CN113529947A - 一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可拆卸重复使用全螺栓‑销轴连接钢结构梁柱节点，包括上、下法兰钢柱、柱座、耳板、销轴、主梁、狗骨式耗能连接板。所述上、下法兰钢柱与柱座全螺栓连接，主梁通过耳板和销轴与柱座铰接，所述狗骨式耗能连接板通过高强螺栓分别与主梁和柱座连接，采用全螺栓‑销轴连接具有可拆卸性能；采用集中耗能塑性可控的狗骨式耗能连接板，实现主体梁柱构件在地震作用下保持弹性，震后实现拆卸下的梁柱构件可重复使用，拆卸的梁柱构件可再次应用到下次建造过程中；狗骨式耗能连接件根据设计要求采用耗能能力强，保证节点的抗震承载力要求；本发明的梁、柱及柱座构件均可工厂预制加工，现场模块化安装，可以提高施工效率和施工质量。

Description

一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，具体是一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点。
背景技术
钢结构凭借强度高、自重轻、工业化程度高等诸多优势，在建筑行业占据着重要的地位。钢结构连接节点是保证梁与柱协同工作、形成整体结构的关键部件，它的力学性能将直接影响整体结构的刚度、稳定性和承载能力。装配式钢结构建筑是全寿命周期内的绿色建筑，具有标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修，信息化管理等特点。可拆卸钢结构体系属于新型绿色工业化建筑结构体系，是未来工程结构形式的主要发展方向之一。首先，可拆卸钢结构体系结构构件均采用工厂预制生产，施工现场采用全螺栓连接避免了焊接作业，符合国家的绿色环保理念；其次，该体系具备全生命周期的可拆卸性，在某个构件损坏后，通过更换此构件保证整体结构可以继续使用，而且在结构其服役期满后或者震后可以轻易拆卸，拆卸下的构件可重复使用，减少资源的浪费；可拆卸的结构体系具有施工速度快、工业化程度高等优点，其在可持续发展、经济效益和拆除后的资源回收利用等方面具有显著的优势。
目前钢结构的梁柱节点主要采用焊接或者栓焊连接节点，这种节点形式能够很好地传递荷载作用，但是对于可拆卸钢结构建筑来说，存在现场焊接、后期拆卸难的问题。现有的钢结构公共建筑及住宅建筑，一旦发生地震，结构主要抗侧力构件发生塑性变形以耗散输入结构中的地震能量，但这会导致结构构件产生损伤和残余变形，最终使结构发生难以修复的破坏进而失去使用功能。
发明内容
本发明提供了一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点。该新型节点能够实现梁-柱的快捷拼装；在地震作用下，结构的变形和耗能集中在本发明的耗能节点上，仅耗能连接钢板进入塑性耗能，其余部分和结构主体处于弹性范围；地震作用后或者正常使用结束后，钢结构构件可以顺利拆卸，除更换少量组件后可重复使用再次安装，且不降低结构性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点，其包括，包括上法兰钢柱、下法兰钢柱、柱座、带端板耳板、销轴，主梁和狗骨式耗能连接钢板，其中上、下法兰钢柱均由钢管柱和法兰板工厂焊接而成，柱座由法兰柱、上拼接板、下拼接板工厂焊接而成，带端板耳板由耳板和端板工厂焊接而成，主梁由带端板耳板、主梁端板和H型钢梁工厂焊接而成。所述上、下法兰钢柱的法兰板均设有螺栓孔，所述柱座的法兰板和拼接板均设有螺栓孔，所述主梁端板上下两侧均设有与耗能连接板连接的螺栓孔，带端板耳板上设置有定位销孔。
