CN212641770U

CN212641770U - 方钢管连接节点结构

Info

Publication number: CN212641770U
Application number: CN202020939915.XU
Authority: CN
Inventors: 王理军; 张光华
Original assignee: Taiyuan Naiante Steel Structure Construction & Installation Engineering Co ltd
Current assignee: Shanxi Naiante Construction Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2030-05-29

Abstract

本实用新型涉及钢结构建筑领域，具体是一种方钢管连接节点结构，旨在解决现有方管柱和方管梁连接不够牢固、方管梁易变形的技术问题。采用如下技术方案：包括方管柱和方管梁，还包括焊接固定在方管柱的一个侧面上的U型梁托，U型梁托开口朝上，方管梁的一端嵌装在U型梁托内，且U型梁托的两个侧面与对应的方管梁的壁皆通过单边螺栓压紧固定；包括位于上方和下方的两根方管柱，还包括同轴焊接固定在下方方管柱上端内的衬管，衬管的上端嵌套在上方方管柱下端内，且衬管与上方方管柱之间通过多个单边螺栓压紧固定。

Description

方钢管连接节点结构

技术领域

本实用新型涉及钢结构建筑领域，具体是一种方钢管连接节点结构。

背景技术

在钢结构建筑领域中，方钢管已逐步成为重要的原材料，它在同样的受力情况下，具有加工简单、造型美观、重量较轻、强度高、塑性韧性好等优点。方钢管一般会以方管柱和方管梁的形式使用，在实际应用时由于方管柱与方管梁连接时出现了封闭节点，导致方管柱与方管梁之间连接较为困难。现有为解决上述技术问题，提出了一种技术方案，如申请号为201810956203 .6所述的结构，其是在方管柱的一个侧面上焊接一U型外伸短梁，然后将方管梁嵌套在U型外伸短梁内，最后通过对拉螺栓拉紧固定。这种结构方管梁与U型外伸短梁之间的压紧只能通过对拉螺栓拉紧，但实际操作时因不能克服方管梁弹性变形使紧固达不到要求，因为只有将U型外伸短梁的侧壁拉的向内变形了才能贴合方管梁，并且即使贴合到了方管梁，由于方管梁是空心的，也会导致方管梁变形。因此，这种结构并不能将方管梁压紧，固定不够牢固，且易造成方管梁变形。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有方管柱和方管梁连接不够牢固、方管梁易变形的技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

方钢管连接节点结构，包括方管柱和方管梁，还包括焊接固定在方管柱的一个侧面上的U型梁托，U型梁托开口朝上，方管梁的一端嵌装在U型梁托内，且U型梁托的两个侧面与对应的方管梁的壁皆通过单边螺栓压紧固定。

方钢管连接节点结构，包括位于上方和下方的两根方管柱，还包括同轴焊接固定在下方方管柱上端内的衬管，衬管的上端嵌套在上方方管柱下端内，且衬管与上方方管柱之间通过多个单边螺栓压紧固定。

进一步的，所述单边螺栓包括螺杆和拧装在螺杆上的螺母，螺杆的一端设为与螺杆同轴的圆台头部，且圆台头部的小径端朝向螺母，螺杆的位于螺母与圆台头部之间的部分还间隙套装有膨胀套，膨胀套包括圆筒基体，圆筒基体的靠近圆台头部的一端设有周向均布且轴向开设的多个裂口，圆筒基体的靠近螺母的一端径向外凸形成压接部，圆台头部大径端的直径大于圆筒基体的内径且小于或等于圆筒基体的外径。

