CN220704780U - 一种变刚度钢结构节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变刚度钢结构节点，设置于混凝土支墩与钢构件之间，该变刚度钢结构节点包括预埋件、垫块、螺栓以及碟簧组，所述预埋件设于所述混凝土支墩的顶面，所述垫块设置于所述预埋件与所述钢构件之间，所述螺栓的螺杆头部端预埋于所述混凝土支墩内、螺杆的连接端突出于所述预埋件并延伸入所述钢构件内，所述螺栓的螺杆连接端上装配有所述碟簧组并通过螺母紧固。本实用新型的优点是：用于钢结构中，以实现钢结构节点的转动，通过碟簧的不同组合实现节点转动刚度可变，当碟簧组刚度极小时，可以认为节点处于铰接状态；通过导向侧壁的设置进而控制节点单向转动或是双向转动。

Description

一种变刚度钢结构节点

技术领域

本实用新型涉及钢结构技术领域，具体涉及一种变刚度钢结构节点。

背景技术

钢结构中，钢结构与混凝土支墩之间的连接通常采用3种形式，柔性连接(也称较接)、刚性连接以及变刚度连接。其中，刚性连接是指完全不转动，柔性连接(铰接)是指可自由转动。而变刚度连接则是介于柔性连接与刚性连接之间的一种连接形式。

变刚度支座相对于柔性连接的铰接支座来说，支座处受力会大；相对刚性连接的固结支座来说，支座受力会小，介于两者之间。

因此，如何实现支座的刚度可变是本领域技术人员所迫切需要的。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种变刚度钢结构节点，该变刚度钢结构节点通过采用碟簧的不同组合实现节点转动刚度可变，通过导向侧壁的设置进而控制节点单向转动或是双向转动。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种变刚度钢结构节点，设置于混凝土支墩与钢构件之间，其特征在于所述变刚度钢结构节点包括预埋件、垫块、螺栓以及碟簧组，所述预埋件设于所述混凝土支墩的顶面，所述垫块设置于所述预埋件与所述钢构件之间，所述螺栓的螺杆头部端预埋于所述混凝土支墩内、螺杆的连接端突出于所述预埋件并延伸入所述钢构件内，所述螺栓的螺杆连接端上装配有所述碟簧组并通过螺母紧固。

所述预埋件上开设有四个预留孔以供所述螺栓的螺杆贯穿通过，所述螺栓的设置数量对应于所述预留孔的开设数量。

所述预埋件的两侧设置有导向侧壁，所述导向侧壁的底边焊接于所述预埋件上，所述导向侧壁的内侧壁面贴靠于所述钢构件的底部以形成导向限位。

所述碟簧组由若干碟簧组合而成，各所述碟簧以并联或串联方式进行组合。

本实用新型的优点是：用于钢结构中，以实现钢结构节点的转动，通过碟簧的不同组合实现节点转动刚度可变，当碟簧组刚度极小时，可以认为节点处于铰接状态；通过导向侧壁的设置进而控制节点单向转动或是双向转动。

附图说明

图1为本实用新型中变刚度钢结构节点的示意图；

图2为本实用新型中预埋件两侧设置导向侧壁的示意图；

图3为本实用新型中预埋件上未设置导向侧壁的示意图；

图4为本实用新型中碟簧组采用并联形式的示意图；

图5为本实用新型中碟簧组采用串联形式的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-5，图中各标记分别为：混凝土支墩1、钢构件2、螺栓3、垫块4、导向侧壁5、预埋件6、碟簧组7、螺母8、预留孔9。

实施例：如图1-5所示，本实施例具体涉及一种变刚度钢结构节点，该变刚度钢结构节点设置于混凝土支墩1与钢构件2之间，该变刚度钢结构节点包括预埋件6、垫块4、螺栓3以及碟簧组7,该变刚度钢结构节点通过采用碟簧的不同组合实现节点转动刚度可变，通过导向侧壁5的设置进而控制节点单向转动或是双向转动。

