專利名稱：一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及鑄鋼節(jié)點(diǎn)等預(yù)制鋼構(gòu)件與其連接構(gòu)件間的連接，為一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法。
背景技術(shù)：
鑄鋼節(jié)點(diǎn)形式靈活多樣，受力工作性能安全可靠，越來越受到工程界的關(guān)注。近些年在大跨度空間結(jié)構(gòu)中，對(duì)受力大、構(gòu)造復(fù)雜的聯(lián)接部位紛紛采用了鑄鋼節(jié)點(diǎn)，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。目前工程應(yīng)用中鑄鋼節(jié)點(diǎn)常與鋼管相接形成整個(gè)受力框架，由于鑄造工藝的限制，鑄鋼節(jié)點(diǎn)通常壁厚較大，出于美觀上的考慮，節(jié)點(diǎn)分肢與連接鋼管通常以外徑相同的方式連接，保持外表平整光滑，這樣保證了聯(lián)結(jié)點(diǎn)的美觀，但也增加了連接的難度。目前鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接方式主要為螺栓連接和焊縫連接，螺栓連接在其連接縫隙處容易有腐蝕的發(fā)生，從而造成連接失效，而且普通螺栓連接在長(zhǎng)期動(dòng)載作用下的螺栓松動(dòng)，高強(qiáng)螺栓連接預(yù)應(yīng)力松弛引起的滑移變形等都限制了螺栓連接的應(yīng)用推廣。焊縫連接以施工方便，施工成本低、速度快等優(yōu)點(diǎn)正廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，但是焊接方式依然有其不足由于高溫作用在焊縫附近形成熱影響區(qū)，鋼材的金相組織和機(jī)械性能發(fā)生變化，材質(zhì)易變脆；焊接殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的可能性增大，并降低壓桿穩(wěn)定承載力，同時(shí)殘余變形還會(huì)使構(gòu)件尺寸和形狀發(fā)生變化等。為解決這兩種連接方式的不足，本發(fā)明提出了一種新型的利用建筑結(jié)構(gòu)膠連接鑄鋼節(jié)點(diǎn)等鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件與其連接構(gòu)件的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有鑄鋼節(jié)點(diǎn)等鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件與其連接構(gòu)件間的連接不穩(wěn)定，受力點(diǎn)易受外力影響斷裂變形，需要一種能夠提供穩(wěn)定連接承載力的連接方式，保證鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管的穩(wěn)固連接。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)，將鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接，鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接接觸的端面為連接端面，連接端面上設(shè)有連接軸，鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接時(shí)，連接軸伸入鋼管，連接軸包括粘貼部和定位部，其中粘貼部尺寸小于鋼管內(nèi)孔尺寸，粘貼部至少在兩端設(shè)有定位部，一端的定位部固定在連接端面上，另一端定位部懸空，定位部與鋼管內(nèi)孔間隙配合，鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接時(shí)，粘貼部、定位部、鋼管內(nèi)壁之間構(gòu)成的空間為注膠間隙，對(duì)應(yīng)注膠間隙在鋼管的管壁上設(shè)氣孔和有注膠入口。作為優(yōu)選方式，氣孔設(shè)置在鋼管與連接端面的連接處，鋼管與鑄鋼節(jié)點(diǎn)接觸時(shí)，連接端面封閉氣孔。進(jìn)一步的，粘貼部與定位部之間設(shè)有過渡連接部，實(shí)現(xiàn)粘貼部與定位部表面平滑過渡連接。