CN107338866A - 一种钢结构柱梁刚性节点的连接方法及连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢结构柱梁刚性节点的连接方法及连接结构，旨在提供一种成本低的钢结构柱梁刚性节点的连接方法及连接结构。其中的连接方法包括上钢管柱，下钢管柱，侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ的加厚节点钢管柱，若干螺栓以及带端板的工字钢梁；所述加厚节点钢管柱的外形尺寸与上钢管柱、下钢管柱的外形尺寸相同，所述加厚节点钢管柱的壁厚大于上钢管柱、下钢管柱的壁厚；其包括如下步骤：（1）加工各构件；（2）在加厚节点钢管柱内焊接加强钢板，并将螺栓在加厚节点钢管柱的预留孔洞Ⅰ处拧紧；（3）在加厚节点钢管柱内浇筑微膨胀细石混凝土；（4）在工字钢梁的端部焊接具有预留孔洞Ⅲ的端板；（5）将端板与加厚节点钢管柱用螺栓连接。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种钢结构柱梁刚性节点的连接方法及连接结构。
背景技术
推广装配式钢结构低层住宅符合农村自建房的发展趋势。低层住宅钢结构采用小截面的方形、矩形钢管柱，采用H型钢作为钢梁。为保证节点抗震性能，要求与H型钢上下翼缘板对应处的钢管内壁加焊横隔板。但由于低层住宅钢结构采用的方形、矩形钢管柱截面很小，现有技术不方便在梁柱节点处的钢管柱内加焊内横隔板，节点抗震性能难于保证。为解决这个问题，目前有两种做法：《轻型钢结构住宅技术规程》（JGJ209—2010）建议的做法为用钢套筒套结在钢管柱上，然后再在钢套筒上采用塞焊使钢管柱与钢套筒焊接在一起来解决这一问题。这一做法虽然加厚了节点处钢管的壁厚，但由于钢管与钢套管之间仅靠局部塞焊连接，整体性不好，钢套管与钢管柱的结合力不强，而且施工程序复杂，不能保证施工质量，钢结构梁柱节点的整体性能差。另外一种方法是采用单向螺栓连接方法，将H型钢梁与方形或矩形钢管柱连接起来，但单向螺栓造价是普通高强螺栓的20倍，而且这种方法形成的梁柱节点为半刚性连接节点，抗侧移能力不足，不适合在抗震高设防烈度区使用。
因此，有必要提出改进技术，在简化施工程序的同时，提高梁柱节点的可靠性，促进装配式钢结构低层住宅在农村自建房和其他低层建筑中的应用。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种连接强度高，可靠性强，施工速度快且成本低的钢结构柱梁刚性节点的连接方法及连接结构。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种钢结构柱梁刚性节点的连接方法，包括上钢管柱，下钢管柱，侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ的加厚节点钢管柱，若干螺栓以及带端板的工字钢梁；所述加厚节点钢管柱的外形尺寸与上钢管柱、下钢管柱的外形尺寸相同，所述加厚节点钢管柱的壁厚大于上钢管柱、下钢管柱的壁厚；其包括如下步骤：
（1）加工好上钢管柱、下钢管柱、工字钢梁和侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ的加厚节点钢管柱；
（2）在加厚节点钢管柱内与工字钢梁两翼缘板对应位置处分别焊接一块中部设置有预留孔洞Ⅱ的加强钢板，将螺栓在加厚节点钢管柱的预留孔洞Ⅰ处的对应位置安装好并拧紧，螺母在加厚节点钢管柱的外侧；
（3）在加厚节点钢管柱内浇筑微膨胀细石混凝土，养护凝结后将加厚节点钢管柱焊接在上钢管柱、下钢管柱之间形成一种变壁厚小截面钢管柱；
