一种方型钢柱与工字型钢梁的连接结构的制作方法

1.本发明涉及土木工程结构工程领域，尤其涉及一种方钢柱与工字型钢梁的连接结构。


背景技术：

2.传统钢结构梁柱节点的连接多通过梁上下翼缘及腹板与柱连接，但是各有其不足。传统梁柱全焊节点中，梁上下翼缘及腹板与柱现场施焊，这种连接方式虽然为刚性连接，但节点延性差，地震中容易发生脆性破坏，且需要现场施焊，大大影响了施工速度与质量，不适用于多高层装配式钢结构中，同时由于焊接面积大，容易产生较大的残余应力，影响节点的受力性能。
3.传统栓焊混合连接节点中，梁端上下翼缘与柱现场焊接，梁端腹板通过剪切板与柱栓接，这种连接方式需要现场施焊，大大影响了施工速度与质量，且施工程序复杂，不容易实现刚性连接。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明针对现有技术中存在的传统梁柱结构现场焊接及程序复杂的问题，提供一种装配方式简单，能有效提高现场施工速度的方钢柱与工字型钢梁的连接结构。
5.技术方案：本发明所述的方型钢柱与工字型钢梁的连接结构，包括钢柱、工字型钢梁和连接件；所述钢柱包括相对设置的上钢柱和下钢柱，所述上钢柱的底部和下钢柱的顶部设有十字型凹槽，所述连接件包括上下交叠放置的上钢柱连接件和下钢柱连接件，在上钢柱连接件和下钢柱连接件的交叠区域，上钢柱连接件设有螺栓孔ⅰ，下钢柱连接件设有螺栓孔ⅱ；所述上钢柱连接件和下钢柱连接件均为等边直角钢板，所述上钢柱连接件上端部插入上钢柱底部的十字型凹槽中且固定，所述下钢柱连接件的下端部插入下钢柱顶部的十字型凹槽中且固定；所述工字型钢梁的腹板外延，外延的腹板上设有螺栓孔，外延的腹板嵌入上钢柱连接件和下钢柱连接件的交叠区域内，通过螺栓将上钢柱连接件、下钢柱连接件和外延的腹板固定连接。
6.优选的，所述上钢柱底部和下钢柱顶部十字型凹槽的深度为300mm～400mm。
7.优选的，所述上钢柱连接件上端部插入上钢柱底部的十字型凹槽中通过焊接固定；所述下钢柱连接件的下端部插入下钢柱顶部的十字型凹槽中通过焊接固定。
8.优选的，插入上钢柱底部的两个上钢柱连接件呈对角设置，插入下钢柱顶部的两个下钢柱连接件呈对角设置。
9.优选的，所述工字型钢梁外延的腹板的厚度不大于上钢柱连接件和下钢柱连接件交叠区域的宽度。
10.优选的，所述上钢柱连接件在交叠区域内设置的螺栓孔ⅰ和下钢柱连接件在交叠区域内设置的螺栓孔ⅱ以及工字型钢梁外延腹板上设置的螺栓孔ⅲ的数量、大小和位置呈一一对应关系。
11.优选的，所述方形钢柱包括中柱、边柱或角柱；当钢柱选用角柱时，在梁腹板填充连接件间隙处，用与工字型钢梁腹板等厚的钢板进行螺栓连接即可。
12.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
13.(1)本发明方钢柱与工字型钢梁的连接结构，其梁柱节点的连接结构中实现了施工现场的无焊接作业，连接件将梁柱整体连接，减小了对梁柱截面的削弱和减少了对剪切板的使用，提高了节点连接的刚性。此外，连接件不仅简化了传统梁柱节点的形式，其连接处十字形的截面形式也优于方型截面，提升了节点的受力性能；
14.(2)本发明连接结构能够满足节点的力学性能要求，实现梁柱节点的刚性连接，有利于结构的装配化，提高施工现场的施工速度和效率。并且可实现减少对梁柱构件本身的削弱，通过连接件提升了梁柱的整体性，加强了节点的刚性连接，简化了梁柱连接形式。
附图说明
15.图1为本发明的上钢柱及连接件构造示意图；
16.图2为图1的b
‑
b面剖视图；
17.图3为本发明的下钢柱及连接件构造示意图；
18.图4为图3的c