所述柱座与带端板耳板工厂焊接固定，主梁端部与带端板耳板工厂焊接固定，所述下法兰钢柱与柱座带螺栓孔的下法兰板采用高强螺栓固定连接，上法兰钢柱与柱座带螺栓孔的上法兰板采用高强螺栓固定连接，所述柱座中焊接的耳板有两块，所述梁端耳板设置在两块所述柱座耳板之间，所述梁端耳板和所述柱端耳板上均设置相互配合的定位销孔，定位销轴通过***所述梁端耳板和所述柱座耳板上设置的所述定位销孔实现梁端耳板与所述柱端耳板之间的连接，所述狗骨式耗能连接钢板与主梁端板、柱座上拼接板固定连接，其中耗能连接板采用狗骨式形状，构造形式为两端尺寸同连接主梁翼缘宽，中间为圆弧削弱区，削弱区宽度宜为(0.65～0.85)主梁高，深度宜为(0.2～0.25)主梁翼缘宽。
大量研究表明，削弱梁构件截面可以使得在梁构件上形成薄弱区，从而很好地在削弱区形成塑性较，从而可以提高节点的转动能力和耗能能力，常见的削弱截面方式有在翼缘处设置狗骨削弱区或在腹板处开洞。因此，本发明提出的节点中，采用的是狗骨式耗能连接板，可以更好的达到以上目的。
本发明的一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点具有以下的有益效果：
(1)把可能发生在梁、柱或节点域的破坏转移并限制在局部可更换的狗骨式耗能连接板，利用其塑性变形耗能，其余部分和结构主体处于弹性范围，从而能够达到保护梁、柱目的，从而有效减少地震造成的间接经济损失。
(2)受力合理明确，结构竖向荷载由销轴承受，耗能连接钢板仅传递弯矩并提供转动刚度。
(3)此节点构造形式简单，结构构件全部为预制构件，在工厂内加工完成，其精度和质量更加容易控制；由于上、下钢柱通过带法兰的柱座连接，结构构件可模块化生产加工，有利于运输和存放，减少运输成本。现场采用全螺栓连接，安装速度快，节省施工安装成本。
(4)安装方便、快捷，现场采用吊装设备，将主梁吊装至预定位置，通过销轴即可起到初步定位和临时固定作用，再通过上下连接板螺栓连接，即可完成主梁和钢柱的连接。
(5)拆卸方便，拆卸后未损坏的构件可重复使用，构件的可回收再利用可减少建筑垃圾的产生，符合生态环保理念，符合全生命周期设计理念。
附图说明
图1为一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点组装示意图；
图2为一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点拆分示意图；
图3为本发明中的正视图；
图4为本发明主梁端板示意图；
图5为本发明柱座示意图。
图中：1：上法兰钢柱；2：柱法兰板；3：柱座；4：下法兰钢柱；5：连接板；6：狗骨式耗能连接钢板；7：H型钢梁；8：耳板端板；9：耳板；10：销轴；11：主梁端板；12：柱座法兰板。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图1-5所示，本发明包括上法兰钢柱(1)，柱法兰板(2)，柱座(3)，下法兰钢柱(4)，连接板(5)，狗骨式耗能连接钢板(6)，H型钢梁(7)，耳板端板(8)，耳板(9)，销轴(10)，主梁端板(11)，柱座法兰板(12)；
所述柱座3为配合上法兰钢柱(1)、下法兰钢柱(4)形状的柱座，可以为圆柱、方柱或异形柱；所述柱座(3)为带法兰板柱座，其中柱座法兰板为带连接板(5)的法兰板，且在工厂预留高强螺栓孔；所述柱座(3)能配合不同的梁高，通过不同的梁高来确定柱座(3)的高度。
所述法兰板与柱端全熔透焊接，并按照设计设置与柱座(3)相对应连接螺栓孔；将柱座(3)与主梁连接一侧，焊接耳板端板(8)和耳板(9)，其中柱座耳板(9)包括两块耳板；主梁为H型钢梁(7)端部焊接端板(11)、耳板端板(8)和一块耳板(9)；
所述的一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点的使用方法，具体步骤如下：
1、所述柱法兰板(2)板按照设计预先设置螺栓孔，再分别焊接到上、下柱端；
2、所述柱座(3)上、下自带法兰盘，其中法兰盘螺栓孔分别与上法兰钢柱(1)和下法兰钢柱(4)的螺栓孔相对应，柱座法兰板为带连接板(5)的法兰板，且在工厂预留高强螺栓孔；