（4）在工字钢梁的端部焊接具有预留孔洞Ⅲ的端板，预留孔洞Ⅲ与加厚节点钢管柱上的预留孔洞Ⅰ位置对应；
（5）拧下螺栓的螺母，将端板与加厚节点钢管柱外壁贴合，此时加厚节点钢管柱上的螺杆穿过端板上预留孔洞Ⅲ，然后将螺母旋拧上螺杆并拧紧。
优选的是，所述加强钢板通过连续直角焊缝与加厚节点钢管柱焊接。
优选的是，所述加厚节点钢管柱通过连续直角焊缝焊接在上钢管柱、下钢管柱之间。
优选的是，所述螺栓采用高强螺栓。
优选的是，所述加厚节点钢管柱的两端应超出工字钢梁翼缘板60㎜-100㎜。
优选的是，所述加厚节点钢管柱的壁厚应大于上钢管柱、下钢管柱与工字钢梁翼缘板三者之中厚度最大值的1.2倍。
优选的是，所述加强钢板上的预留孔洞Ⅱ的直径不小于100㎜。
一种钢结构柱梁刚性节点的连接结构，包括上钢管柱，下钢管柱，侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ的加厚节点钢管柱，若干螺栓以及带端板的工字钢梁；所述加厚节点钢管柱的外形尺寸与上钢管柱、下钢管柱的外形尺寸相同，所述加厚节点钢管柱的壁厚大于上钢管柱、下钢管柱的壁厚；所述加厚节点钢管柱内、与工字钢梁两翼缘板对应位置处，分别设置有一块中部设置有预留孔洞Ⅱ的加强钢板；所述螺栓穿设在加厚节点钢管柱的预留孔洞Ⅰ内，且螺母位于加厚节点钢管柱的外侧；所述加厚节点钢管柱内浇筑有微膨胀细石混凝土；所述端板上设置与加厚节点钢管柱上的预留孔洞Ⅰ位置对应预留孔洞Ⅲ，所述端板通上的预留孔洞Ⅲ穿入螺栓，并通过螺栓与加厚节点钢管柱固定连接。
优选的是，所述加厚节点钢管柱的壁厚应大于上钢管柱、下钢管柱与工字钢梁翼缘板三者之中厚度最大值的1.2倍。
根据权利要求1所述钢结构柱梁刚性节点的连接结构，其特征在于：所述加强钢板上的预留孔洞Ⅱ的直径不小于100㎜。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明通过加厚节点钢管柱壁厚、带圆孔加强钢板以及微膨胀细石混凝***同作用对钢柱进行加强。梁翼缘板以集中力作用在钢柱上时，梁柱节点不会产生局部破坏，连接节点板域具有足够的承载力和变形能力，提高了钢结构柱梁刚性节点的可靠性。
2、本发明带圆孔加强钢板为螺栓安装和混凝土浇筑提供通道，混凝土凝固后，为带圆孔加强钢板提供约束，增强了带圆孔加强钢板的承载能力。
3、本发明实现施工现场的梁柱免焊接连接，在农村缺乏合格焊接工人的环境下，高强螺栓连接节点施工质量有保障。
4、本发明的钢管柱外观无凸起，梁柱节点处比《轻型钢结构住宅技术规程》（JGJ209—2010）建议的做法更可靠，更简洁美观，充分体现钢结构的工艺美。
5、本发明在节点的可靠性得到保证的前提下，简化了现场施工程序，加快了现场施工速度，更有易于钢结构在村镇住宅和其他低层建筑中的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
图1是本发明中加厚节点钢管柱的结构示意图；
图2是本发明中加厚节点钢管柱与加强钢板连接的结构示意图；
图3是本发明中加厚节点钢管柱与上钢管柱及下钢管柱的结构示意图；
图4是本发明中带端板的工字钢梁的结构示意图；
图5是本发明连接结构的结构示意图；
图6是为图5局剖放大的结构示意图；
图中：1-上钢管柱、3-加厚节点钢管柱、4-螺栓、5-下钢管柱、6-端板、7-工字钢梁、8-预留孔洞Ⅰ、9-加强钢板、10-微膨胀细石混凝土、11-预留孔洞Ⅱ、14-翼缘板、15-预留孔洞Ⅲ。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其各构件及连接结构如图1-6所示，包括上钢管柱1，下钢管柱5，侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ8的加厚节点钢管柱3，若干螺栓4以及带端板6的工字钢梁7；所述加厚节点钢管柱3的外形尺寸与上钢管柱1、下钢管柱5的外形尺寸相同，所述加厚节点钢管柱3的壁厚大于上钢管柱1、下钢管柱5的壁厚，确保连接后外观平整无凸起，既改善受力性能又简洁美观；其包括如下步骤：
