一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造及作法制造技術

本發明專利技術公開了一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造，該連接節點構造由方鋼管混凝土柱、工字形截面鋼梁、直角連接板、“T”形三角肋板、高強螺栓、鋼梁頂面的栓釘組成。與現有技術相比，本發明專利技術所述梁柱連接節點構造用鋼量少，而且可以僅在有梁的柱一側設置，綜合成本較低。本發明專利技術所述梁柱連接節點設計為梁端受拉破壞的延性破壞模式，破壞前有明顯征兆和持續時間，局部破壞不會導致結構整體坍塌。鋼梁與鋼管混凝土柱連接牢固、整體性好、節點剛度大、裝配簡單而且工期短，不產生新的建筑垃圾，符合住宅產業化、綠色環保的要求，是適用于當前低層、多層輕鋼框架住宅建筑梁柱連接的一種新型節點連接型式。

Construction and construction method of joint between square steel tube concrete column and I-shaped section steel beam

The invention discloses a connection structure of a concrete-filled square steel tubular columns and I-section steel beam, the connection structure is composed of square steel tube concrete column, I-section steel beam, a connecting plate, \T\ shaped triangular ribbed plate, high strength bolt, steel stud composed of top surface. Compared with the prior art, the beam column connection node of the invention has less steel structure and can be arranged only on the side of the column with the beam, and the comprehensive cost is low. The beam column connection node of the invention is designed as a ductile failure mode at the end of the beam and has obvious symptoms and duration before the destruction, and the local failure will not cause the overall collapse of the structure. Firmly connected, concrete steel beam and steel pipe column integrity, joint stiffness, simple assembly and short construction period, no new building waste, in accordance with the housing industry and the requirements of environmental protection, is suitable in the low layer, light steel frame residential building multi beam column connection of a new node connection type.

【技術實現步驟摘要】
一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造及作法
本專利技術涉及一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造及作法，屬于建筑工程