进一步的，所述圆台头部的锥度为25-35°，所述膨胀套采用20#锅炉管制成。

进一步的，所述裂口的长度为膨胀套轴向长度的25-35%，且裂口的长度小于圆台头部的母线长度。

本实用新型的有益效果是：

1）采用U型梁托并配置单边螺栓压紧锁固，可实现方管梁的壁与U型梁托的紧密贴合，不仅保证了连接的牢固性，而且相对于使用对拉螺栓固定方管梁，能够有效避免方管梁变形；

2）采用衬管并配置单边螺栓实现上下方的方管柱的连接，不仅连接牢固，而且衬管能够起到方管柱连接的补强作用，增加了方管柱的抗弯性能和稳定性；

3）本实用新型的结构有效解决了组装式钢结构建筑在现场制作安装的问题，大大提高了施工效率；

4）钢板的两侧是通过膨胀套这一个部件实现压紧的，相对于现有单边螺栓的钢板两侧通过垫片和套筒压紧方式，压紧更加可靠，抗拉、抗剪强度更好；

5）单边螺栓的膨胀套的压接部和膨胀后的裂口部位分别压接在钢板的两侧，实现了膨胀套在钢板上的固定，且通过裂口部位与圆台头部之间的贴紧配合，实现了螺杆与膨胀套之间的相对固定，这样在安装时只需最开始固定一下螺杆，裂口部位开始膨胀后便不需再夹持螺杆，安装更加方便；

6）单边螺栓的圆台头部的锥度为20-30°，膨胀套采用20#锅炉管制成，该材料具有良好的压延性和抗冲击性能，能够有效克服金属的碎片化；

7）单边螺栓的裂口长度为膨胀套轴向长度的25-35%，且裂口的长度小于圆台头部的母线长度，如果裂口设计过短会出现卡紧不牢的现象，如果裂口设计过长会存在现有技术中的降低套筒的刚度的问题，所以本用新型经过试验得出上述比例的裂口，既能满足卡紧牢固性的要求，又不会使置于螺孔中的裂口长度过长，并且在使用时，裂口部位膨胀后可完全紧贴在圆台头部上，受力均匀，增强了金属的疲劳强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是方钢管连接节点结构的主视图；

图2是方钢管连接节点结构的俯视图；

图3是单边螺栓的剖面结构示意图；

图4是螺杆的结构示意图；

图5是膨胀套的结构示意图。

1┄方管柱；2┄方管梁；3┄U型梁托；4┄单边螺栓；4-1┄螺杆；4-2┄螺母；4-3┄圆台头部；4-4┄膨胀套；4-5┄裂口；4-6┄压接部；4-7┄光杆段；4-8┄螺纹段；5┄衬管。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1至图2，本实用新型的方钢管连接节点结构，包括方管柱1和方管梁2，还包括焊接固定在方管柱1的一个侧面上的U型梁托3，U型梁托3开口朝上，具体实施时，方管梁2的轴线要与方管柱1的对应侧面垂直，这应是本领域人员清楚的，方管梁2的一端嵌装在U型梁托3内，嵌装保证方管梁2与U型梁托3的形状大小适配，且U型梁托3的两个侧面与对应的方管梁2的壁皆通过单边螺栓4压紧固定，单边螺栓4采用现有常用的用以压接钢板的皆可。具体安装时，先将U型梁托3和方管梁2对应的位置开设通孔，再将U型梁托3焊接在方管柱1的一个侧面，然后将方管梁2的一端嵌入U型梁托3内并使通孔对齐，最后向通孔内安装单边螺栓4，实现方管梁2与U型梁托3的锁紧固定，进而实现方管柱1和方管梁2之间的固定。

上述技术方案用以实现方管柱1与方管梁2之间的连接，进一步的，为实现方管柱1与方管柱1之间的连接，还包括同轴焊接固定在下方方管柱1上端内的衬管5，衬管5的上端嵌套在上方方管柱1下端内，且衬管5与上方方管柱1之间通过多个单边螺栓4压紧固定。具体安装时，先将衬管5和上部方管柱1对应的位置开设通孔，再将衬管5焊接在下方方管柱1的上端内，然后将上方方管梁2套在衬管5外并使通孔对齐，最后向通孔内安装单边螺栓4，实现上方方管柱1与衬管5之间的锁紧固定，进而实现上方方管柱1和下方方管柱1之间的固定。

