專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于鋼管柱-h形梁連接的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼框架結(jié)構(gòu)中鋼管柱-H形梁連接結(jié)構(gòu)，尤其適用于對(duì)抗震性能要求較高的鋼框架結(jié)構(gòu)和鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鑄鋼節(jié)點(diǎn)在鋼管柱-H形梁節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用是一片空白。傳統(tǒng)的鋼管柱-H形梁節(jié)點(diǎn)一般采用焊接連接、螺栓連接或栓焊混合連接，焊縫熱影響區(qū)和螺栓滑移都是節(jié)點(diǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。三種連接方式中，焊接連接使用最多，往往需要焊接加勁肋，如內(nèi)隔板或外環(huán)板，設(shè)置內(nèi)隔板需要兩次切割鋼管柱，然后才能焊接內(nèi)隔板，最后再將鋼管柱焊接接合，整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷了多道焊接工序；而外環(huán)板的存在影響建筑物的美觀，并且外環(huán)板不能完全適應(yīng)鋼管柱的彎角處的幾何形狀。焊縫熱影響區(qū)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)容易發(fā)生脆性斷裂，造成節(jié)點(diǎn)的延性和耗能能力不足，是工程中應(yīng)予以規(guī)避或嚴(yán)格控制的。鋼管柱-H形梁節(jié)點(diǎn)的剛度受到加勁肋尺寸和鋼管柱壁厚的影響，節(jié)點(diǎn)的剛度往往表現(xiàn)為較弱。為避免焊縫和螺栓對(duì)節(jié)點(diǎn)延性和耗能的不利影響、減少焊接工作量、提高節(jié)點(diǎn)剛度，需要研制延性良好、耗能穩(wěn)定、剛度合適的鋼管柱-H形梁節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋼管柱-H形梁連接的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)，解決了鋼管柱-H形梁節(jié)點(diǎn)對(duì)延性 、耗能、剛度的需求問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:一種用于鋼管柱-H形梁連接的模塊化節(jié)點(diǎn)，包括空心設(shè)置的連接柱、位于所述連接柱外壁的至少一組連接梁結(jié)構(gòu)以及位于所述連接柱中的上下兩組內(nèi)隔板，所述上下兩組內(nèi)隔板為環(huán)形內(nèi)隔板，所述連接梁結(jié)構(gòu)為H形結(jié)構(gòu)，所述上下兩組內(nèi)隔板分別平齊所述H形連接梁結(jié)構(gòu)的上下翼緣設(shè)置。所述模塊化節(jié)點(diǎn)為鑄鋼工藝成型。模塊化節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)整體不布設(shè)焊縫。所述上下翼緣與所述連接柱節(jié)點(diǎn)域?yàn)閳A角過(guò)渡連接。所述上下兩組內(nèi)隔板與所述連接柱節(jié)點(diǎn)域?yàn)閳A角過(guò)渡連接.
所述圓角半徑至少為梁連接結(jié)構(gòu)翼緣厚度的兩倍。所述環(huán)形內(nèi)隔板中設(shè)置方形開(kāi)孔。優(yōu)選的，所述方形開(kāi)孔的角部為圓角。所述環(huán)形內(nèi)隔板的板寬度不小于2倍連接壁的柱壁厚度。所述連接柱的柱壁厚度大于所述鋼管柱的柱壁厚度。所述連接柱角部的圓角對(duì)應(yīng)鋼管柱的彎角設(shè)置。所述H形的連接梁結(jié)構(gòu)的尺寸與所述H形梁一致，所述連接梁結(jié)構(gòu)的上下翼緣的寬度以及兩者之間的高度對(duì)應(yīng)所述H形梁設(shè)置。由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明與傳統(tǒng)鋼管柱-H形梁節(jié)點(diǎn)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):1、節(jié)點(diǎn)的延性良好、剛度較高、耗能性能穩(wěn)定高效，比傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)具有更優(yōu)越的抗震性能。2、模塊化的鑄鋼節(jié)點(diǎn)與梁段、柱段焊接連接即可，減少了施工工序。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)的西南等軸測(cè)的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)的三維補(bǔ)充示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)的平面圖的示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)的立面圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)隔板的西南等軸測(cè)圖的示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)施方式