（1）加工好上钢管柱1、下钢管柱5、工字钢梁7和侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ8的加厚节点钢管柱3；
（2）在加厚节点钢管柱3内与工字钢梁7两翼缘板14对应位置处分别焊接一块中部设置有预留孔洞Ⅱ11的加强钢板9，将螺栓4在加厚节点钢管柱3的预留孔洞Ⅰ8处的对应位置安装好并拧紧，螺母在加厚节点钢管柱3的外侧，以防止预留孔洞Ⅰ8在后续浇筑微膨胀细石混凝土10时漏浆；
（3）在加厚节点钢管柱3内浇筑微膨胀细石混凝土10，养护凝结后将加厚节点钢管柱3焊接在上钢管柱1、下钢管柱5之间形成一种变壁厚小截面钢管柱；微膨胀细石混凝土10凝固后，可以为加强钢板9提供有利约束。当工字钢梁7翼缘板对加强钢板9施加拉力时，微膨胀细石混凝土10约束加强钢板9，减少加强钢板9的拉伸变形。当工字钢梁7翼缘板对加强钢板9施加压力时，微膨胀细石混凝土10能防止加强钢板9受压屈曲，进而提高节点的抗压能力。由于微膨胀细石混凝土10为加强钢板9提供有利约束，使节点的刚度和强度得到显著提升。与此同时，微膨胀细石混凝土10对埋入其中的螺杆头部进行约束，螺杆不能转动，加厚节点钢管柱3与工字钢梁7用螺栓4连接时（旋拧螺母时），只需在加厚节点钢管柱外侧扭紧螺母即可，无需另外使用扳手控制螺杆的转动，简化施工程序。
（4）在工字钢梁7的端部焊接具有预留孔洞Ⅲ15的端板6，预留孔洞Ⅲ15与加厚节点钢管柱3上的预留孔洞Ⅰ8位置对应；
（5）拧下螺栓4的螺母，将端板6与加厚节点钢管柱3外壁贴合，此时加厚节点钢管柱3上的螺杆穿过端板6上预留孔洞Ⅲ15，然后将螺母旋拧上螺杆并用扭矩扳手拧紧。
所述加强钢板9优选通过连续直角焊缝与加厚节点钢管柱3焊接。
所述加厚节点钢管柱3优选通过连续直角焊缝焊接在上钢管柱1、下钢管柱5之间。
所述螺栓4优选采用高强螺栓。
所述加厚节点钢管柱3的两端应超出工字钢梁7翼缘板60㎜-100㎜。
所述加厚节点钢管柱3的壁厚应大于上钢管柱1、下钢管柱5与工字钢梁7翼缘板14三者之中厚度最大值的1.2倍。
所述加强钢板9上的预留孔洞Ⅱ11的直径不小于100㎜，便于将螺栓4的螺杆送入加厚节点钢管柱3内施工操作，以及微膨胀细石混凝土10的浇筑。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其特征在于：包括上钢管柱，下钢管柱，侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ的加厚节点钢管柱，若干螺栓以及带端板的工字钢梁；所述加厚节点钢管柱的外形尺寸与上钢管柱、下钢管柱的外形尺寸相同，所述加厚节点钢管柱的壁厚大于上钢管柱、下钢管柱的壁厚；其包括如下步骤：
（1）加工好上钢管柱、下钢管柱、工字钢梁和侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ的加厚节点钢管柱；
（2）在加厚节点钢管柱内与工字钢梁两翼缘板对应位置处分别焊接一块中部设置有预留孔洞Ⅱ的加强钢板，将螺栓在加厚节点钢管柱的预留孔洞Ⅰ处的对应位置安装好并拧紧，螺母在加厚节点钢管柱的外侧；
（3）在加厚节点钢管柱内浇筑微膨胀细石混凝土，养护凝结后将加厚节点钢管柱焊接在上钢管柱、下钢管柱之间形成一种变壁厚小截面钢管柱；