参照图3-图5，作为上述两个技术方案中的单边螺栓4的一种优选结构，包括螺杆4-1和拧装在螺杆4-1上的螺母4-2，螺杆4-1的一端设为与螺杆4-1同轴的圆台头部4-3，且圆台头部4-3的小径端朝向螺母4-2，圆台即圆锥用与其底面平行的一个平面截去顶端剩余的部分，这里圆台头部4-3的设置应与螺杆4-1是光滑过渡的，即圆台头部4-3的小径端直径应与螺杆4-1直径相等，这是本领域人员公知的；螺杆4-1的位于螺母4-2与圆台头部4-3之间的部分还间隙套装有膨胀套4-4，间隙套装保证螺杆4-1拉紧时膨胀套4-4不会随螺杆4-1轴向移动，膨胀套4-4包括圆筒基体，圆筒基体的靠近圆台头部4-3的一端设有周向均布且轴向开设的多个裂口5-5，优选设计4个裂口5-5，圆筒基体的靠近螺母4-2的一端径向外凸形成压接部6-6，压接部6-6用以抵接钢板的一个面实现定位，裂口5-5和压接部6-6与圆筒基体都是一体的，三者共同形成了膨胀套4-4，圆台头部4-3大径端的直径大于圆筒基体的内径且小于或等于圆筒基体的外径，这个尺寸关系保证圆台头部4-3能够将裂口5-5部位撑开。使用时，先将膨胀套4-4从螺杆4-1的圆台头部4-3的相对端套至螺杆4-1上，再将螺母4-2拧装在螺杆4-1上至抵接膨胀套4-4，这时膨胀套4-4的裂口5-5部位处于待膨胀的临界状态，然后将组装好的整体塞入钢板孔内使压接部6-6抵接在钢板的一个表面，此时手稍微扶持一下螺杆4-1同时拧动螺母4-2，螺杆4-1便会被抽出，膨胀套4-4的裂口5-5部位便逐渐被圆台端部撑开，使裂口5-5部位也卡紧在钢板孔内，钢板的两个表面分别被压接部6-6和裂口5-5部位卡紧，反之，膨胀套4-4也因为压接部6-6和裂口5-5部位卡紧在钢板的两个表面而实现相对固定，螺杆4-1也因为圆台头部4-3与裂口5-5部位之间的紧密贴合实现相对固定，所以便不再需要扶持，安装方便，尤其适用于高空作业。具体使用时，根据不同的紧固要求和不同的使用环境，本实用新型的抽芯单边螺栓可在长短、大小和材质上做出相应的调整。

进一步的，所述圆台头部4-3的锥度为25-35°，所述膨胀套4-4采用20#锅炉管制成。这是上述技术方案中膨胀套4-4的一种优选方案，圆台头部4-3的锥度与膨胀套4-4的裂口5-5部位的最终膨胀角度是一致的，这里选用20#锅炉管制成膨胀套4-4，抗拉强度为42kg/mm²，屈服强度为25 kg/mm²，抗剪强度为20 kg/mm^2，能够克服金属碎片化，同时将其膨胀角度限制在25-35°也是经过试验确定的与该材料配合的最佳角度，能够最大化的避免金属碎片化。具体实施时，可将圆台头部4-3的锥度设置为25或30或35度等皆可。

进一步的，所述裂口5-5的长度为膨胀套4-4轴向长度的25-35%，且裂口5-5的长度小于圆台头部4-3的母线长度。裂口5-5设计过短会出现卡紧不牢的现象，如果裂口5-5设计过长会存在现有技术中的降低套筒的刚度的问题，所以本用新型经过试验得出上述比例的裂口5-5，既能满足卡紧牢固性的要求，又不会使置于螺孔中的裂口5-5长度过长，并且在使用时，裂口5-5部位膨胀后可完全紧贴在圆台头部4-3上，受力均匀，进一步克服了金属的碎片化现象。具体实施时，裂口5-5的长度可为膨胀套4-4轴向长度的25%或30%或35%等皆可，一般设置为5mm。

进一步的，所述螺杆4-1由圆台头部4-3、光杆段4-7、螺纹段4-8三部分组成，光杆段4-7与圆台头部4-3相邻且用以套装膨胀套4-4，螺纹段4-8与光杆段4-7相邻且用以拧装螺母4-2。三段结构的设置能够同时满足膨胀套4-4和光杆段4-7的安装精度要求，更能满足使用需求。

进一步的，所述螺杆4-1和螺母4-2采用45#或40Cr或20MnTiB制成。优选采用45#，其抗拉强度为800 MPa，屈服强度为640 MPa，抗剪强度为448 MPa，预拉力为71KN，符合GB50017-2003中对8.8级螺栓的要求，如经调质处理还可提高一级。