示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1至圖4所示，一種用于鋼管柱-H形梁連接的模塊化節(jié)點(diǎn)6，包括空心設(shè)置的連接柱1、位于連接柱I外壁的至少一組連接梁結(jié)構(gòu)2以及位于連接柱I中的上下兩組內(nèi)隔板3，上下兩組內(nèi)隔板3為環(huán)形內(nèi)隔板，連接梁結(jié)構(gòu)2為H形結(jié)構(gòu)，上下兩組內(nèi)隔板3分別平齊H形連接梁結(jié)構(gòu)的上、下翼緣4設(shè)置。下兩組內(nèi)隔板3區(qū)中心平面的間距與連接梁結(jié)構(gòu)2翼緣4中心的間距相等。模塊化節(jié)點(diǎn)6采用鑄鋼工藝制成，模塊化節(jié)點(diǎn)6結(jié)構(gòu)整體不布設(shè)焊縫。如圖6所示，鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)6通過(guò)連接梁結(jié)構(gòu)2和連接柱I分別與梁柱焊接連接，內(nèi)隔板3傳遞上下翼緣4處的拉壓力，并能夠提高節(jié)點(diǎn)的柱壁剛度，防止梁端上下翼緣4的過(guò)度扭結(jié)。連接梁結(jié)構(gòu)2采用H形連接件。H形連接件的尺寸與H形梁8—致，上下翼緣4的寬度以及兩者之間的高度對(duì)應(yīng)鋼管柱-H形梁設(shè)置。連接梁結(jié)構(gòu)2的設(shè)置數(shù)目也依據(jù)需要連接的鋼管柱-H形梁確定，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的中柱節(jié)點(diǎn)，整個(gè)的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)6通過(guò)四個(gè)連接梁結(jié)構(gòu)2進(jìn)行焊接連接，對(duì)于邊柱和角柱可分別通過(guò)三個(gè)和兩個(gè)對(duì)應(yīng)的連接梁結(jié)構(gòu)2進(jìn)行焊接連接。連接柱I的尺寸也與鋼管柱7的尺寸一致。在實(shí)際使用中，由工程師選擇確定。本實(shí)施例中，上、下翼緣4與連接柱I節(jié)點(diǎn)域?yàn)閳A角過(guò)渡連接。節(jié)點(diǎn)域?yàn)檫B接柱I上的介于上下翼緣4之間的部分。連接梁結(jié)構(gòu)2與連接柱I的節(jié)點(diǎn)域之間的圓角避開(kāi)傳統(tǒng)梁柱焊接節(jié)點(diǎn)因在梁端處于復(fù)雜受力狀態(tài)以及焊縫熱影響區(qū)造成的脆性斷裂，降低了復(fù)雜受力區(qū)域的應(yīng)力集中程度，使梁的控制截面偏離柱壁一定距離，另外連接梁結(jié)構(gòu)2與節(jié)點(diǎn)域間的圓角還能提高節(jié)點(diǎn)的剛度。上、下翼緣4與連接柱I節(jié)點(diǎn)域連接處的圓角圓弧取值范圍由鑄造廠的工藝確定，在能夠保證鑄造質(zhì)量的前提下，圓弧半徑越大，節(jié)點(diǎn)域性能越好，但由于半徑越大鑄造的難度越大，本實(shí)施例中，圓角半徑至少為連接梁結(jié)構(gòu)2翼緣厚度的兩倍。本實(shí)施例中，上下兩組內(nèi)隔板3與連接柱I節(jié)點(diǎn)域的連接處為圓角過(guò)渡連接。圓角半徑至少為連接梁結(jié)構(gòu)2翼緣厚度的兩倍。根據(jù)鑄造工藝要求，在鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)6的制作過(guò)程中，必須設(shè)有上下兩組內(nèi)隔板3才能實(shí)現(xiàn)連接梁結(jié)構(gòu)2澆鑄，且平齊連接梁結(jié)構(gòu)的上下翼緣4設(shè)置的兩組內(nèi)隔板3能有效傳遞梁翼緣的拉壓力。本實(shí)施例中，上下兩組內(nèi)隔板3與鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)6的柱壁間設(shè)置圓角，同連接梁結(jié)構(gòu)2與節(jié)點(diǎn)域間的圓角一樣，此處圓角設(shè)置可以提高鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)6的剛度。如圖5所示，環(huán)形內(nèi)隔板3中設(shè)置方形開(kāi)孔。且環(huán)形內(nèi)隔板的板寬不小于2倍連接柱I的柱壁厚度。由于內(nèi)隔板3的板寬越大，節(jié)點(diǎn)域的性能越好，且方形開(kāi)孔孔徑越大，越便于向鋼管柱7中灌注混凝土。