CN213653755U - 一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点，属于结构工程技术领域，本实用新型的梁柱连接节点由波纹板抗侧异形柱、带端板的工形梁和带突柱的梁柱‑柱连接件组成。钢构件的制作和焊接在工厂内完成，焊接和构件质量容易控制；施工现场仅需吊装钢构件并用高强螺栓连接，施工效率高。本实用新型的连接节点同时具备力学性能和实用性能上的优点：在力学性能方面，本实用新型充分了利用异形柱的承载能力和抗侧刚度，具有良好的抗震性能；在实用性能方面，本实用新型着重实现快速装配理念和解决房屋中“突柱”问题。

Description

一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点

技术领域

本专利涉及一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点，属于结构工程技术领域。

背景技术

钢结构建筑的发展与钢结构住宅产业化的发展息息相关，实现钢结构住宅产业化就要实现部品部件的标准化，而目前高层建筑是我国建筑行业的主要方向，因此提出一种适用于高层建筑的新型高效装配式标准化钢结构体系及基于新型钢结构体系的装配式标准化构件是实现钢结构住宅产业化和推动钢结构建筑发展的基础。

目前在高层钢结构工业与民用建筑中经常采用的板式加强型与翼缘扩大加强型刚性梁柱节点中存在大量的焊缝，在地震作用下焊缝处容易发生应力集中，导致焊缝开裂，使梁柱节点在形成塑性铰之前发生脆性破坏，造成严重的经济损失和人员伤亡，此外这些传统的节点连接方式需要现场焊接作业，施工速度慢，装配率低，极大限制了装配式高层钢结构体系的发展，因此亟需提出一种既可减少施工现场焊接又有足够承载能力和抗震性能的装配式梁柱节点。现有研究表明，带有波纹板的钢异形柱具有自重轻、延性大、承载效率高、抗震性能好等优点，可以作为高层钢结构体系中的主要受力构件。此外，将梁构件和通长的异形柱通过高强螺栓连接形成的装配式梁柱节点，在保证节点抗震性能和承载能力的前提下，可以减少焊接残余应力的影响，防止节点过早发生脆性破坏，还可以保证较高的装配效率；通过对异形柱和工形梁板件厚度的调整，可以控制塑性铰发生在梁端，从而保证结构的安全，满足“强节点弱构件”、“强柱弱梁”的设计要求。为满足以上要求，本实用新型提出一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点。

该装配式连接节点由波纹板抗侧异形柱、带端板的工形梁、带突柱的梁柱-柱连接件和高强螺栓群；所述波纹板抗侧异形柱由波纹腹板型钢柱、法兰端板和槽钢组成；所述工形梁端部焊接带有螺栓孔的端板，工形梁下翼缘预留螺栓孔洞；所述带突柱的十字形梁柱-柱连接件由上、下突出方钢管柱、中方钢管柱、法兰连接板和带螺栓孔的平板组成；所述带突柱的十字形梁柱-柱连接件与其上下方的波纹板抗侧异形柱通过高强螺栓群连接，所述的带端板的工形梁通过高强螺栓群与波纹板抗侧异形柱和带突柱的十字形梁柱-柱连接件连接，形成装配式梁柱连接节点。

该梁柱连接节点的传力路径通畅，具有异形柱良好的抗震性能和承载能力，同时也具有较高的装配效率。通过调整钢构件板件的厚度比值，可以达到节点塑性铰外移的目的，从而保护梁柱节点。

发明内容

本实用新型专利提出一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点，其目的在于克服技术背景中出现的技术难题，提出一种既具有足够的承载能力，又能合理利用异形柱的抗侧刚度、提高构件的侧向稳定性、实现塑性铰外移的梁柱节点装置。

