CN212271235U - 钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点 - Google Patents

钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点 Download PDF

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余玉洁
林思文
曼孟轲
赵凤涛
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Abstract

本实用新型公开了一种钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,连接节点包括水平钢梁、钢板混凝土组合剪力墙、剖分型钢连接件和剪切板;水平钢梁为工字钢;剖分型钢连接件是将型钢剖分出的T形交汇段及侧贴板重新组合而成的槽型连接件,剖分型钢连接件一端包覆于剪力墙端部、另一端与水平钢梁的翼缘相连;剪切板布置于两剖分型钢连接件之间,内端与剪力墙相连,侧面与水平钢梁的腹板相连。本实用新型中剖分型钢连接件根部为型钢腹板与翼缘交汇处,为轧制成型的圆弧型平缓过渡,可有效缓解墙梁连接传力时应力集中现象,同时该剖分型钢连接件具有较大面外刚度,可有效减小剪力墙端板的面外变形;该节点受力合理,构造简洁,制造加工方便。

Description

钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点
技术领域
本实用新型属于建筑工程技术领域,特别是涉及一种钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点。
背景技术
由于钢板混凝土组合剪力墙可实现在较小墙体厚度下提供较大的抗侧刚度、较高的抗侧承载力以及较好的耗能能力,因此目前为钢结构住宅中主要的结构体系类型。钢板混凝土组合剪力墙其端柱常采用钢管混凝土柱,或整个墙体采用钢板包围,并在其内空腔内填充混凝土而形成。钢结构住宅中水平梁多为H型钢梁,其与钢板混凝土组合剪力墙连接时,传统方式为直接将H型钢梁于剪力墙端部采用对接焊缝或角焊缝焊接。同时钢板混凝土组合剪力墙应用于钢结构住宅时,受建筑功能要求限制墙体厚度偏小,并且剪力墙端部及两侧钢板壁厚不会太大。因此节点传力时会引发剪力墙端部柱壁面外变形,导致刚度降低,或由于面外变形导致H型钢梁对接焊缝两端产生应力集中,从而引发焊缝断裂或撕裂导致节点过早破坏。
为加固H型钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接,曾有改进节点采用加强端板加强方式,将H型钢焊接于加厚端板上,再将加厚端板焊接于剪力墙端部。该节点设计通过引入加厚端板以增强剪力墙端面的面外刚度,但该连接方式中端板厚度一般较厚,且加厚端板采用围焊方式与剪力墙相连,当端板尺寸较大时依然会产生一定的面外变形,从而引发H型钢梁与端板处对接焊缝破坏。
还曾有节点采用在H型钢梁两侧焊接竖向加劲肋的方式对H型钢梁-钢板混凝土组合剪力墙节点进行加强。但竖向加劲肋会占用部分使用空间,造成结构外露,影响美观。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处,提供一种能够有效减小应力集中的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点。
本实用新型提供的这种钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,它包括水平钢梁和钢板混凝土组合剪力墙,水平钢梁为工字钢,它还包括剖分型钢连接件和剪切板;剖分型钢连接件为槽型连接件,由型钢剖分出的T形交汇段及侧贴板重新组合而成,剖分型钢连接件一端包覆于剪力墙端部、另一端与水平钢梁的翼缘相连;剪切板布置于两剖分型钢连接件之间,内端与剪力墙相连,侧面与水平钢梁的腹板相连。
在一个具体实施方式中,所述剖分型钢连接件包括T型件和侧贴板,一对侧贴板连接于T型件的头部两侧围成U型槽,U型槽的宽度匹配于所述剪力墙的厚度。
优选的,所述侧贴板与T型件头部的厚度相同,一对侧贴板焊接于T型件头部两端。
所述剖分型钢连接件以其U型槽卡于所述剪力墙外,采用角焊缝围焊。
所述T型件杆部与所述水平钢梁等宽,T型件的头部与杆部之间为圆弧过渡段。
具体实施时,所述T型件的杆部与所述水平钢梁的翼缘焊接或者采用螺栓实现可拆卸连接。
作为优选,所述水平钢梁腹板上设有安装孔,所述剪切板为矩型板,其上设有通孔用以与所述水平钢梁的腹板装配。
在一个具体实施方式中,所述水平钢梁的翼缘与剖分型钢连接件采用螺栓连接时,水平钢梁翼缘和T型件杆部均设有安装孔,T型件杆部贴合于水平钢梁的翼缘上通过穿过连接孔和安装孔的螺栓配套相应的螺母锁紧。
所述钢板混凝土组合剪力墙包括端柱、外包钢板和混凝土,一对外包钢板连接于两端之间围成填充腔,混凝土充填于填充腔和端柱的内腔内。
本实用新型通过剖分型钢连接件和剪切板装配于钢梁与钢板混凝土组合剪力墙之间构成连接节点,并将剖分型钢连接件选用热轧型钢剖分切割后焊接组合而成,利用型钢热轧而成的圆弧型作为过渡段,可有效减小水平钢梁翼缘传力时在与剪力墙端部交汇处产生的应力集中现象,可有效避免传统焊接连接时在梁端焊缝处产生焊缝的脆性断裂现象。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例一的连接状态示意图。
