CN111945900A - 一种犬骨-蜂窝式组合扁梁连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种犬骨‑蜂窝式组合扁梁节点,涉及建筑结构技术领域。包括:型钢构件:工字型钢柱,其左翼缘和右翼缘等宽;所述工字型钢柱与工字型钢梁垂直且工字型钢柱的右翼缘中部与工字型钢梁的左端固定,工字型钢梁的下翼缘宽于上翼缘且上翼缘与下翼缘等厚,下翼缘与工字型钢柱的右翼缘等宽;压型钢板‑混凝土组合楼板包括压型钢板焊搭接于工字型钢梁的下翼缘上,其上方设有混凝土楼板,钢筋网贯穿在混凝土楼板之中。本发明的优点在于工字型钢梁的端部翼缘进行了犬骨式削弱,缓解了蜂窝式组合扁梁节点焊缝区域的应力集中,避免了在循环荷载作用下节点区域发生脆性断裂的风险,实现塑性铰的外移,抗震性能好。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域,具体涉及一种犬骨-蜂窝式组合扁梁连接节点。
背景技术
组合扁梁是将工字型钢梁内嵌于压型钢板-混凝土组合楼板之中而形成的一种新型组合构件,具有自重轻、耐火性好和降低结构层高等优点,受到工程设计人员的青睐。在框架结构中,组合扁梁节点作为关键受力区域,其力学性能的优劣对结构的抗震表现至关重要。现有的组合扁梁节点,梁、柱多采用焊接刚性连接,受焊接残余应力的影响,节点焊缝区在循环荷载作用下发生脆性断裂的风险较高。此外,由于工字型钢梁腹板采用实腹式截面,给建筑物内的管道线路敷设带来困难,限制了组合扁梁结构在工程中的推广应用。
发明内容
本发明提供一种犬骨-蜂窝式组合扁梁连接节点,用以解决现有技术中节点焊缝区在循环荷载作用下发生脆性断裂的风险,使得塑性铰外移,增强该节点抗震性能。
本发明提供一种犬骨-蜂窝式组合扁梁连接节点,包括:
型钢构件,包括:工字型钢柱,竖直设置,所述工字型钢柱的左翼缘和右翼缘等宽,且左翼缘与右翼缘等厚,所述工字型钢柱与工字型钢梁垂直且工字型钢柱的右翼缘中部与工字型钢梁的左端固定,所述工字型钢梁的下翼缘宽于上翼缘且上翼缘与下翼缘等厚,所述工字型钢梁下翼缘与工字型钢柱的右翼缘等宽;
压型钢板-混凝土组合楼板,包括压型钢板,所述压型钢板焊搭接于工字型钢梁的下翼缘上,所述压型钢板的上方设置有混凝土楼板,钢筋网贯穿在所述混凝土楼板之中。
优选地,所述工字型钢柱腹板的两侧分别固定有两块加劲肋,所述加劲肋的两侧分别与工字型钢柱的左翼缘、右翼缘固定。
优选地,所述加劲肋的厚度与工字型钢梁翼缘的厚度相同,且其中一块加劲肋与工字型钢梁的上翼缘平齐,另一块加劲肋与工字型钢梁的下翼缘平齐。
优选地,所述工字型钢梁的上翼缘、下翼缘上分别开有翼缘削弱区。
优选地,所述翼缘削弱区的开口的形状为半圆形,翼缘削弱区距工字型钢柱右翼缘的距离为(0.55~0.85)bf,其中,bf为工字型钢梁的下翼缘宽度;所述翼缘削弱区间的长度为(0.45~0.75)h,其中h为工字型钢梁的高度。
优选地,所述上翼缘、下翼缘的翼缘削弱区的削弱程度保持一致,削弱深度控制在上翼缘、下翼缘宽度的14%~26%之间。
优选地,所述工字型钢梁的腹板上开有腹板削弱区。
优选地,所述腹板削弱区的开孔类型为圆形,开孔率在35%~50%之间。
优选地,所述混凝土楼板的厚度不超过80mm。
与现有技术相比,本发明公开一种犬骨-蜂窝式组合扁梁连接节点,其有益效果是:
本发明对工字型钢梁的端部翼缘进行了犬骨式削弱,在地震作用下,能够有效地缓解焊缝区域的应力集中,实现塑性铰的外移。在工字型钢梁的腹板削弱区沿中线位置进行了开孔,孔洞形状为圆形,可以实现建筑物中管道线路的敷设。工字型钢梁采用上窄下宽的非对称截面,以充分利用混凝土楼板的抗压性能。工字型钢柱内增设了两块加劲肋,厚度与工字型钢梁上、下翼缘相同,以增加节点域的刚度,实现“强柱弱梁”。
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他的附图。
