板4，焊接的上环板31和下环板32均为具有三个连接部34的环板3，焊接时环板3的三个连接部34分别与三块腹板拼接板4同向；对于作为装配式钢框架中柱的方钢管柱1，焊接时，在方钢管柱1四面外壁分别焊接一块腹板拼接板4，焊接的上环板31和下环板32均为具有四个连接部34的环板3，焊接时环板3的四个连接部34分别与四块腹板拼接板4同向。在本步骤中，需要说明的是，环板3焊接时采用开坡口完全焊接形式，将方钢管柱1穿过环板3的管柱孔33，管柱孔33的边缘距方钢管柱1外壁小于10mm，将管柱孔33的边缘通过围焊与方钢管柱1的外壁固定连接；腹板拼接板4焊接时采用双面角焊形式。

S2：将焊接上环板31、下环板32和腹板拼接板4后的方钢管柱1吊装到预定安装位置并固定。需要说明的是，固定方钢管柱1时，方钢管柱1沿竖向放置。

S3：将H型钢梁2吊装到预定安装位置，吊装后，作为角柱的方钢管柱1的待连接侧有两根待连接H型钢梁2，作为边柱的方钢管柱1的待连接侧有三根待连接H型钢梁2，作为中柱的方钢管柱1的待连接侧有四根待连接H型钢梁2；H型钢梁2吊装到预定安装位置的具体状态为：H型钢梁2的两端分别插入两侧方钢管柱1焊接的上环板31和下环板32之间，且H型钢梁2的腹板23两端与两侧方钢管柱1焊接的腹板拼接板4相贴合。

S4：通过高强螺栓5将H型钢梁2的上翼缘板21与对应的上环板31紧固，通过高强螺栓5将H型钢梁2的下翼缘板22与对应的下环板32紧固，通过高强螺栓5将H型钢梁2的腹板23与对应的腹板拼接板4紧固，完成装配。连接后的装配式钢框架的结构如图8所示，其中，角柱连接节点的结构如图9所示，边柱连接节点的结构如图10所示，中柱连接节点的结构如图11所示。

Claims (9)

1.外环板式梁柱连接装置，包括方钢管柱(1)、H型钢梁(2)和连接在所述方钢管柱(1)和H型钢梁(2)之间的传力组件；所述H型钢梁(2)包括平行设置的上翼缘板(21)和下翼缘板(22)，所述上翼缘板(21)和下翼缘板(22)之间设有腹板(23)；其特征在于：所述传力组件包括套设于所述方钢管柱(1)外周的两块环板(3)，所述环板(3)焊接于所述方钢管柱(1)外壁，其中，位于上方的所述环板(3)为上环板(31)，位于下方的所述环板(3)为下环板(32)；所述上环板(31)与上翼缘板(21)通过高强螺栓(5)连接，所述下环板(32)与下翼缘板(22)通过高强螺栓(5)连接；所述传力组件还包括焊接于所述方钢管柱(1)外壁的腹板拼接板(4)，所述腹板拼接板(4)与腹板(23)通过高强螺栓(5)连接。

2.根据权利要求1所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：所述环板(3)的中部设有可穿过所述方钢管柱(1)的管柱孔(33)，所述管柱孔(33)的边缘通过围焊与所述方钢管柱(1)的外壁固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：所述环板(3)具有用于与所述H型钢梁(2)连接的连接部(34)。

4.根据权利要求3所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：所述连接部(34)的数量为两个或三个或四个。

5.根据权利要求4所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：相邻两个所述连接部(34)之间呈圆弧过渡连接。

6.根据权利要求3所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：所述连接部(34)设有多个可穿过所述高强螺栓(5)的第一螺栓孔(6)；所述上翼缘板(21)的端部以及所述下翼缘板(22)的端部对应于所述第一螺栓孔(6)设有多个可穿过所述高强螺栓(5)的第二螺栓孔(7)。

7.根据权利要求1或6所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：所述腹板(23)的端部设有多个可穿过所述高强螺栓(5)的第三螺栓孔(8)，所述腹板拼接板(4)对应于所述第三螺栓孔(8)设有多个可穿过所述高强螺栓(5)的第四螺栓孔(9)。

8.根据权利要求1所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：所述腹板拼接板(4)通过双面角焊与所述方钢管柱(1)的外壁固定连接。

9.根据权利要求1或8所述的外环板式梁柱连接装置，其特征在于：所述腹板拼接板(4)为矩形板或T形板。