箱形鋼柱與工字形鋼梁連接節點制造技術

一種箱形鋼柱與工字型鋼梁的連接節點，其特征在于，此實用新型專利技術包括有箱形鋼柱（１）、工字型鋼梁（２）和槽形加勁板（３），箱形鋼柱（１）包括冷彎矩形鋼管柱、熱軋方坯型鋼柱、四塊鋼板焊接的箱形截面柱；工字形鋼梁（２）包括焊接的工字形鋼梁以及熱軋工字型鋼梁；槽形加勁板（３）的高度與箱形鋼柱翼緣（５）的寬度相同；兩塊槽形加勁板（３）分別用角焊縫焊接于工字型鋼梁（２）上、下翼緣的外表面，并使兩塊槽形加勁板（３）的肢尖相對；工字型鋼梁（２）和槽形加勁板（３）與箱形鋼柱的翼緣（５）連接。此實用新型專利技術節點避免了內置橫隔板施工困難和柱翼緣變形過大的問題；外置加勁板有效地將節點的塑性鉸外移。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于鋼結構梁與柱連接節點領域，特別是箱形鋼柱與工字形鋼梁的連接，適用于各種內置橫隔板施工比較困難以及需要對節點區進行加固的箱形鋼柱與工字形鋼梁的連接節點。
技術介紹
對于梁與柱的剛性連接，當柱為箱形鋼柱時，由于箱形鋼柱翼緣的寬度通常較工字形鋼梁翼緣的寬度大，如果不在工字形鋼梁翼緣相對應的箱形鋼柱內設置加勁板即內置橫隔板，梁端彎矩會使箱形鋼柱翼緣板受彎而產生明顯的變形，滿足不了剛性連接的要求。為了避免上述情況目前大多采用的方法是在箱形鋼柱內設置加勁板即內置橫隔板。目前常用的內置橫隔板施工方法，當箱形鋼柱為冷彎矩形鋼管柱時，是將冷彎矩形鋼管柱在工字形鋼梁截面的主軸處截斷，將橫隔板焊接于相應的位置，然后再將冷彎矩形鋼管柱焊接在一起；當箱形鋼柱為四塊鋼板焊接的箱形截面柱時，是將內置橫隔板和三塊壁板先焊接起來，第四塊壁板與橫隔板的焊接只能從外邊用熔化咀電渣焊來解決。我們可以看出內置橫隔板的施工非常不方便。本技術考慮從外部加勁的措施即采用外置加勁板來解決箱形鋼柱翼緣變形過大、內置橫隔板施工困難等問題。
技術實現思路
本技術針對箱形鋼柱內設置橫隔板施工困難等問題，提出了用外置加勁板代替內置橫隔板的解決方案。本技術提供了一種箱形鋼柱與工字形鋼梁的連接節點，其特征在于，此節點包括有箱形鋼柱1、工字形鋼梁2和槽形加勁板3，所述箱形鋼柱1包括冷彎矩形鋼管柱、熱軋方坯型鋼柱、四塊鋼板焊接的箱形截面柱；所述工字形鋼梁2包括焊接的工字形鋼梁以及熱軋工字型鋼梁；所述槽形加勁板3的高度h與箱形鋼柱翼緣5的寬度相同，槽形加勁板3的長度大于A/(1.4hf)，同時滿足不小于200mm，不大于4hf，腿寬度b大于A/(2t)，小于工字形鋼梁梁高的一半；其中A為與槽形加勁板焊接的工字形鋼梁翼緣的面積，hf為焊腳尺寸，t為槽形加勁板腿厚度；兩塊槽形加勁板3分別用角焊縫焊接于工字形鋼梁2上、下翼緣的外表面，并使兩塊槽形加勁板3的肢尖相對；工字形鋼梁2的翼緣和槽形加勁板3與箱形鋼柱的翼緣5采用全焊透坡口焊接；工字形鋼梁2的腹板與箱形鋼柱的翼緣5采用角焊縫或螺栓連接。槽形加勁板3采用與箱形鋼柱翼緣5寬度相匹配的熱軋槽鋼；當熱軋槽鋼的高度h與箱形鋼柱翼緣5寬度不相匹配時，采用焊接的槽形加勁板3。