为实现以上目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点，其特征在于：所述连接节点包括波纹板抗侧异形柱、带端板的工形梁、带突柱的梁柱-柱连接件和高强螺栓群；所述波纹板抗侧异形柱包括波纹腹板型钢柱、槽钢和法兰端板；所述波纹腹板型钢柱包括波纹板、外侧翼缘板和内侧翼缘板；所述波纹板位于外侧翼缘板与内侧翼缘板之间，波纹方向为纵向，波纹板的宽度不应大于方钢管柱壁板宽度的2倍；所述波纹板、外侧翼缘板和内侧翼缘板的高度相等，波纹板的中心线、内侧翼缘板中心线和外侧翼缘板中心线位于同一平面内，波纹板与内侧翼缘板和外侧翼缘板焊接形成波纹腹板型钢柱；所述法兰端板由法兰连接板和带有螺栓孔的平板焊接而成；所述波纹腹板型钢柱的内侧翼缘板与槽钢焊接成波纹板抗侧异形柱，法兰端板焊接在异形柱的端部形成波纹板抗侧异形柱，波纹板抗侧异形柱底部的法兰端板不外伸，波纹板抗侧异形柱顶部的法兰端板外伸；所述带端板的工形梁包括端板和工形梁；所述的端板预留螺栓孔位，焊接在工形梁端部；所述工形梁下翼缘预留螺栓孔位；所述带突柱的梁柱-柱连接件由一个上方钢管柱、一个中方钢管柱、一个下方钢管柱、一个带有加劲肋的悬臂梁段和两个法兰盘焊接而成，所有板件均为平板，所述上方钢管柱和下方钢管柱作为连接件的突柱，其内方尺寸与中方钢管柱相同，上方钢管柱和下方钢管柱的外方尺寸与异形柱中的方钢管柱内方尺寸相同，中方钢管柱的外方尺寸与异形柱中的方钢管柱的外方尺寸相同，上方钢管柱、中方钢管柱和下方钢管柱的内方对齐，所述两个法兰盘分别焊接在上、下方钢管柱和中方钢管柱之间，所述带有加劲肋的悬臂梁段上下两翼缘与法兰盘表面平齐，焊接在内方钢管柱一侧，形成带突柱的梁柱-柱连接件；所述带突柱的梁柱-柱连接件与其上下方的波纹板抗侧异形柱通过第一高强螺栓群连接，所述带端板的工形梁通过二高强螺栓群与波纹板抗侧异形柱的法兰端板连接，所述带端板的工形梁通过第三高强螺栓群与波纹板抗侧异形柱的外侧翼缘板连接，所述带端板的工形梁通过四高强螺栓群与带突柱的梁柱-柱连接件连接，形成装配式梁柱连接节点

作为本实用新型的进一步方案：所述波纹板的波纹形状选用正弦波浪形式、三角形波折形式、梯形波折形式或直角波折形式；所述波纹板的构造形式选用单层波纹板或双层波纹板。

与现有技术相比，本申请专利的优点主要在以下几个方面：

1、本申请专利异形柱力流传递合理，受力明确，构件简单，设计方便。异形柱采用波纹板抗侧构造，内侧翼缘板、外侧翼缘板、槽钢和波纹板组合形成了一个完整的抗侧截面，在承受水平荷载时，组合抗侧截面为异形柱提供了足够的抗侧刚度，有效减小了异形柱的层间侧移。本申请专利所述异形柱在保证竖向承载力的同时具有足够的抗侧刚度，是一种介于框架柱和剪力墙的异形柱构件，其与常见的钢框架中的结构柱相比，具有更高的抗侧刚度和竖向、水平承载力，能够有效减小钢结构的侧向变形，并减少围护结构的破坏；与剪力墙结构中的剪力墙相比，本申请专利所述异形柱具有良好的抗震性能，同时具有质量轻、连接简单、可快速装配、空间布置灵活的优势。

2、本申请专利中的带突柱的梁柱-柱连接件在施工现场通过高强螺栓群与异形柱和工形梁连接，安装快速，减少了因施工现场焊接环境差而出现的焊缝质量问题；带突柱的梁柱-柱连接件可通过调整自身板件厚度，保证工形梁先于连接件发生塑性损伤，以达到转移塑性铰的目的；工形梁端部同时与梁柱-柱连接件、上异形柱以及下异形柱连接，有利于提高结构整体的完整性。

3、本申请专利所述异形柱中波纹板可在自身厚度较小的情况下仍保持良好的面外稳定性，同时提高异形柱整体的面外稳定性，能够以较低的用钢量保证合理的异形柱截面高度，极大地提高了钢材的使用效率，具有良好的经济性。