图1是犬骨-蜂窝式组合扁梁节点的整体结构示意图;
图2是工字型钢柱和工字型钢梁连接的俯视图;
图3是犬骨-蜂窝式组合扁梁节点的组合截面图。
图中各个标号含义:1—工字型钢柱,2—工字型钢梁,3—压型钢板-混凝土组合楼板,4—加劲肋,5—翼缘削弱区,6—腹板削弱区,7—压型钢板,8—混凝土楼板,9—钢筋网。
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做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。
本发明实施例提供一种犬骨-蜂窝式组合扁梁连接节点如图1所示,包括:型钢构件,整体呈T型,所述型钢构件包括:工字型钢柱1,竖直设置,所述工字型钢柱1的左翼缘和右翼缘等宽,且左翼缘与右翼缘等厚,所述工字型钢柱1与工字型钢梁2垂直且工字型钢柱1的右翼缘中部与工字型钢梁2的左端固定,工字型钢柱1和工字型钢梁2的连接方式的俯视图如图2所示,所述工字型钢梁2的下翼缘宽于上翼缘且上翼缘与下翼缘等厚,所述工字型钢梁2下翼缘与工字型钢柱1的右翼缘等宽;
压型钢板-混凝土组合楼板3包括压型钢板7,所述压型钢板7焊搭接于工字型钢梁2的下翼缘上,所述压型钢板7的上方设置有混凝土楼板8,压型钢板7是作为混凝土浇筑的模板,钢筋网9贯穿在所述混凝土楼板8之中,包括多根固定连接的纵向钢筋和分布钢筋,所述纵向钢筋的长度与混凝土楼板8的跨度相同。工字型钢梁2和压型钢板-混凝土组合楼板3的连接方式的剖视图如图3所示。
进一步地,所述工字型钢柱1腹板的两侧分别固定有两块加劲肋4,所述加劲肋4的两侧分别与工字型钢柱1的左翼缘、右翼缘固定。
进一步地,所述加劲肋4的厚度与工字型钢梁2翼缘的厚度相同,且其中一块加劲肋4与工字型钢梁2的上翼缘平齐,另一块加劲肋4与工字型钢梁2的下翼缘平齐。
进一步地,所述工字型钢梁2的上翼缘、下翼缘上分别开有翼缘削弱区5。翼缘削弱区5是对工字型钢梁2上、下翼缘进行圆弧式削弱得到,作用是使得节点在受力过程中的塑性铰外移,保护钢梁、钢柱的端部焊缝,防止焊缝发生脆性断裂。
进一步地,所述翼缘削弱区5的开口的形状为半圆形,翼缘削弱区5距工字型钢柱1右翼缘的距离为(0.55~0.85)bf,其中,bf为工字型钢梁2的下翼缘宽度;所述翼缘削弱区间5的长度为(0.45~0.75)h,其中h为工字型钢梁2的高度。
进一步地,所述上翼缘、下翼缘的翼缘削弱区5的削弱程度保持一致,削弱深度控制在上翼缘、下翼缘宽度的14%~26%之间。
进一步地,所述工字型钢梁2的腹板上开有腹板削弱区6,所述工字型钢梁2的腹板上开有多个腹板削弱区6,在工字型钢梁2的腹板的全跨范围内开孔。腹板削弱区6是对工字型钢梁2腹板进行圆形开孔得到,主要作用是方便建筑物内管道线路的敷设,同时增强钢梁和混凝土楼板之间的咬合力,改善整体工作性能。
其中,翼缘削弱区5和腹板削弱区6是对结构进行优化的重要措施,也是本发明创新性的体现。
进一步地,所述腹板削弱区6的开孔类型为圆形,开孔率在35%~50%之间,开孔率是指腹板开孔区的面积与腹板的总面积的比值。
进一步地,所述混凝土楼板8的厚度不超过80mm,此为最佳尺寸。
其中,在本实施例中,工字型钢柱1、工字型钢梁2材料取Q235级钢材,工字型钢柱1的截面尺寸为HW250mm×250mm,腹板和翼缘的厚度为20mm,工字型钢梁2的截面尺寸为HW250(150)mm×280mm,腹板和翼缘的厚度分别为8mm和12mm,工字型钢柱1、工字型钢梁2连接用E50焊条,角焊缝高度为8mm的四面围焊。加劲肋4采用Q235级钢材,与工字型钢柱1的连接方式为焊接,加劲肋4具体尺寸采用长宽高为410mm×115mm×12mm,焊条采用E43焊条的四面围焊。
