一种钢梁与宽钢管混凝土柱连接的梁翼缘削弱型节点的制作方法

1.本实用新型涉及了一种钢梁与宽钢管混凝土柱连接的梁翼缘节点，具体涉及了一种钢梁与宽钢管混凝土柱连接的梁翼缘削弱型节点。


背景技术：

2.当前我国正在大力推广建筑工业化和住宅产业化，钢结构是较好的装配式建筑产品，抗震性能极其优越。怎样将钢结构用于住宅体系，充分发挥钢结构产业化的特性，并满足住宅建筑的功能需求，是一项非常重要且迫切的工作
3.在钢结构住宅中，过大的钢柱截面会在住宅的各个功能房间四角出现凸柱现象，影响室内建筑使用功能，因此应尽量将结构构件隐藏在墙体厚度内，这就要求住宅内采用的钢构件截面宽度最好控制在180mm至300mm之间。因此为解决室内凸柱的问题，提出了采用宽钢管混凝土柱的形式，将钢箱形柱的短边尺寸尽量做小，和混凝土剪力墙厚度等同，钢箱形柱的长边尺寸尽量做大，形成宽钢管混凝土柱，以满足住宅对钢结构体系提出的要求。但是宽钢管混凝土柱由于截面短边尺寸较小，为保证顺利浇灌内部混凝土，不能在节点区设置横隔板，因此宽钢管混凝土柱与钢梁的连接无法采用传统的横隔板连接节点。
4.另外根据已有的国内外震害情况，梁柱节点连接区的焊缝破坏会影响钢结构延性的发挥，现有的节点设计通常采用加强钢梁翼缘的方法来保证节点塑性铰外移，使得连接节点具有足够的延性，如梁翼缘扩翼式、梁翼缘局部加宽式、梁翼缘盖板式等。这种加强型连接节点存在制作比较复杂，节点用钢量大的缺点。除上述方式外，另一类保证梁柱节点延性的方法是通过削弱节点区以外的梁截面，使得塑性铰出现在钢梁上，如狗骨式节点。这种狗骨式连接节点的缺点是翼缘切割面加工复杂，且试验研究发现在梁截面削弱处容易发生面外失稳。