（4）在工字钢梁的端部焊接具有预留孔洞Ⅲ的端板，预留孔洞Ⅲ与加厚节点钢管柱上的预留孔洞Ⅰ位置对应；
（5）拧下螺栓的螺母，将端板与加厚节点钢管柱外壁贴合，此时加厚节点钢管柱上的螺杆穿过端板上预留孔洞Ⅲ，然后将螺母旋拧上螺杆并拧紧。
2.根据权利要求1所述钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其特征在于：所述加强钢板通过连续直角焊缝与加厚节点钢管柱焊接。
3.根据权利要求1或2所述钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其特征在于：所述加厚节点钢管柱通过连续直角焊缝焊接在上钢管柱、下钢管柱之间。
4.根据权利要求1或2所述钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其特征在于：所述螺栓采用高强螺栓。
5.根据权利要求1或2所述钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其特征在于：所述加厚节点钢管柱的两端应超出工字钢梁翼缘板60㎜-100㎜。
6.根据权利要求1或2所述钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其特征在于：所述加厚节点钢管柱的壁厚应大于上钢管柱、下钢管柱与工字钢梁翼缘板三者之中厚度最大值的1.2倍。
7.根据权利要求1或2所述钢结构柱梁刚性节点的连接方法，其特征在于：所述加强钢板上的预留孔洞Ⅱ的直径不小于100㎜。
8.一种钢结构柱梁刚性节点的连接结构，其特征在于：包括上钢管柱，下钢管柱，侧壁设置若干预留孔洞Ⅰ的加厚节点钢管柱，若干螺栓以及带端板的工字钢梁；所述加厚节点钢管柱的外形尺寸与上钢管柱、下钢管柱的外形尺寸相同，所述加厚节点钢管柱的壁厚大于上钢管柱、下钢管柱的壁厚；所述加厚节点钢管柱内、与工字钢梁两翼缘板对应位置处，分别设置有一块中部设置有预留孔洞Ⅱ的加强钢板；所述螺栓穿设在加厚节点钢管柱的预留孔洞Ⅰ内，且螺母位于加厚节点钢管柱的外侧；所述加厚节点钢管柱内浇筑有微膨胀细石混凝土；所述端板上设置与加厚节点钢管柱上的预留孔洞Ⅰ位置对应预留孔洞Ⅲ，所述端板通上的预留孔洞Ⅲ穿入螺栓，并通过螺栓与加厚节点钢管柱固定连接。
9.根据权利要求8所述钢结构柱梁刚性节点的连接结构，其特征在于：所述加厚节点钢管柱的壁厚应大于上钢管柱、下钢管柱与工字钢梁翼缘板三者之中厚度最大值的1.2倍。
10.根据权利要求8或9所述钢结构柱梁刚性节点的连接结构，其特征在于：所述加强钢板上的预留孔洞Ⅱ的直径不小于100㎜。
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Denomination of invention: Connecting method and connecting structure of steel structure column beam rigid joint Effective date of registration: 20191121 Granted publication date: 20190524 Pledgee: Yunnan Financing Guarantee Co., Ltd Pledgor: YUNNAN ZHONGQIAN INTEGRATED HOUSE CO., LTD. Registration number: Y2019530000007 |
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