但由于目前鑄造工藝的限制，內(nèi)隔板3的板寬度不小于2倍連接柱I的柱壁厚度，待將來(lái)的鑄造工藝改進(jìn)后，更大的內(nèi)隔板寬度越有利于提高節(jié)點(diǎn)域的性能。本實(shí)施例中，方形開(kāi)孔的角部為圓角。設(shè)置于內(nèi)隔板3中心的方形開(kāi)孔在角部也采用圓角平緩過(guò)渡，圓角過(guò)渡對(duì)有利于整個(gè)鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)6受力平順性能。本實(shí)施例中，連接柱I的柱壁厚度大于鋼管柱7的柱壁厚度。連接柱I壁厚比鋼管柱7大，結(jié)構(gòu)受到外加的荷載時(shí)，在梁端產(chǎn)生彎矩，彎矩由上下翼緣4的拉壓力來(lái)平衡，拉壓力能使得該上下翼緣4對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)-域產(chǎn)生平面外的變形，板越厚則平面外的變形越小，變形越小則說(shuō)明剛度越大。因而能提高節(jié)點(diǎn)的剛度。本發(fā)明所示的鑄鋼模塊化節(jié)點(diǎn)6能有效地傳遞梁的彎矩和剪力、柱的壓力和彎矩。整個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)域不布設(shè)焊縫，鑄鋼工藝成型的鑄鋼節(jié)點(diǎn)材料延性能得到保證。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于鋼管柱-H形梁連接的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:包括空心設(shè)置的連接柱、位于所述連接柱外壁的至少一組連接梁結(jié)構(gòu)以及位于所述連接柱中的上下兩組內(nèi)隔板，所述上下兩組內(nèi)隔板為環(huán)形內(nèi)隔板，所述連接梁結(jié)構(gòu)為H形結(jié)構(gòu)，所述上下兩組內(nèi)隔板分別平齊于所述H形連接梁結(jié)構(gòu)的上下翼緣設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述模塊化節(jié)點(diǎn)為鑄鋼工藝成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述上下翼緣與所述連接柱節(jié)點(diǎn)域?yàn)閳A角過(guò)渡連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述上下兩組內(nèi)隔板與所述連接柱節(jié)點(diǎn)域?yàn)閳A角過(guò)渡連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述圓角半徑至少為梁連接結(jié)構(gòu)翼緣厚度的兩倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述環(huán)形內(nèi)隔板中設(shè)置方形開(kāi)孔，優(yōu)選的，所述方形開(kāi)孔的角部為圓角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述環(huán)形內(nèi)隔板的板寬度不小于2倍連接壁的柱壁厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述連接柱的柱壁厚度大于所述鋼管柱的柱壁厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:連接柱角部的圓角對(duì)應(yīng)鋼管柱的彎角設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述H形的連接梁結(jié)構(gòu)的尺寸與所述H形梁一致，所述連接梁結(jié)構(gòu)的上下翼緣的寬度以及兩者之間的高度對(duì)應(yīng)所述H形梁設(shè)置。
全文摘要
一種用于鋼管柱‐H形梁連接的模塊化節(jié)點(diǎn)，包括空心設(shè)置的連接柱、位于連接柱外壁的至少一組連接梁結(jié)構(gòu)以及位于連接柱中的上下兩組內(nèi)隔板，上下兩組內(nèi)隔板為環(huán)形內(nèi)隔板，連接梁結(jié)構(gòu)為H形結(jié)構(gòu)，上下兩組內(nèi)隔板分別平齊H形連接梁結(jié)構(gòu)的上下翼緣設(shè)置。模塊化節(jié)點(diǎn)與梁段、柱段直接焊接連接即可，減少了施工工序，且節(jié)點(diǎn)的延性良好、剛度較高、耗能性能穩(wěn)定高效，比傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)具有更優(yōu)越的抗震性能。
文檔編號(hào)E04B1/98GK103174222SQ20131007764
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者王偉, 王明興, 陳以一 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)