技术实现要素：

5.为了克服现有隔板式梁柱刚接节点与钢结构住宅需要较小钢柱截面的矛盾，同时使得梁柱节点具有良好的抗震性能，本实用新型提出了一种钢梁与宽钢管混凝土柱连接的梁翼缘削弱型节点，可广泛应用于多高层钢结构中h型钢梁与宽钢管混凝土柱的刚接连接，节点形式简单，加工方便快捷，受力性能良好，能满足梁柱刚接节点的延性与承载力需求，同时又能便于管线穿过不同楼层布置，最大程度的满足建筑所需的功能。
6.本实用新型采用的技术方案是：
7.本实用新型包括宽钢管混凝土柱、钢梁、加强板、贴板和连接板；钢梁的上下翼缘分别通过一块加强板和两块贴板与宽钢管混凝土柱短边固定连接，钢梁的腹板通过一块连接板与宽钢管混凝土柱短边固定连接。
8.还包括插板；所述宽钢管混凝土柱位于建筑平面中部，宽钢管混凝土柱分别与三根钢梁相连，三根钢梁分别通过加强板和连接板与宽钢管混凝土柱靠近短边处的三个侧面固定连接，插板沿平行于宽钢管混凝土柱短边方向竖直插入宽钢管混凝土柱中，插板的两
端与其中的两块加强板固定连接。
9.所述钢梁的上下翼缘分别与各自的一块加强板一端面通过焊缝焊接，各自的一块加强板的另一端面与宽钢管混凝土柱短边所在侧面通过焊缝焊接，钢梁的上下翼缘处均设置有两块贴板，两块贴板分别与宽钢管混凝土柱短边一端的两侧的长边表面通过焊缝焊接，并且每块贴板一端伸出宽钢管混凝土柱与一块加强板的端部通过焊缝焊接；钢梁的腹板与连接板一端通过高强螺栓固定连接，连接板另一端与宽钢管混凝土柱短边通过焊缝焊接。
10.所述宽钢管混凝土柱位于建筑平面中部，宽钢管混凝土柱分别与三根钢梁相连，三根钢梁的上下翼缘分别与各自的一块加强板的一端面通过焊缝焊接，各自的一块加强板的另一端面分别与宽钢管混凝土柱靠近短边处的三个侧面通过焊缝焊接，相连加强板之间通过焊缝焊接，插板沿平行于宽钢管混凝土柱短边方向竖直插入宽钢管混凝土柱中，插板与宽钢管混凝土柱通过焊缝焊接，插板的两端与布置在宽钢管混凝土柱长边所在侧面的加强板固定连接；钢梁的腹板与连接板一端通过高强螺栓固定连接，连接板另一端与宽钢管混凝土柱短边通过焊缝焊接。
11.所述的宽钢管混凝土柱是由矩形钢管内部浇筑混凝土而成，矩形钢管的长边与短边比值为1～4。
12.所述钢梁采用h型钢梁。
13.所述钢梁在宽钢管混凝土柱一端翼缘的两侧均开有一排等间隔布置的钢梁孔，每排所述钢梁孔的数量不应少于3个。
14.所述钢梁孔直径沿远离宽钢管混凝土柱方向从小到大设置。
15.本实用新型的技术原理是：
16.1、通过在节点连接区以外的钢梁翼缘上开孔，对钢梁截面进行削弱，使得塑性铰出现在梁翼缘的开孔削弱部位，从而可保证地震作用下梁柱节点具有足够的延性和承载力，有效提高了节点的抗震性能。
17.2、钢梁端部的弯矩在节点区域表现为上下翼缘的拉压轴力，该轴力先通过翼缘和加强板之间的焊缝传递到加强板上，加强板的刚度很大，通过加强板可将轴力直接传递给宽钢管混凝土柱长边两侧的贴板，最终轴力通过贴板传递给宽钢管混凝土柱，节点传力路径非常明确。
18.3、针对宽钢管混凝土柱的端部同时与多个方向的钢梁进行刚接连接的情况，将柱子长边外侧的贴板改为加强板，同时增设插板，可起到对节点连接区域进行加强的作用。具体的，在柱端和钢梁的节点连接区域，插板和柱三面的壁板形成了箱形封闭区域，提高了柱端部节点区的整体性，柱节点区和节点域具有很好的刚度和强度，有效的改善了柱端复杂的应力状态；同时柱端三个面上的加强板又对箱形区域起到了连续的带状加强作用，使得多个方向上的钢梁翼缘拉压轴力能够可靠的传递给宽钢管混凝土柱。
19.4、钢梁端部的剪力通过钢梁腹板与连接板之间的高强螺栓传递给连接板，然后通过连接板传递给柱。
20.本实用新型的有益效果体现在：
21.1、节点构造加工简单，与现有的梁翼缘加强型节点相比，不用增设多余的板件，给节点制作带来方便，同时也降低了节点用钢量。与狗骨式节点需要对翼缘进行弧面切割相
比，梁翼缘开孔相对简单，降低了加工制作难度。
22.2、本实用新型解决了梁柱节点容易在节点焊缝处破坏的工程问题。
23.3、钢梁翼缘的孔洞可方便设备管线在不同楼层之间进行穿越。
24.4、由于宽钢管混凝土柱内没有隔板，混凝土的浇灌非常容易，不受任何影响，可保证管内混凝土具有良好的浇筑质量。
25.本实用新型可广泛应用于钢结构住宅、公寓等居住建筑中截面短边尺寸较小的宽钢管混凝土柱与钢梁的连接节点中，可广泛应用于多高层钢结构中h型钢梁与宽钢管混凝土柱的刚接连接。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例1的立面图；
27.图2为本实用新型实施例1的a
‑
a方向俯视图；
28.图3为本实用新型实施例2的立面图；
29.图4为本实用新型实施例2的b
‑
b方向俯视图；
30.图5为本实用新型钢梁孔的尺寸示意图；
31.图中：1、宽钢管混凝土柱，2、钢梁，3、加强板，4、贴板，5、连接板，6、插板，7、钢梁孔，8、高强螺栓。
具体实施方式
32.下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
33.实施例1
34.如图1所示，本实用新型包括宽钢管混凝土柱1、钢梁2、加强板3、贴板4和连接板5；宽钢管混凝土柱1不位于建筑平面中部时，钢梁2的上下翼缘分别通过一块加强板3和两块贴板4与宽钢管混凝土柱1短边固定连接，钢梁2的腹板通过一块连接板5与宽钢管混凝土柱1短边固定连接。
35.如图2所示，钢梁2的上下翼缘分别与各自的一块加强板3一端面通过焊缝焊接，各自的一块加强板3的另一端面与宽钢管混凝土柱1短边所在侧面通过焊缝焊接，钢梁2的上下翼缘处均设置有两块贴板4，两块贴板4分别与宽钢管混凝土柱1短边一端的两侧的长边表面通过焊缝焊接，并且每块贴板4一端伸出宽钢管混凝土柱1与一块加强板3的端部通过焊缝焊接；钢梁2的腹板与连接板5一端通过高强螺栓8固定连接，连接板5另一端与宽钢管混凝土柱1短边通过焊缝焊接。
36.实施例2
37.如图3所示，还包括插板6；宽钢管混凝土柱1位于建筑平面中部，宽钢管混凝土柱1分别与三根钢梁2相连，三根钢梁2分别通过加强板3和连接板5与宽钢管混凝土柱1靠近短边处的三个侧面固定连接，插板6沿平行于宽钢管混凝土柱1短边方向竖直插入宽钢管混凝土柱1中，插板6的两端与其中的两块加强板3固定连接。
38.如图4所示，宽钢管混凝土柱1位于建筑平面中部，宽钢管混凝土柱1分别与三根钢梁2相连，三根钢梁2的上下翼缘分别与各自的一块加强板3的一端面通过焊缝焊接，各自的一块加强板3的另一端面分别与宽钢管混凝土柱1靠近短边处的三个侧面通过焊缝焊接，相
连加强板3之间通过焊缝焊接，插板6沿平行于宽钢管混凝土柱1短边方向竖直插入宽钢管混凝土柱1中，插板6与宽钢管混凝土柱1通过焊缝焊接，插板6的两端与布置在宽钢管混凝土柱1长边所在侧面的加强板3固定连接，插板6和宽钢管混凝土柱1的三个侧面壁板形成了箱形封闭区域，提高了宽钢管混凝土柱1端部节点区的整体性；钢梁2的腹板与连接板5一端通过高强螺栓8固定连接，连接板5另一端与宽钢管混凝土柱1短边通过焊缝焊接。
39.宽钢管混凝土柱1是由矩形钢管内部浇筑混凝土而成，矩形钢管的长边与短边比值为1～4。钢梁2采用h型钢梁。
40.如图5所示，钢梁2在宽钢管混凝土柱1一端翼缘的两侧均开有一排等间隔布置的钢梁孔7，每排所述钢梁孔7的数量不应少于3个。
41.钢梁孔7直径沿远离宽钢管混凝土柱1方向从小到大设置。
42.本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。