根據有限元分析建議槽形加勁板3的長度不小于200mm，同時根據角焊縫長度的限制，槽形加勁板3的長度不大于40倍的焊角尺寸，根據等強度原則確定槽形加勁板3的長度以及腿寬度b的最小值。工字形鋼梁2的翼緣和槽形加勁板3與箱形鋼柱的翼緣5采用全焊透坡口焊接，具體做法參照《建筑鋼結構焊接技術規程》。工字形鋼梁2與槽形加勁板3焊接的角焊縫焊腳尺寸hf，當工字形鋼梁翼緣厚t′＞6mm時，hf≤t′-(1～2)；當工字形鋼梁翼緣厚t′≤6mm時，hf≤t′；工字形鋼梁2的腹板與箱形鋼柱的翼緣5采用角焊縫連接，角焊縫的焊腳尺寸hf滿足1.5t2≤hf≤1.2t1,]]>其中t1為工字形鋼梁2的腹板厚度與箱形鋼柱翼緣5厚度的較小值，t2為兩者的較大值。此技術在大多數情況下的破壞形式為首先是槽形加勁板3的屈服，然后是箱形鋼柱的腹板4彎曲變形。然而箱形鋼柱的腹板4彎曲變形對強柱弱梁的抗震原則而言是非常不利的，也是我們不期望的，解決的方法是在箱形鋼柱的腹板4外側焊接鋼板，以此增加箱形鋼柱腹板4的厚度，達到更好的抗震效果。本技術節點對箱形鋼柱與工字形鋼梁連接節點的加固改造也有很好的借鑒作用。本技術節點的三個特點一)通過采用外加勁板的連接節點，避免了箱形鋼柱內置橫隔板施工困難的問題。二)有效地重新分布了工字形鋼梁翼緣作用于箱形鋼柱翼緣上的應力，從而很好地解決了箱形鋼柱翼緣變形過大的問題。三)在鋼結構抗震設計中，考慮塑性鉸外移的梁柱連接節點設計越來越受到結構師的青睞。塑性鉸外移有兩種基本的形式，加強梁的端部和將梁截面局部削弱。加強梁的端部的方法之一就是在梁的上翼緣處加蓋板，本技術節點外置加勁板的設計同時起到了蓋板的作用。附圖說明圖1為箱形鋼柱與工字形鋼梁連接節點的三視圖。其中(a)為主視圖，(b)為側視圖，(c)為俯視圖。圖1中，1、箱形鋼柱，2、工字形鋼梁，3、槽形加勁板，4、箱形鋼柱翼緣，5、箱形鋼柱腹板。圖2為槽形加勁板截面圖，其中b為腿寬度，h為高度，t為腿厚度。圖3為工字形鋼梁的上、下翼緣與箱形鋼柱的全焊透焊接構造詳圖具體實施方式以下結合附圖詳細說明本技術的一個具體實例，箱形鋼柱采用冷彎矩形鋼管柱，工字形鋼梁采用熱軋工字型鋼梁。冷彎矩形鋼管柱1截面尺寸為250×250×10mm，工字型鋼梁2截面尺寸為300×145×6.5×10.2mm，為了實現本技術節點，取槽形加勁板3的高度為冷彎矩形鋼管柱1截面的寬度，從型鋼規格表中選取槽形加勁板3的截面尺寸為250×80×9×12mm。參見圖1，槽形加勁板3與工字型鋼梁2采用角焊縫焊接，角焊縫厚度取為8mm；工字型鋼梁2與槽形加勁板3采用角焊縫連接，焊腳尺寸取為7mm。工字型鋼梁2的腹板與冷彎矩形鋼管柱1采用焊腳尺寸為7mm角焊縫連接。槽形加勁板3的長度取300mm，實踐表明槽形加勁板3的長度，對箱形鋼柱與工字型鋼梁連接節點所能承受的最大荷載有一定的影響。將兩塊槽形加勁板3分別用角焊縫焊接于工字型鋼梁2上、下翼緣的外表面，并使兩塊槽形加勁板3的肢尖相對，這樣工字型鋼梁2與槽形加勁板3就焊接為一個整體，然后再將這個整體與冷彎矩形鋼管柱1連接，工字型鋼梁2的翼緣和槽形加勁板3與冷彎矩形鋼管柱1采用全焊透坡口焊接，做法見圖3。