上述一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，利用建筑結(jié)構(gòu)膠連接鑄鋼節(jié)點(diǎn)和鋼管，鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接時(shí)，連接軸伸入鋼管，定位部用于鋼管與鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接位置定位，當(dāng)連接軸的伸入形成注膠間隙，將氣孔設(shè)置于鋼管的管壁上方，從注膠入口處注入建筑結(jié)構(gòu)膠至注膠間隙，直至膠水從氣孔溢出后，封閉氣孔，待建筑結(jié)構(gòu)膠達(dá)到自身的固化時(shí)間和固化條件，完成固化后，完成整個(gè)連接過程；其中建筑結(jié)構(gòu)膠根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)和鋼管的連接強(qiáng)度要求選擇。氣孔設(shè)置在鋼管與連接端面的連接處，建筑結(jié)構(gòu)膠注入注膠間隙，待建筑結(jié)構(gòu)膠從氣孔溢出后，推動(dòng)鋼管，使其與連接端面緊密貼合，封閉氣孔。進(jìn)一步的，鑄鋼節(jié)點(diǎn)和鋼管連接時(shí)，注膠入口設(shè)置在鋼管的管壁下側(cè)。膠水由鋼管下側(cè)施加壓力注入，可方便填滿整個(gè)空腔，避免膠水填充不實(shí)，出現(xiàn)連接間隙形成薄弱點(diǎn)。在傳統(tǒng)的連接方式中，焊縫連接中兩個(gè)連接構(gòu)件的接觸面大小完全取決于鋼管橫截面面積，接觸面積小，受力大；且焊縫易形成焊接缺陷，是整個(gè)連接整體中的最薄弱環(huán)節(jié)。螺栓連接接觸面只依靠螺栓直徑，連接件局部壓力大，容易形成沖剪破壞或局部壓壞。與焊縫連接或螺栓連接相比，本發(fā)明中兩個(gè)連接件間的接觸面積可根據(jù)需要自由擴(kuò)大，在鋼管不變動(dòng)的情況下，增長(zhǎng)連接軸即可，還可在增長(zhǎng)的粘貼部上增加定位部，加強(qiáng)鋼管的連接強(qiáng)度。本發(fā)明中，加在鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接結(jié)構(gòu)上的外力由整個(gè)注膠間隙中的建筑結(jié)構(gòu)膠共同承擔(dān)，受力更合理，本發(fā)明連接結(jié)構(gòu)和連接方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度、注膠間隙的大小均可根據(jù)需要靈活調(diào)整，具有良好的適應(yīng)性。


圖I為本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)，顯示了鑄鋼節(jié)點(diǎn)及鋼管的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2為本發(fā)明連接方法中，注入膠水前鋼管與鑄鋼節(jié)點(diǎn)的定位圖。圖3為圖2中氣孔部分的局部放大圖。圖4為本發(fā)明連接方法中，布滿膠水后，膠水從氣孔溢出的示意圖。
圖5為本發(fā)明連接過程完成后的連接結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。鑄鋼節(jié)點(diǎn)及鋼管的預(yù)加工剖面圖如圖I所示，本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)用于將鑄鋼節(jié)點(diǎn)I與鋼管2連接，鑄鋼節(jié)點(diǎn)I與鋼管2連接接觸的端面為連接端面9，連接端面9上設(shè)有連接軸3，鑄鋼節(jié)點(diǎn)I與鋼管2連接時(shí)，連接軸3伸入鋼管2，連接軸3包括粘貼部4和定位部5，其中粘貼部4尺寸小于鋼管2內(nèi)孔尺寸，粘貼部4至少在兩端設(shè)有定位部5，一端的定位部5固定在連接端面9上，另一端定位部5懸空，定位部5與鋼管2內(nèi)孔間隙配合，鑄鋼節(jié)點(diǎn)I與鋼管2連接時(shí)，粘貼部4、定位部5、鋼管2內(nèi)壁之間構(gòu)成的空間為注膠間隙10，對(duì)應(yīng)注膠間隙10在鋼管2的管壁上設(shè)氣孔7和有注膠入口 8。氣孔7用于灌膠時(shí)的透氣，否則注膠空隙內(nèi)的空氣無法排出，建筑結(jié)構(gòu)膠灌不進(jìn)去。氣孔7的形狀結(jié)構(gòu)沒有特別要求，只要能排氣，最后能封死即可。本發(fā)明優(yōu)選氣孔7設(shè)置在鋼管2與連接端面9的連接處，鋼管2與鑄鋼節(jié)點(diǎn)I接觸時(shí)，連接端面9封閉氣孔7。這樣無需額外的封閉結(jié)構(gòu)或封閉措施。進(jìn)一步的，粘貼部4與定位部5之間設(shè)有過渡連接部6，實(shí)現(xiàn)粘貼部4與定位部5表面平滑過渡連接。