实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.方钢管连接节点结构，包括方管柱（1）和方管梁（2），其特征在于：还包括焊接固定在方管柱（1）的一个侧面上的U型梁托（3），U型梁托（3）开口朝上，方管梁（2）的一端嵌装在U型梁托（3）内，且U型梁托（3）的两个侧面与对应的方管梁（2）的壁皆通过单边螺栓（4）压紧固定，所述单边螺栓（4）包括螺杆（4-1）和拧装在螺杆（4-1）上的螺母（4-2），螺杆（4-1）的一端设为与螺杆（4-1）同轴的圆台头部（4-3），且圆台头部（4-3）的小径端朝向螺母（4-2），其特征在于：螺杆（4-1）的位于螺母（4-2）与圆台头部（4-3）之间的部分还间隙套装有膨胀套（4-4），膨胀套（4-4）包括圆筒基体，圆筒基体的靠近圆台头部（4-3）的一端设有周向均布且轴向开设的多个裂口（4-5），圆筒基体的靠近螺母（4-2）的一端径向外凸形成压接部（4-6），圆台头部（4-3）大径端的直径大于圆筒基体的内径且小于或等于圆筒基体的外径。

2.根据权利要求1所述的方钢管连接节点结构，其特征在于：所述圆台头部（4-3）的锥度为25-35°，所述膨胀套（4-4）采用20#锅炉管制成。

3.根据权利要求2所述的方钢管连接节点结构，其特征在于：所述裂口（4-5）的长度为膨胀套（4-4）轴向长度的25-35%，且裂口（4-5）的长度小于圆台头部（4-3）的母线长度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方钢管连接节点结构，其特征在于：所述螺杆（4-1）由圆台头部（4-3）、光杆段（4-7）、螺纹段（4-8）三部分组成，光杆段（4-7）与圆台头部（4-3）相邻且用以套装膨胀套（4-4），螺纹段（4-8）与光杆段（4-7）相邻且用以拧装螺母（4-2）。

5.方钢管连接节点结构，包括位于上方和下方的两根方管柱（1），其特征在于：还包括同轴焊接固定在下方方管柱（1）上端内的衬管（5），衬管（5）的上端嵌套在上方方管柱（1）下端内，且衬管（5）与上方方管柱（1）之间通过多个单边螺栓（4）压紧固定。

6.根据权利要求5所述的方钢管连接节点结构，其特征在于：所述单边螺栓（4）包括螺杆（4-1）和拧装在螺杆（4-1）上的螺母（4-2），螺杆（4-1）的一端设为与螺杆（4-1）同轴的圆台头部（4-3），且圆台头部（4-3）的小径端朝向螺母（4-2），其特征在于：螺杆（4-1）的位于螺母（4-2）与圆台头部（4-3）之间的部分还间隙套装有膨胀套（4-4），膨胀套（4-4）包括圆筒基体，圆筒基体的靠近圆台头部（4-3）的一端设有周向均布且轴向开设的多个裂口（4-5），圆筒基体的靠近螺母（4-2）的一端径向外凸形成压接部（4-6），圆台头部（4-3）大径端的直径大于圆筒基体的内径且小于或等于圆筒基体的外径。

7.根据权利要求6所述的方钢管连接节点结构，其特征在于：所述圆台头部（4-3）的锥度为25-35°，所述膨胀套（4-4）采用20#锅炉管制成。

8.根据权利要求7所述的方钢管连接节点结构，其特征在于：所述裂口（4-5）的长度为膨胀套（4-4）轴向长度的25-35%，且裂口（4-5）的长度小于圆台头部（4-3）的母线长度。

9.根据权利要求6-8任一项所述的方钢管连接节点结构，其特征在于：所述螺杆（4-1）由圆台头部（4-3）、光杆段（4-7）、螺纹段（4-8）三部分组成，光杆段（4-7）与圆台头部（4-3）相邻且用以套装膨胀套（4-4），螺纹段（4-8）与光杆段（4-7）相邻且用以拧装螺母（4-2）。