技術介紹
近年來隨著我國鋼產量的提高和人們對環保節能、住宅產業化要求的日益提高，污染小、工期短、保溫節能效果良好的裝配式輕鋼結構引起了政府和研究機構的高度重視，越來越多的學者對這種結構展開了深入的研究。在裝配式輕鋼結構中，傳統的鋼框架多為工字形截面鋼柱，由于工字形截面兩個主軸方向的慣性矩相差較大，在強軸方向其抗側承載力及剛度較大，但在弱軸方向則較小，因此在長寬比較大的建筑中，把弱軸方向布置在建筑的長邊方向，可有效避免建筑物在弱軸方向的過大側移，這也是鋼結構工業廠房、倉庫等結構的習慣做法。但是在多層裝配式輕鋼住宅中，長寬比接近1，如果采用工字形截面柱，柱在兩個主軸方向的慣性矩差異對抗震是十分不利的。方鋼管混凝土柱兩個主軸方向慣性矩相同，是適用于多層裝配式輕鋼住宅的理想型式。方鋼管混凝土柱代替了工字鋼柱后，梁柱連接節點也要針對正方形截面柱進行設計，目前針對正方形截面柱的梁柱節點主要有內隔板式節點和外加強環式節點，主要適用于高層和大跨的鋼結構中，而對于四層以下、荷載較小、跨度小、需要裝配化施工的輕鋼住宅結構，沿用上述節點構造型式的話會造成工期長、成本高的問題，而且不利于裝配化施工。基于此，本專利技術提出了一種可以裝配化施工的方鋼管混凝土柱和工字形截面鋼梁的連接節點構造及作法，具有構造簡單、受力明確、延性好、裝配工期短的特點，特別適用于多層輕鋼框架結構住宅，可在保證建筑安全性的同時，提高輕鋼框架的經濟性和施工安裝效率，為住宅產業化、建筑裝配化提供技術參考。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造及作法，以解決在多層輕鋼框架結構住宅中正方形截面鋼柱與工字形截面鋼梁連接節點成本高、工期長、不利于裝配化施工等問題。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造，該節點構造包括方鋼管混凝土柱(1)、工字形截面鋼梁(2)、直角連接板(3)、“T”形三角肋板(4)、高強螺栓(5)、鋼梁頂面的栓釘(6)；“T”形三角肋板(4)的豎直邊和水平邊都和直角連接板(3)用雙面直角角焊縫連接，因而具有較大剛度；直角連接板(3)通過上焊縫(8)、下焊縫(10)、左焊縫(7)、右焊縫(9)四條焊縫和方鋼管混凝土柱(1)的側面連接；上下兩個直角連接板(3)分別用高強螺栓和工字形截面鋼梁(2)的上、下翼緣連接，直角連接板(3)對工字形截面鋼梁(2)形成約束，鋼梁頂面的栓釘(6)均勻等間距設置在工字形截面鋼梁(2)上，整個節點構造具有較高的受彎和受剪承載力。所述的方鋼管混凝土柱(1)中的方鋼管是在工廠中一次性熱軋成型，截面為正方形，邊長為100～200mm，壁厚為4mm～10mm，內灌普通混凝土或再生混凝土，粗骨料粒徑應在5～20mm。所述的方鋼管混凝土柱(1)能充分發揮兩種材料的優點，利用鋼管對混凝土的約束效應，提高了混凝土的承載能力；而內部混凝土的存在使鋼管不會產生局部屈曲。在工程實踐中，鋼管混凝土柱具有剛度大、承載力高、耐火性能好、保溫性能好等優點。所述的工字形截面鋼梁(2)是將樓板、填充墻等荷載傳給柱子的構件，一般為熱軋型鋼，為增強其在端部的剛度，需要在端部設置兩道加勁肋，加勁肋厚度應不小于工字形截面鋼梁(2)的腹板厚度。第一道加勁肋設置在梁端，第二道設置在直角連接板(3)之外。由于直角連接板(3)的上連接板下邊緣和下連接板上邊緣需要與方鋼管混凝土柱(1)焊接，焊縫處會有凸起，在裝配施工前需要將工字形截面鋼梁(2)的端部上下各打磨掉5～8mm三角形缺口。然后在工字形截面鋼梁(2)的梁頂面均勻設置栓釘。所述的直角連接板(3)是梁柱連接節點的關鍵部件，其鋼板厚度應等于或稍大于工字形截面鋼梁(2)的上下翼緣，水平外伸長度可為工字形截面鋼梁(2)梁高的0.6～1倍；豎向高度可為工字形截面鋼梁(2)梁高的0.4～0.8倍；其寬度一般與工字形截面鋼梁(2)的翼緣寬度相同。直角連接板(3)應在工廠里和方鋼管混凝土柱(1)預先焊好，每個節點由上下兩片直角連接板(3)組成，而每片直角連接板與方鋼管混凝土柱(1)由四條直角角焊縫連接，如圖3所示，焊接時其焊縫質量控制等級應為一級或二級。“T”形三角肋板(4)整體呈三角形，斷面呈“T”形，斜邊焊接有一道與三角形平面垂直的鋼板條，三角形鋼板與垂直鋼板條的厚度和直角連接板(3)相同。其水平直角邊與直角連接板(3)的水平面焊接，焊縫為雙面直角角焊縫；其豎直直角邊與直角連接板(3)的豎直面焊接，焊縫也為雙面直角角焊縫。“T”形三角肋板(4)由于截面為“T”形，剛度遠大于普通加勁肋，和直角連接板(3)焊接在一起，形成剛度較大的剛體，再通過高強螺栓(5)與工字形截面鋼梁(2)連接，可對工字形截面鋼梁(2)形成較強的約束，經試驗證明，該梁柱鏈接節點型式的抗彎承載力、抗剪承載力都較普通連接節點有大幅提高。高強螺栓(5)是整個梁柱連接節點的重要環節，其材料應為45#鋼、合金鋼(如20MnTiB、35VB)或其它優質鋼材，制成后應進行熱處理，其直徑應通過計算和參考構造要求來確定，其螺栓級別應為8.8級或更高。其長度一般以在螺母外露出10～30mm為宜。為方便裝配施工，裝配上翼緣時螺母應安裝在直角連接板(3)的頂面，裝配下翼緣時螺母應安裝在直角連接板(3)的底面。裝配時為避免不同螺栓的松緊程度不同，應采用扭矩扳手進行裝配，每個螺栓的設定扭矩應相同。鋼梁頂面的栓釘(6)是加強工字形截面鋼梁(2)與混凝土樓板連接的重要構造，其長約40mm，直徑5～8mm，沿梁頂中線設一道，水平間距可為80～150mm，施工樓板時與混凝土樓板整體澆注。本專利技術涉及一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造及作法，其具體作法如下(如圖1到圖4所示)：第一步：在鋼構件車間加工直角連接板，需要切割、冷彎、焊接、打磨等工序，具體順序為先焊接三角形肋板和鋼板條形成“T”形三角肋板，再把“T”形三角肋板和直角連接板焊接。如圖1所示。第二步：在鋼構件車間把直角連接板和方鋼管柱在設計位置焊接連接。注意每個節點有上下兩個直角連接板，每個直角連接板和柱側面有上、下、左、右四條焊縫，分別如圖2和圖3所示。加工出方鋼管柱的柱腳底板和柱腳加勁肋。第三步：首先在工字形截面鋼梁的端部焊接加勁肋板，加勁肋厚度應不小于工字形截面鋼梁的腹板厚度，加勁肋板在腹板兩側各有兩道，第一道加勁肋設置在梁端，第二道設置在直角連接板外邊緣處。然后按設計位置加工工字形截面鋼梁的上下翼緣的螺栓孔。最后在鋼構件車間焊接工字形截面鋼梁頂面的栓釘。第四步：在施工現場用螺栓安裝帶直角連接板的方鋼管柱，澆筑普通混凝土或者再生粗骨料混凝土。在工字形截面鋼梁的端部上下各切割出長和高均為6～8mm的三角型缺口，打磨光滑。然后把工字形截面鋼梁水平滑入兩側方鋼管柱的上下直角連接板之間。待滑到設計位置，用高強螺栓擰緊固定。如圖4和圖5所示。第五步：待結構所有梁柱施工完成以后，在栓釘所在位置扎筋、支模，澆筑樓板。待樓板達到設計強度，就形成了裝配式輕鋼框架的梁板柱結構體系。與現有技術相比，本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造，其特征在于：該節點構造包括方鋼管混凝土柱(1)、工字形截面鋼梁(2)、直角連接板(3)、“T”形三角肋板(4)、高強螺栓(5)、鋼梁頂面的栓釘(6)；“T”形三角肋板(4)的豎直邊和水平邊都和直角連接板(3)用雙面直角角焊縫連接，因而具有較大剛度；直角連接板(3)通過上焊縫(8)、下焊縫(10)、左焊縫(7)、右焊縫(9)四條焊縫和方鋼管混凝土柱(1)的側面連接；上下兩個直角連接板(3)分別用高強螺栓和工字形截面鋼梁(2)的上、下翼緣連接，直角連接板(3)對工字形截面鋼梁(2)形成約束，鋼梁頂面的栓釘(6)均勻等間距設置在工字形截面鋼梁(2)上，整個節點構造具有較高的受彎和受剪承載力。