定位部5與粘帖部4之間有高差，使得連接軸推進(jìn)后能留下空隙用來注膠，定位部5和粘貼部4的連接面是垂直地直接連接，還是之間通過圓弧、梯面進(jìn)行過渡連接均可以，過渡面可以使得建筑結(jié)構(gòu)膠更均勻的填充注膠間隙，尤其是對(duì)于氣孔7設(shè)置在鋼管2與連接端面9的連接處這種情況，在建筑結(jié)構(gòu)膠的注入過程中，過渡連接部6可以使膠水均勻填充注膠間隙，再達(dá)到氣孔7處溢出。本發(fā)明的連接軸3可以根據(jù)連接強(qiáng)度的要求設(shè)置長(zhǎng)度，定位部5至少設(shè)置兩個(gè)可以保證鋼管2連接的時(shí)精確定位，不會(huì)上下晃動(dòng)，在連接軸3比較長(zhǎng)的情況下也可以增加定位部5，增加連接強(qiáng)度。本發(fā)明鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，利用建筑結(jié)構(gòu)膠連接鑄鋼節(jié)點(diǎn)I和鋼管 2，這里建筑結(jié)構(gòu)膠為現(xiàn)有產(chǎn)品，常用于構(gòu)件的加固、錨固、粘接、修補(bǔ)等，不同的結(jié)構(gòu)膠有不同的固化時(shí)間和固化條件，膠水出廠會(huì)有說明，本發(fā)明中根據(jù)實(shí)際鑄鋼節(jié)點(diǎn)I和鋼管2的連接強(qiáng)度要求選擇即可。鑄鋼節(jié)點(diǎn)I與鋼管2連接時(shí)，連接軸3伸入鋼管2，定位部5用于鋼管2與鑄鋼節(jié)點(diǎn)I的連接位置定位，當(dāng)連接軸3的伸入形成注膠間隙10，將氣孔7設(shè)置于鋼管2的管壁上方，從注膠入口 8處注入建筑結(jié)構(gòu)膠至注膠間隙10，直至膠水從氣孔7溢出后，封閉氣孔7，待建筑結(jié)構(gòu)膠達(dá)到自身的固化時(shí)間和固化條件，完成固化后，完成整個(gè)連接過程。作為優(yōu)選方式，氣孔7設(shè)置在鋼管2與連接端面9的連接處，注膠入口 8設(shè)置在鋼管2的管壁下側(cè)。鑄鋼節(jié)點(diǎn)I和鋼管2連接時(shí)，鋼管2與連接端面9先不閉合，定位部5將鋼管2位置定位，從注膠入口 8處注入結(jié)構(gòu)膠至注膠間隙10，待建筑結(jié)構(gòu)膠從上方的氣孔7溢出后，推動(dòng)鋼管2，使其與連接端面9緊密貼合，封閉氣孔7。待建筑結(jié)構(gòu)膠固化滿足強(qiáng)度要求后，完成整個(gè)連接過程。作為優(yōu)選方式，注膠入口 2設(shè)置在鋼管2下側(cè)，鋼管2與連接端面9連接處的上側(cè)管壁設(shè)置氣孔7，結(jié)構(gòu)膠從鋼管2下方注入注膠間隙10，待膠水從鋼管2上側(cè)的氣孔7溢出后，推動(dòng)鋼管2，使其與連接端面9緊密貼合。下面通過具體實(shí)施方式
來說明本發(fā)明。以截面為圓形的鋼管為例，鑄鋼節(jié)點(diǎn)I與鋼管2外徑一致，連接軸3的定位部5外徑與鋼管2的內(nèi)徑一致，粘貼部4的外徑略小于鋼管2的內(nèi)徑，以使兩者之間形成注膠間隙10 ;過渡圓弧部6連接定位部5和粘貼部4，使定位部5和粘貼部4的外徑通過圓弧過渡。鋼管2與連接端面9連接處的管壁上側(cè)開有氣孔7，鋼管2對(duì)應(yīng)連接軸3的粘貼部4的部位，在下方開設(shè)注膠入口 8，注膠后結(jié)構(gòu)膠可以沿氣孔7由注膠間隙10溢出到鋼管2的連接端處。具體的連接步驟為(I)首先將鋼管2套到鑄鋼節(jié)點(diǎn)I上的連接軸3上，因連接軸3兩端的定位部5外徑與鋼管2內(nèi)徑相同，可輕易將鋼管定位固定，并且留下粘貼部4與鋼管2間的間隙，鋼管2與連接端面9先不閉合，此時(shí)氣孔7可自由透氣，如圖2、3所示；(2)從鋼管2下側(cè)的注膠入口 8向注膠間隙10注入建筑結(jié)構(gòu)膠，填充滿注膠間隙10，如圖4所示，當(dāng)注膠間隙10充滿膠水后，膠水即從鋼管2上側(cè)的氣孔7中溢出，由下側(cè)注膠直至上側(cè)氣孔有溢出的注膠方式，可以保證建筑結(jié)構(gòu)膠充分填滿注膠間隙10。(3)當(dāng)膠水從氣孔7溢出后，推動(dòng)鋼管2，使其與鑄鋼節(jié)點(diǎn)I的連接端面9緊密貼合，如圖5所示，此時(shí)整個(gè)注膠間隙10均已密布膠水，待膠水固化滿足強(qiáng)度要求后，整個(gè)連接過程即完成。
得到的鑄鋼節(jié)點(diǎn)I與鋼管2的連接穩(wěn)定，整個(gè)連接軸所在區(qū)域均為連接受力部，相比以往的焊接、螺栓固定，本發(fā)明方法不存在形變、受力點(diǎn)有限等問題，能夠有效保證鑄鋼 節(jié)點(diǎn)與鋼管的連接，且不影響連接外觀。
權(quán)利要求