如图1-3所示，预埋件6为一预埋设于混凝土支墩1顶面上的钢板，该钢板上开设有四个预留孔9，预留孔9所开设的数量对应于螺栓3的设置数量，且预留孔9呈矩形阵列分布。根据变刚度钢结构节点的单向转动或双向转动的需求，如图2所示在预埋件6的两侧缘部焊接导向侧壁5从而实现单向转动，或者是如图3所示在预埋件6的两侧缘部不焊接导向侧壁5从而实现双向转动。需要说明的是，如图2所示，钢构件2的底部与两侧的导向侧壁5相互贴靠以形成导向。

如图1所示，垫块4设置于预埋件6与钢构件2之间，用于支撑钢构件2并使其可进行转动，垫块4的直径选取较小，如图2或3所示，垫块4设置于预埋件6上并居中于各预留孔9之间设置。

如图1、4、5所示，螺栓3的螺杆头部端预埋于混凝土支墩1内、螺杆的连接端贯穿通过预埋件6上的预留孔9并延伸入钢构件2内，在螺栓3的螺杆连接端上装配碟簧组7并通过螺母8进行紧固，以使碟簧组7夹设于螺母8与钢构件2的底面之间。碟簧组7可以采用如图4所示的并联形式，或是如图5所示的串联形式。通过改变单片碟簧的规格，碟簧的组合形式，碟簧的组数以改变节点的转动刚度，从而实现节点刚度的可变。节点的转动刚度随转动角度的变化可以近似认为是线性变化，同时节点的转动量取决于碟簧组7的变形能力，在实际工程中，为保证节点长期有效性，要求节点在各工况下的转动角度不能超过碟簧组7的变形能力的0.8倍。

当节点最大转角下的弯矩值小于此节点为刚接下的弯矩值的0.1倍时，可近似看做铰接。碟簧组7的刚度公式如下所示，其中K为单片碟簧的刚度,N为并联碟簧的个数，M为串联碟簧的个数：

K_并联＝N·K

本实施例中变刚度钢结构的转动刚度的理论公式为：

其中：L为预埋件6的长度，K_碟簧组为单侧碟簧组的刚度，可以根据碟簧组7的串并联关系求得。

如图1-3所示，本实施例中对于单/双向变刚度节点的设计考虑以下几个原则：

(1)根据工程实际要求，判断是否需要配置导向侧壁5以实现单向转动。

(2)在预期最不利工况下，节点的转动角度不超过节点碟簧组7的变形量的0.8倍，同时节点区各组件保持弹性状态。

(3)节点区域的各组件的设计具体参考GB50017-2017《钢结构设计标准》。

本实施例的有益效果为：用于钢结构中，以实现钢结构节点的转动，通过碟簧的不同组合实现节点转动刚度可变，当碟簧组刚度极小时，可以认为节点处于铰接状态；通过导向侧壁的设置进而控制节点单向转动或是双向转动。

Claims (4)

1.一种变刚度钢结构节点，设置于混凝土支墩与钢构件之间，其特征在于所述变刚度钢结构节点包括预埋件、垫块、螺栓以及碟簧组，所述预埋件设于所述混凝土支墩的顶面，所述垫块设置于所述预埋件与所述钢构件之间，所述螺栓的螺杆头部端预埋于所述混凝土支墩内、螺杆的连接端突出于所述预埋件并延伸入所述钢构件内，所述螺栓的螺杆连接端上装配有所述碟簧组并通过螺母紧固。

2.根据权利要求1所述的一种变刚度钢结构节点，其特征在于所述预埋件上开设有四个预留孔以供所述螺栓的螺杆贯穿通过，所述螺栓的设置数量对应于所述预留孔的开设数量。

3.根据权利要求1所述的一种变刚度钢结构节点，其特征在于所述预埋件的两侧设置有导向侧壁，所述导向侧壁的底边焊接于所述预埋件上，所述导向侧壁的内侧壁面贴靠于所述钢构件的底部以形成导向限位。

4.根据权利要求1所述的一种变刚度钢结构节点，其特征在于所述碟簧组由若干碟簧组合而成，各所述碟簧以并联或串联方式进行组合。