3、所述主梁为H型钢梁(7)端部焊接端板(11)、耳板端板(8)和耳板(9)，端板(11)上下侧预留螺栓孔；
4、具体施工现场装配时，上法兰钢柱(1)、下法兰钢柱(4)、柱座(3)、耳板(9)、H型钢梁(7)、端板(11)均可在工厂预制并完成相关焊接连接工作，现场只需完成上法兰钢柱(1)和下法兰钢柱(4)之间通过柱座(3)采用高强螺栓连接，H型钢梁通过耳板(9)、狗骨式耗能连接板(6)、主梁端板(11)与柱座(3)采用高强螺栓和销轴(10)连接在一起，至此该梁柱节点装配完成。具体步骤如下：
1)、下法兰柱(4)通过柱法兰盘(2)与柱座(3)下法兰盘高强螺栓连接；
2)、上法兰柱(1)通过柱法兰盘(2)与柱座(3)上法兰盘高强螺栓连接，主梁(7)通过耳板(9)和销轴(10)与柱座(3)上的耳板(9)铰接；
3)、第一块狗骨式耗能连接板(6)与柱座上法兰板连接板(5)、主梁上侧端板(11)螺栓连接，第二块狗骨式耗能连接板(6)与柱座下法兰板连接板(5)、主梁下侧端板(11)螺栓连接。

Claims (5)

1.一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点，其特征在于：包括上法兰钢柱(1)、柱法兰板(2)、柱座(3)、下法兰钢柱(4)、连接板(5)、狗骨式耗能连接钢板(6)、H型钢梁(7)、耳板端板(8)、耳板(9)、销轴(10)、主梁端板(11)和柱座法兰板(12)；
上法兰钢柱(1)和下法兰钢柱(4)的端部为柱法兰板(2)，上法兰钢柱(1)与柱座(3)之间，以及下法兰钢柱(4)与柱座(3)之间均通过法兰板(2)对接，法兰板(2)与柱座法兰板(12)之间采用高强螺栓连接；H型钢梁(7)通过耳板(9)、狗骨式耗能连接板(6)、主梁端板(11)与柱座(3)采用高强螺栓和销轴(10)形成铰接连在一起；柱座(3)的上下侧部均设有连接板(5)，连接板(5)与狗骨式耗能连接板(6)的端部一侧通过高强螺栓连接；H型钢梁(7)的端部设有主梁端板(11)，主梁端板(11)与耳板(9)之间通过销轴(10)铰接，H型钢梁(7)的上下两侧通过高强螺栓与狗骨式耗能连接板(6)的端部另一侧连接；耳板(9)通过耳板端板(8)焊接在柱座(3)的侧部。
2.根据权利1所述的一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点，其特征在于：所述上法兰钢柱(1)、柱法兰板(2)、柱座(3)、下法兰钢柱(4)、连接板(5)、狗骨式耗能连接钢板(6)、H型钢梁(7)、耳板端板(8)、耳板(9)、销轴(10)、主梁端板(11)和柱座法兰板(12)均为加工厂预制，并在现场进行组装。
3.根据权利1所述的一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点，其特征在于：上、下两侧的狗骨式耗能连接板(6)由钢材制成；钢结构的变形和耗能集中在所述狗骨式耗能连接板(6)上，所述上法兰钢柱(1)、下法兰钢柱(4)及所述H型钢梁(7)在地震中基本保持弹性；地震作用后，所述H型钢梁(7)和上法兰钢柱(1)、下法兰钢柱(4)能够被拆卸并再次使用到下次建造中，实现全生命周期。
4.根据权利1所述的一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点，其特征在于：所述柱座(3)为带法兰板结构，柱座法兰板(12)与连接板(5)为一体化结构，带法兰板结构、柱座法兰板(12)和连接板(5)上均预留有螺栓连接孔；所述柱座(3)能配合不同的梁高，通过不同梁高确定柱座(3)的高度。
5.根据权利1所述的一种可拆卸重复使用全螺栓-销轴连接钢结构梁柱节点，其特征在于：所述上法兰钢柱(1)和下法兰钢柱(4)为方钢管柱、圆钢管柱或异形柱。
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