图2为优选实施例一中剪力墙的断面示意图。
图3为优选实施例一中剖分型钢连接件的立体放大示意图。
图4为优选实施例一中剖分型钢连接件的剖切线示意图。
图5为本实用新型优选实施例二的连接状态示意图。
图6为现有技术直接焊接式连接节点有限元软件模拟所得应力图。
图7为优选实施例一有限元软件模拟所得应力图。
图示序号:
1—钢梁;
2—钢板混凝土组合剪力墙,21—端柱,22—外包钢板,23—混凝土;
3—剖分型钢连接件,31—T型件,32—侧贴板;
4—剪切板。
具体实施方式
优选实施例一,如图1所示,本实施例公开的这种连接节点用于钢梁1与钢板混凝土组合剪力墙2的装配。连接节点由一对剖分型钢连接件3和一块剪切板4构成。其中钢梁1为工字钢梁,其腹板上开设有安装孔。如图2所示,钢板混凝土组合剪力墙2包括端柱21、外包钢板22和混凝土23,一对外包钢板连接于两端之间围成填充腔,混凝土充填于填充腔和端柱的内腔内。
如图3所示,剖分型钢连接件3包括T型件31和侧贴板32。T型件的头部宽度略大于剪力墙2的厚度,使一对侧贴板焊接于T型件31的头部端板上后形成开口宽度与剪力墙厚度吻合的U型槽。T型件的杆部外端面与水平钢梁的翼缘等宽。
如图4所示,制作本连接件时,先节选宽翼缘H型钢,截取长度大于剪力墙厚度,将H型钢在翼缘两侧以及腹板位置沿画好的剖切线进行剖分切割,腹板上剖切线位于其高度方向中心,翼缘上剖切线使剖切完成后的T型件与侧贴板等宽。剖切后形成将一块宽翼缘H型钢形成一对T型连接件以及四块侧贴板,各部件等厚。然后所得将T型连接件杆部端板两侧进行圆弧型切割,使得杆部与水平钢梁的翼缘等宽。再将两侧贴板焊接于T型连接件两侧围成U型槽即可。制作完成后与剪力墙装配时,在剪力墙上标记水平钢梁上翼缘和下翼缘的对应位置,并在该处分别设置剖分型钢连接件,将剖分型钢连接件的U型槽与剪力墙采用角焊缝围焊连接。安装完成后再安装剪切板4。剪切板4为矩型板,其长度等于上下两部分型材连接件之间的间距,并在其实体上设有通孔用以与水平钢梁的腹板螺栓连接。
剖分型钢连接件3以剪切板4与剪力墙装配完成后运输至施工现场与水平钢梁进行安装,安装时将水平钢梁连接端的上翼缘与上方的剖分型钢连接件对正焊接,下翼缘与下方的剖分型钢连接件对正焊接,将水平钢梁连接端的腹板与剪切板通过螺栓配套相应的螺母锁紧即可。
本实施施工时,具体工艺如下:
a、预制剖分型钢连接件;
首先节选宽翼缘H型钢,截取长度等于剪力墙厚度和两倍H型钢翼缘厚度之和;其次在宽翼缘H型钢上画线,在其腹板高度中心画切割线,在其翼缘宽度三等分点处画切割线;然后沿切割线切割出一对T型连接件以及四块侧贴板;再将T型连接件的杆部外端向内端进行圆弧形切割,使得T型连接件杆部平滑过渡成与水平钢梁翼缘等宽;最后将两侧贴板焊接于T型连接件两侧围成U型槽,形成一对剖分型钢连接件。
b、预制剪切板;
剪切板的长度等于上方的剖分型钢连接件与下方的剖分型钢连接件之间的间距,剪切板上加工三个通孔用以与水平钢梁螺栓连接。
c、将预制好的剖分型钢连接件以及剪切板分别和预制好的剪力墙装配,
c.1、在剪力墙上标记水平钢梁上翼缘和下翼缘位置,并在该处设置剖分型钢连接件,剖分型钢连接件的U型槽与剪力墙采用角焊缝围焊连接,
c.2、在剪力墙外对应上下两剖分型钢连接件之间区域焊接剪切板,形成装配件。
d、将装配件运输至施工现场与水平钢梁进行安装,将水平钢梁插入上下两剖分型钢连接件之间,翼缘与剖分型钢连接件直接焊接,腹板与剪切板螺栓连接。
优选实施例二,如图5所示,本实施例公开的这种连接节点用于将钢梁1与钢板混凝土组合剪力墙2进行可拆卸装配。
本实施例与优选实施例一的区别在于:在水平钢梁的翼缘上加工安装孔,在剖分型钢连接件杆部加工安装孔,剖分型钢连接件杆部贴合于水平钢梁的翼缘上通过穿过连接孔和安装孔的螺栓配套相应的螺母锁紧。
相较而言,本实用新型的好处在于:
1、在投入使用时,采用剖分型钢连接件部分作为水平钢梁与剪力墙端部之间的连接件,而过渡区域为圆弧段可有效减小水平钢梁翼缘传力时在与剪力墙端部交汇处产生的应力集中现象,且可有效避免传统焊接连接时在梁端焊缝处产生焊缝的脆性断裂现象。
为了验证这一效果,将传统直接焊接的连接节点与本实施例进行有限元建模分析,传统连接节点的应力图如图6所示,本实施例的应力图如图7所示,可知传统节点梁端交汇处应力集中明显,本实施例在梁端处应力变化缓和。
2、剖分型钢连接件其组成部件均由宽翼缘H型钢剖切而来,并可充分利用宽翼缘H型钢的各部分,可有效避免材料浪费。
3、水平钢梁翼缘与剖分型钢连接件杆部相连,可采用焊接质量较好的对接焊缝,搭接连接角焊缝或便于装配的螺栓连接,连接方式可根据施工条件进行多样化选择。同时水平钢梁翼缘连接区域避开了水平钢梁与剪力墙端部的交汇区域,可减小翼缘连接区段应力水平,提高节点传力稳定性。
4、剖分型钢连接件采用围焊方式与剪力墙端部进行连接,剖分型钢连接件中位于剪力墙端部与钢梁翼缘连接区域为外伸T型肋构造,自身具有较大的面外刚度,因此可有效减小剪力墙端部处的面外变形,从而保证或提高节点刚度。
5、剖分型钢连接件两侧边侧贴板与剪力墙两侧钢板焊接,可辅助传力,使得水平钢梁内力有效传递到剪力墙。
6、整个节点构造简洁,加工及制作方便,且不含外伸端板或加劲肋板,应用于钢结构住宅时不额外占用建筑使用空间。