4、本申请专利所述异形柱中构件的截面宽度和工形梁的截面宽度不大于建筑中墙体的厚度，有效的解决了“突柱”的问题，节约了建筑空间，具有良好的美观性。

附图说明

图1为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的三维图；

图2为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的拆分图；

图3为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的截面图；

图4为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的构造参数示意图；

图5为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的波纹板示意图；

图6为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的波纹抗侧异形柱底部拆分示意图；

图7为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的波纹抗侧异形柱顶部拆分示意图；

图8为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的带突柱的十字形梁柱-柱连接件拆分示意图；

图9为一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点的带端板的工型梁的拆分示意图；

具体实施方式

下面结合附图1～9，详细说明本专利的实施方式。

如图1～9所示，一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点包括以下部件：

1——波纹板抗侧异形柱

2——带突柱的梁柱-柱连接件

3——带端板的工形梁

4——第一高强螺栓群

5——第二高强螺栓群

6——第三高强螺栓群

7——第四高强螺栓群

8——槽钢

9——外侧翼缘板

10——内侧翼缘板

11——波纹板

12——法兰端板

13——端板

14——工形梁

15——上方钢管柱

16——中方钢管柱

17——下方钢管柱

18——带有加劲肋的悬臂梁段

19——法兰盘

下面将结合附图具体说明本实用新型梁柱带突柱的梁柱-柱连接件的具体连接方式。

本实用新型梁柱连接节点组成构件包括：波纹板抗侧异形柱(1)、带突柱的梁柱-柱连接件(2)、带端板的工形梁(3)、第一高强螺栓群(4)、第二高强螺栓群(5)、第三高强螺栓群(6)和第四高强螺栓群(7)。其中由槽钢(8)、外侧翼缘板(9)、内侧翼缘板(10)、波纹板(11)和法兰端板(12)组成的波纹板抗侧异形柱、由端板(13)和工形梁(14)组成的带端板的工形梁(3)和由上方钢管柱(15)、中方钢管柱(16)、下方钢管柱(17)、带有加劲肋的悬臂梁段(18)和法兰盘(19)组成带突柱的梁柱-柱连接件(2)在工厂内预制；然后将预制的钢构件运输到施工现场安装并与高强螺栓群连接。

如图1～3所示，在组装时，先将带突柱的梁柱-柱连接件(2)下方的波纹板抗侧异形柱(1)吊装，然后将带突柱的梁柱-柱连接件(2)中的下方钢管柱(17)***下方的波纹板抗侧异形柱(1)，通过第一高强螺栓群(4)将带突柱的梁柱-柱连接件(2)和其下方的波纹板抗侧异形柱(1)连接，然后将带突柱的梁柱-柱连接件(2)上方的波纹板抗侧异形柱(1)***带突柱的梁柱-柱连接件(2)的上方钢管柱(15)，通过第一高强螺栓群(4)将带突柱的梁柱-柱连接件(2)和其上方的波纹板抗侧异形柱(1)连接，最后将带端板的工形梁(3)吊装在波纹板抗侧异形柱(1)伸出的法兰端板(12)上，通过第二高强螺栓群(5)将工形梁(14)下翼缘和波纹板抗侧异形柱伸出的法兰端板(12)连接，通过第三高强螺栓群(6)将端板(13)与外侧翼缘板(9)连接，通过第四高强螺栓群(7)将端板(13)和带突柱的梁柱-柱连接件(2)连接，形成装配式梁柱节点连接节点。

如图4所示，图中给出了波纹板厚度、波纹板高度、波纹板宽度、波纹板中心线、外侧翼缘板宽度、外侧翼缘板高度、外侧翼缘板中心线、内侧翼缘板高度、内侧翼缘板宽度、内侧翼缘板中心线、波纹板中心线所在平面和纵向方向的定义。所述波纹板(11)位于外侧翼缘板(9)与内侧翼缘板(10)之间，波纹方向为纵向，波纹板的宽度不应大于方钢管柱壁板宽度的2倍；所述波纹板、外侧翼缘板和内侧翼缘板的高度相等，波纹板的中心线、内侧翼缘板中心线和外侧翼缘板中心线位于同一平面内。

如图5所示，波纹板(3)采用正弦波浪形式、三角形波折形式、梯形波折形式、直角波折形式或拼接的双层梯形波折式。双层梯形波折式波纹板由两个梯形波折形式的波纹板在板边接触处焊接连接组成。