【技術特征摘要】
1.一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造，其特征在于：該節點構造包括方鋼管混凝土柱(1)、工字形截面鋼梁(2)、直角連接板(3)、“T”形三角肋板(4)、高強螺栓(5)、鋼梁頂面的栓釘(6)；“T”形三角肋板(4)的豎直邊和水平邊都和直角連接板(3)用雙面直角角焊縫連接，因而具有較大剛度；直角連接板(3)通過上焊縫(8)、下焊縫(10)、左焊縫(7)、右焊縫(9)四條焊縫和方鋼管混凝土柱(1)的側面連接；上下兩個直角連接板(3)分別用高強螺栓和工字形截面鋼梁(2)的上、下翼緣連接，直角連接板(3)對工字形截面鋼梁(2)形成約束，鋼梁頂面的栓釘(6)均勻等間距設置在工字形截面鋼梁(2)上，整個節點構造具有較高的受彎和受剪承載力。2.根據權利要求1所述的一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造，其特征在于：所述的方鋼管混凝土柱(1)中的方鋼管是在工廠中一次性熱軋成型，截面為正方形，邊長為100～200mm，壁厚為4mm～10mm，內灌普通混凝土或再生混凝土，粗骨料粒徑應在5～20mm；所述的方鋼管混凝土柱(1)能充分發揮兩種材料的優點，利用鋼管對混凝土的約束效應，提高了混凝土的承載能力；而內部混凝土的存在使鋼管不會產生局部屈曲。3.根據權利要求1所述的一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造，其特征在于：所述的工字形截面鋼梁(2)是將樓板、填充墻荷載傳給柱子的熱軋型鋼；為增強其在端部的剛度，需要在端部設置兩道加勁肋，加勁肋厚度應不小于工字形截面鋼梁(2)的腹板厚度；第一道加勁肋設置在梁端，第二道設置在直角連接板(3)之外；由于直角連接板(3)的上連接板下邊緣和下連接板上邊緣需要與方鋼管混凝土柱(1)焊接，焊縫處會有凸起，在裝配施工前需要將工字形截面鋼梁(2)的端部上下各打磨掉5～8mm三角形缺口；然后在工字形截面鋼梁(2)的梁頂面均勻設置栓釘。4.根據權利要求1所述的一種方鋼管混凝土柱與工字形截面鋼梁的連接節點構造，其特征在于：所述的直角連接板(3)是梁柱連接節點的關鍵部件，其鋼板厚度應等于或稍大于工字形截面鋼梁(2)的上下翼緣，水平外伸長度可為工字形截面鋼梁(2)梁高的0.6～1倍；豎向高度可為工字形截面鋼梁(2)梁高的0.4～0.8倍；其寬度與工字形截面鋼梁(2)的翼緣寬度相同；直角連接板(3)應在工廠里和方鋼管混凝土柱(1)預先焊好，每個節點由上下兩片直角連接板(3)組成，而每片直角連接板與方鋼管混凝土柱(1)由四條直角角焊縫連接，焊接時其焊縫質量控制等級為一級或二級。5.根據權利要求1所述的一種方鋼管混凝土柱與工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹萬林，張宗敏，劉子斌，劉巖，邊瑾靚，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11