本实施例中,对工字型钢梁2的端部翼缘进行犬骨式削弱,翼缘削弱区5起点至工字型钢柱1右翼缘的距离为163mm,翼缘削弱区长度为210mm,上翼缘、下翼缘的削弱程度保持一致,削弱深度分别为27mm、45mm。工字型钢梁2腹板开圆形孔形成腹板削弱区6,开孔直径为100mm,孔间距为150mm,边孔中心距离工字型钢柱1右翼缘的距离为650mm。楼板混凝土8强度等级为C30,板厚为80mm,压型钢板7板肋高度为208mm。楼板内钢筋网9由纵向钢筋和分布钢筋组成,纵向钢筋为C12@100mm,分布筋为C8@150mm,保护层厚度为20mm。
本发明对工字型钢梁2的端部翼缘进行了犬骨式削弱,在地震作用下,能够有效地缓解焊缝区域的应力集中,实现塑性铰的外移。在工字型钢梁2的腹板削弱区6沿中线位置进行了开孔,孔洞形状为圆形,可以实现建筑物中管道线路的敷设。工字型钢梁2采用上窄下宽的非对称截面,以充分利用混凝土楼板8的抗压性能。工字型钢柱1内增设了两块加劲肋4,厚度与工字型钢梁2上翼缘、下翼缘相同,以增加节点域的刚度,实现“强柱弱梁”。
Claims (9)
1.一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,包括:
型钢构件,包括:工字型钢柱(1),竖直设置,所述工字型钢柱(1)的左翼缘和右翼缘等宽,且左翼缘与右翼缘等厚,所述工字型钢柱(1)与工字型钢梁(2)垂直且工字型钢柱(1)的右翼缘中部与工字型钢梁(2)的左端固定,所述工字型钢梁(2)的下翼缘宽于上翼缘且上翼缘与下翼缘等厚,所述工字型钢梁(2)的下翼缘与工字型钢柱(1)的右翼缘等宽;
压型钢板-混凝土组合楼板(3),包括压型钢板(7),所述压型钢板(7)焊搭接于工字型钢梁(2)的下翼缘上,所述压型钢板(7)的上方设置有混凝土楼板(8),钢筋网(9)贯穿在所述混凝土楼板(8)之中。
2.如权利要求1所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述工字型钢柱(1)腹板的两侧分别固定有两块加劲肋(4),所述加劲肋(4)的两侧分别与工字型钢柱(1)的左翼缘和右翼缘固定。
3.如权利要求2所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述加劲肋(4)的厚度与工字型钢梁(2)翼缘的厚度相同,且其中一块加劲肋(4)与工字型钢梁(2)的上翼缘平齐,另一块加劲肋(4)与工字型钢梁(2)的下翼缘平齐。
4.如权利要求1所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述工字型钢梁(2)的上翼缘、下翼缘上分别开有翼缘削弱区(5)。
5.如权利要求4所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述翼缘削弱区(5)的开口形状为半圆形,翼缘削弱区(5)距工字型钢柱(1)右翼缘的距离为(0.55~0.85)bf,其中,bf为工字型钢梁(2)的下翼缘宽度;所述翼缘削弱区间(5)的长度为(0.45~0.75)h,其中,h为工字型钢梁(2)的高度。
6.如权利要求4所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述上翼缘、下翼缘的翼缘削弱区(5)的削弱程度保持一致,削弱深度控制在上翼缘、下翼缘宽度的14%~26%之间。
7.如权利要求1所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述工字型钢梁(2)的腹板上开有腹板削弱区(6)。
8.如权利要求7所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述腹板削弱区(6)的开孔类型为圆形,开孔率在35%~50%之间。
9.如权利要求1所述的一种犬骨-蜂窝式组合扁梁节点,其特征在于,所述混凝土楼板(8)的厚度不超过80mm。
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