當箱形截面柱為熱軋方坯型鋼柱、四塊鋼板焊接的箱形截面柱，工字形鋼梁為焊接工字型鋼梁時，本技術節點的實施同上。權利要求1.一種箱形鋼柱與工字形鋼梁的連接節點，其特征在于，此節點包括有箱形鋼柱(1)、工字形鋼梁(2)和槽形加勁板(3)，所述箱形鋼柱(1)包括冷彎矩形鋼管柱、熱軋方坯型鋼柱、四塊鋼板焊接的箱形截面柱；所述工字形鋼梁(2)包括焊接的工字形鋼梁以及熱軋工字型鋼梁；所述槽形加勁板(3)的高度h與箱形鋼柱翼緣(5)的寬度相同，槽形加勁板(3)的長度大于A/(1.4hf)，同時滿足不小于200mm，不大于40hf，腿寬度b大于A/(2t)，小于工字形鋼梁梁高的一半；其中A為與槽形加勁板焊接的工字形鋼梁翼緣的面積，hf為焊腳尺寸，t為槽形加勁板腿厚度；兩塊槽形加勁板(3)分別用角焊縫焊接于工字形鋼梁(2)上、下翼緣的外表面，并使兩塊槽形加勁板(3)的肢尖相對；工字形鋼梁(2)的翼緣和槽形加勁板(3)與箱形鋼柱的翼緣(5)采用全焊透坡口焊接；工字形鋼梁(2)的腹板與箱形鋼柱的翼緣(5)采用角焊縫或螺栓連接。2.根據權利要求1所述的箱形鋼柱與工字形鋼梁的連接節點，槽形加勁板(3)采用與箱形鋼柱(1)翼緣寬度相匹配的熱軋槽鋼；當熱軋槽鋼的高度與箱形鋼柱(1)翼緣寬度不相匹配時，采用焊接的槽形加勁板(3)。專利摘要一種箱形鋼柱與工字型鋼梁的連接節點，其特征在于，此技術包括有箱形鋼柱(1)、工字型鋼梁(2)和槽形加勁板(3)，箱形鋼柱(1)包括冷彎矩形鋼管柱、熱軋方坯型鋼柱、四塊鋼板焊接的箱形截面柱；工字形鋼梁(2)包括焊接的工字形鋼梁以及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種箱形鋼柱與工字形鋼梁的連接節點，其特征在于，此節點包括有箱形鋼柱（１）、工字形鋼梁（２）和槽形加勁板（３），所述箱形鋼柱（１）包括冷彎矩形鋼管柱、熱軋方坯型鋼柱、四塊鋼板焊接的箱形截面柱；所述工字形鋼梁（２）包括焊接的工字形鋼梁以及熱軋工字型鋼梁；所述槽形加勁板（３）的高度ｈ與箱形鋼柱翼緣（５）的寬度相同，槽形加勁板（３）的長度大于Ａ／（１．４ｈ↓［ｆ］），同時滿足不小于２００ｍｍ，不大于４０ｈ↓［ｆ］，腿寬度ｂ大于Ａ／（２ｔ），小于工字形鋼梁梁高的一半；其中Ａ為與槽形加勁板焊接的工字形鋼梁翼緣的面積，ｈ↓［ｆ］為焊腳尺寸，ｔ為槽形加勁板腿厚度；兩塊槽形加勁板（３）分別用角焊縫焊接于工字形鋼梁（２）上、下翼緣的外表面，并使兩塊槽形加勁板（３）的肢尖相對；工字形鋼梁（２）的翼緣和槽形加勁板（３）與箱形鋼柱的翼緣（５）采用全焊透坡口焊接；工字形鋼梁（２）的腹板與箱形鋼柱的翼緣（５）采用角焊縫或螺栓連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李振寶，韓軍科，馬華，熊威，馬蘅，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]