Claims (9)

1.一种钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,它包括水平钢梁和钢板混凝土组合剪力墙,水平钢梁为工字钢,其特征在于:它还包括剖分型钢连接件和剪切板;
剖分型钢连接件为槽型连接件,由型钢剖分出的T形交汇段及侧贴板重新组合而成,剖分型钢连接件一端包覆于剪力墙端部、另一端与水平钢梁的翼缘相连;
剪切板布置于两剖分型钢连接件之间,内端与剪力墙相连,侧面与水平钢梁的腹板相连。
2.如权利要求1所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述剖分型钢连接件包括T型件和侧贴板,一对侧贴板连接于T型件的头部两侧围成U型槽,U型槽的宽度匹配于所述剪力墙的厚度。
3.如权利要求2所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述侧贴板与T型件头部的厚度相同,一对侧贴板焊接于T型件头部两端。
4.如权利要求2所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述剖分型钢连接件以其U型槽卡于所述剪力墙外,采用角焊缝围焊。
5.如权利要求2所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述T型件杆部与所述水平钢梁等宽,T型件的头部与杆部之间为圆弧过渡段。
6.如权利要求2所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述T型件的杆部与所述水平钢梁的翼缘焊接或者通过螺栓实现可拆卸连接。
7.如权利要求2所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述水平钢梁腹板上设有安装孔,所述剪切板为矩型板,其上设有通孔用以与所述水平钢梁的腹板装配。
8.如权利要求1所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述水平钢梁的翼缘与剖分型钢连接件采用螺栓连接时,水平钢梁翼缘和T型件杆部均设有安装孔,T型件杆部贴合于水平钢梁的翼缘上通过穿过连接孔和安装孔的螺栓配套相应的螺母锁紧。
9.如权利要求1所述的钢梁与钢板混凝土组合剪力墙连接节点,其特征在于:所述钢板混凝土组合剪力墙包括端柱、外包钢板和混凝土,一对外包钢板连接于两端之间围成填充腔,混凝土充填于填充腔和端柱的内腔内。
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