1.一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)，將鑄鋼節(jié)點(diǎn)⑴與鋼管⑵連接，其特征是鑄鋼節(jié)點(diǎn)(I)與鋼管(2)連接接觸的端面為連接端面(9)，連接端面(9)上設(shè)有連接軸(3)，鑄鋼節(jié)點(diǎn)(I)與鋼管(2)連接時(shí)，連接軸(3)伸入鋼管(2)，連接軸(3)包括粘貼部(4)和定位部(5)，其中粘貼部(4)尺寸小于鋼管(2)內(nèi)孔尺寸，粘貼部(4)至少在兩端設(shè)有定位部(5)，一端的定位部(5)固定在連接端面(9)上，另一端定位部(5)懸空，定位部(5)與鋼管(2)內(nèi)孔間隙配合，鑄鋼節(jié)點(diǎn)⑴與鋼管⑵連接時(shí)，粘貼部(4)、定位部(5)、鋼管⑵內(nèi)壁之間構(gòu)成的空間為注膠間隙(10)，對(duì)應(yīng)注膠間隙(10)在鋼管⑵的管壁上設(shè)氣孔(7)和有注膠入口⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)，其特征是氣孔(7)設(shè)置在鋼管(2)與連接端面(9)的連接處，鋼管⑵與鑄鋼節(jié)點(diǎn)⑴接觸時(shí)，連接端面(9)封閉氣孔⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)，其特征是粘貼部(4)與定位部(5)之間設(shè)有過渡連接部￠)，實(shí)現(xiàn)粘貼部(4)與定位部(5)表面平滑過渡連接。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征是利用建筑結(jié)構(gòu)膠連接鑄鋼節(jié)點(diǎn)⑴和鋼管(2)，鑄鋼節(jié)點(diǎn)⑴與鋼管⑵連接時(shí)，連接軸(3)伸入鋼管(2)，定位部(5)用于鋼管⑵與鑄鋼節(jié)點(diǎn)⑴的連接位置定位，當(dāng)連接軸(3)的伸入形成注膠間隙(10)，將氣孔(7)設(shè)置于鋼管(2)的管壁上方，從注膠入口(8)處注入建筑結(jié)構(gòu)膠至注膠間隙(10)，直至膠水從氣孔(7)溢出后，封閉氣孔(7)，待建筑結(jié)構(gòu)膠達(dá)到自身的固化時(shí)間和固化條件，完成固化后，完成整個(gè)連接過程；其中建筑結(jié)構(gòu)膠根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)(I)和鋼管(2)的連接強(qiáng)度要求選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征是氣孔(7)設(shè)置在鋼管(2)與連接端面(9)的連接處，建筑結(jié)構(gòu)膠注入注膠間隙(10)，待建筑結(jié)構(gòu)膠從氣孔(7)溢出后，推動(dòng)鋼管(2)，使其與連接端面(9)緊密貼合，封閉氣孔(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征是鑄鋼節(jié)點(diǎn)(I)和鋼管(2)連接時(shí)，注膠入口(8)設(shè)置在鋼管(2)的管壁下側(cè)。
全文摘要
一種鑄鋼節(jié)點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法，利用建筑結(jié)構(gòu)膠連接鑄鋼節(jié)點(diǎn)和鋼管，鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)有連接軸，鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接時(shí)，連接軸伸入鋼管，連接軸與鋼管內(nèi)壁之間構(gòu)成注膠間隙，鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接時(shí)，注入建筑結(jié)構(gòu)膠至注膠間隙，待建筑結(jié)構(gòu)膠完成固化后，完成整個(gè)連接過程。本發(fā)明中，加在鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管連接結(jié)構(gòu)上的外力由整個(gè)注膠間隙中的建筑結(jié)構(gòu)膠共同承擔(dān)，受力更合理，本發(fā)明簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度、注膠間隙的大小均可根據(jù)需要靈活調(diào)整，具有良好的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)E04B1/58GK102677782SQ201210114170
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者莫建華, 靳慧 申請(qǐng)人:東南大學(xué)