如图6、7所示，所述波纹板抗侧异形柱(1)包括槽钢(8)、外侧翼缘板(9)、内侧翼缘板(10)、波纹板(11)和法兰端板(12)。其中波纹板(11)位于外侧翼缘板(9)与内侧翼缘板(10)之间，波纹方向为纵向，波纹板(11)的中心线与两侧翼缘板宽度方向的中心线对齐，外侧翼缘板(9)、内侧翼缘板(10)和波纹板(11)焊接形成波纹腹板型钢柱。所述波纹腹板型钢柱的内侧翼缘板(10)与槽钢(8)形成异形柱。所述异形柱的端部焊接法兰端板(12)形成波纹板抗侧异形柱(1)，波纹板抗侧异形柱(1)底部的法兰端板(12)不外伸，波纹板抗侧异形柱顶部的法兰端板(12)外伸。

如图8所示，带突柱的梁柱-柱连接件(2)由一个上方钢管柱(15)、一个中方钢管柱(16)、一个下方钢管柱(17)、一个带有加劲肋的悬臂梁段(18)和两个法兰盘(19)焊接而成。

如图9所示，带端板的工形梁(3)包括端板(13)和工形梁(14)。所述端板(13)和工形梁(14)上预留螺栓孔位，端板(13)焊接在工形梁(14)端部。

Claims (2)

1.一种基于波纹板抗侧异形柱的装配式梁柱连接节点，其特征在于：所述连接节点包括波纹板抗侧异形柱、带端板的工形梁、带突柱的梁柱-柱连接件和高强螺栓群；所述波纹板抗侧异形柱包括波纹腹板型钢柱、槽钢和法兰端板；所述波纹腹板型钢柱包括波纹板、外侧翼缘板和内侧翼缘板；所述波纹板位于外侧翼缘板与内侧翼缘板之间，波纹方向为纵向，波纹板的宽度不应大于方钢管柱壁板宽度的2倍；所述波纹板、外侧翼缘板和内侧翼缘板的高度相等，波纹板的中心线、内侧翼缘板中心线和外侧翼缘板中心线位于同一平面内，波纹板与内侧翼缘板和外侧翼缘板焊接形成波纹腹板型钢柱；所述法兰端板由法兰连接板和带有螺栓孔的平板焊接而成；所述波纹腹板型钢柱的内侧翼缘板与槽钢焊接成波纹板抗侧异形柱，法兰端板焊接在异形柱的端部形成波纹板抗侧异形柱，波纹板抗侧异形柱底部的法兰端板不外伸，波纹板抗侧异形柱顶部的法兰端板外伸；所述带端板的工形梁包括端板和工形梁；所述的端板预留螺栓孔位，焊接在工形梁端部；所述工形梁下翼缘预留螺栓孔位；所述带突柱的梁柱-柱连接件由一个上方钢管柱、一个中方钢管柱、一个下方钢管柱、一个带有加劲肋的悬臂梁段和两个法兰盘焊接而成，所有板件均为平板，所述上方钢管柱和下方钢管柱作为连接件的突柱，其内方尺寸与中方钢管柱相同，上方钢管柱和下方钢管柱的外方尺寸与异形柱中的方钢管柱内方尺寸相同，中方钢管柱的外方尺寸与异形柱中的方钢管柱的外方尺寸相同，上方钢管柱、中方钢管柱和下方钢管柱的内方对齐，所述两个法兰盘分别焊接在上、下方钢管柱和中方钢管柱之间，所述带有加劲肋的悬臂梁段上下两翼缘与法兰盘表面平齐，焊接在内方钢管柱一侧，形成带突柱的梁柱-柱连接件；所述带突柱的梁柱-柱连接件与其上下方的波纹板抗侧异形柱通过第一高强螺栓群连接，所述带端板的工形梁通过第二高强螺栓群与波纹板抗侧异形柱的法兰端板连接，所述带端板的工形梁通过第三高强螺栓群与波纹板抗侧异形柱的外侧翼缘板连接，所述带端板的工形梁通过第四高强螺栓群与带突柱的梁柱-柱连接件连接，形成装配式梁柱连接节点。

2.根据权利要求1所述的梁柱连接节点，其特征在于：所述波纹板的波纹形状选用正弦波浪形式、三角形波折形式、梯形波折形式或直角波折形式；所述波纹板的构造形式选用单层波纹板或双层波纹板。

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