‑
c面剖视图；
19.图5为本发明的梁柱连接结构的正视图；
20.图6为本发明的梁柱连接结构的剖面图；
21.图7为本发明的工字型钢梁与连接件的连接示意图；
22.图8为本发明的连接件立体图；
23.图9为本发明的工字型钢梁的立体图；
24.图10为本发明梁柱连接结构的立体图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
26.如图1～4所示，本发明方型钢柱与工字型钢梁的连接结构，包括钢柱、工字型钢梁3和连接件；钢柱包括相对设置的上钢柱1和下钢柱4，上钢柱1的底部和下钢柱4的顶部设有十字型凹槽，连接件包括上下交叠放置的上钢柱连接件2和下钢柱连接件5，在上钢柱连接件2和下钢柱连接件5的交叠区域，上钢柱连接件2设有螺栓孔ⅰ，下钢柱连接件5设有螺栓孔ⅱ；上钢柱连接件2和下钢柱连接件5均为等边直角钢板，上钢柱连接件2上端部插入上钢柱1底部的十字型凹槽中且固定，下钢柱连接件5的下端部插入下钢柱4顶部的十字型凹槽中且固定；工字型钢梁3的腹板6外延，外延的腹板6上设有螺栓孔ⅲ，外延的腹板6嵌入上钢柱连接件2和下钢柱连接件5的交叠区域内，通过螺栓将上钢柱连接件2、下钢柱连接件5和外延的腹板6固定连接。
27.上钢柱1底部和下钢柱4顶部十字型凹槽的深度为350mm；上钢柱连接件2上端部插入上钢柱1底部的十字型凹槽中通过焊接固定；下钢柱连接件5的下端部插入下钢柱4顶部的十字型凹槽中通过焊接固定；插入上钢柱1底部的两个上钢柱连接件2呈对角设置，插入下钢柱4顶部的两个下钢柱连接件5呈对角设置；工字型钢梁3外延的腹板6的厚度不大于上钢柱连接件2和下钢柱连接件5交叠区域的宽度；上钢柱连接件2在交叠区域内设置的螺栓
孔ⅰ和下钢柱连接件5在交叠区域内设置的螺栓孔ⅱ以及工字型钢梁外延腹板6上设置的螺栓孔ⅲ的数量、大小和位置呈一一对应关系。
28.方型钢柱与工字型钢梁的连接结构中，上下柱与两块连接件相对位置一致，在实际安装过程中，上柱连接件2与下柱连接件5相对位置如图7～10所示，方钢柱与连接件焊接连接，焊缝高度满足相应要求，连接件伸出方钢柱长度为工字型钢梁的腹板6的高度，且同工字型钢梁的腹板6具有位置对应、大小相同的螺栓孔，连接件同一方向翼缘边垂直距离为梁腹板厚度 10mm。
29.如图5和图6所示，钢结构梁柱节点的连接方式中的柱与连接件的焊接均在工厂完成，将连接件分别插入与上钢柱1和下钢柱4，连接处进行焊接，连接件和工字型钢梁的腹板6预留螺栓孔；后期现场安装时，将工字型钢梁吊装在下钢柱4顶端并对齐螺栓孔，与下钢柱4先用螺栓进行固定，然后吊装上钢柱1，将上钢柱1下端吊装悬停在下钢柱4正上方后，将固定梁和下钢柱4的螺栓拆除，将上钢柱1下移，对齐上钢柱连接件2的螺栓孔ⅰ、下钢柱连接件5的螺栓孔ⅱ和腹板6的螺栓孔ⅲ，通过高强螺栓实现安装。
30.本发明方型钢柱与工字型钢梁的连接结构，钢结构梁柱节点连接结构中，上下柱通过连接件用螺栓连接，工字型钢梁与钢柱也通过连接件用螺栓连接，此设计连接件实现了梁柱节点三个方向的连接，进一步增强了节点的整体力学性能，简化了结构连接形式；所述钢结构梁柱节点的连接结构中，连接件中心对称分布，上下柱连接后，呈十字形，优于钢柱的方型截面，提高节点受力性能，加强了节点的刚性连接，简化了梁柱连接形式。梁柱节点是装配式钢结构体系中最重要的节点，它直接影响着结构的施工速度以及装配化程度，因此梁柱节点应尽量多采用便于操作的高强度螺栓连接，并且螺栓的布置应可能地易于工人现场紧固，此外，本发明方型钢柱与工字型钢梁的连接结构也增强其整体性，减少了梁柱本身的削弱，从而提高节点力学性能。