一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，包括多腔鋼管混凝土組合柱，及通過(guò)兩塊側(cè)板水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱一側(cè)的加強(qiáng)型H型鋼組合梁，沿所述兩塊側(cè)板之間、加強(qiáng)型H型鋼組合梁的上方插入有呈傾斜角度分布的插入式組合支撐，構(gòu)成插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)鋼管混凝土柱的邊緣約束構(gòu)件，可提高其承載力及耗能能力及延性；現(xiàn)場(chǎng)施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。采用鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用，整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，節(jié)點(diǎn)具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時(shí)也具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。
【專利說(shuō)明】
一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的多層及高層建筑的鋼管混凝土組合柱。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)全球化，城市化水平的提高，城市人口密集度逐漸增大，使得大量高層不斷涌現(xiàn)。這就迫切需要新的技術(shù)支持高層及多層建筑的設(shè)計(jì)與建設(shè)。
[0003]鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中的相互作用，即鋼管對(duì)混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性大為提高。同時(shí)，在鋼管內(nèi)部填充混凝土后，由于混凝土的支撐作用，可以避免或延緩鋼管壁的屈曲。兩種材料的結(jié)合彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，使得材料性能充分發(fā)揮。
[0004]隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)住宅的使用面積和美觀性要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的圓形或方形截面鋼管混凝土柱，通常不能完全被墻體包圍，柱腳很大一部分突出房間內(nèi)部，占用一定的室內(nèi)空間，使得家具擺設(shè)和房間布置受到一定限制。采用矩形截面鋼管混凝土組合柱，可做到與墻同寬，解決了柱突出棱角的問(wèn)題。
[0005]研究表明，一般形式的矩形鋼管混凝土組合柱，鋼管對(duì)核心混凝土的約束僅限于角點(diǎn)，在周邊較弱，承載力相對(duì)較低。端柱為矩形鋼管的多腔鋼管混凝土組合柱在邊緣設(shè)置約束構(gòu)件以提高其承載力和耗能能力，橫向設(shè)置加勁拉結(jié)措施，將柱身分隔為若干腔室，使鋼板對(duì)混凝土的約束作用加強(qiáng)，同時(shí)減小鋼板的寬厚比，防止或延緩鋼板的局部屈曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的帶加勁肋鋼管混凝土組合柱的支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，解決傳統(tǒng)柱室內(nèi)突出棱角的問(wèn)題，提高多腔體鋼管混凝土組合柱的承載力及延性。延緩或避免由于鋼管壁板局部屈曲導(dǎo)致的構(gòu)件剛度承載力和延性的降低，充分發(fā)揮材料的性能。整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，節(jié)點(diǎn)具備多道抗震設(shè)防線，具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
[0008]—種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，包括多腔鋼管混凝土組合柱，及通過(guò)兩塊側(cè)板水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱一側(cè)的加強(qiáng)型H型鋼組合梁，沿所述兩塊側(cè)板之間、加強(qiáng)型H型鋼組合梁的上方插入有呈傾斜角度分布的插入式組合支撐，構(gòu)成支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)。
[0009]進(jìn)一步，所述加強(qiáng)型H型鋼組合梁包括H型鋼，以及在H型鋼端部型鋼翼緣之間設(shè)置的兩塊加勁肋，沿加勁肋內(nèi)側(cè)的H型鋼腹板兩側(cè)連接有一對(duì)與H型鋼邊沿相齊平的連接件，在H型鋼上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板和下蓋板。
[0010]進(jìn)一步，所述連接件為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。
[0011]進(jìn)一步，所述上蓋板和下蓋板的寬度大于H型鋼上下翼緣的寬度。
[0012]進(jìn)一步，所述加勁肋固定在H型鋼的腹板兩側(cè)。
[0013]進(jìn)一步，所述側(cè)板為設(shè)有斜邊的矩形板，斜邊設(shè)在兩塊夾持在多腔鋼管混凝土組合柱的延伸段的上方。
[0014]進(jìn)一步，所述側(cè)板設(shè)有與連接件螺栓孔相對(duì)應(yīng)的通孔。
[0015]進(jìn)一步，所述插入式組合支撐包括支撐方管，以及設(shè)在支撐方管端部上下兩側(cè)的支撐上蓋板和支撐下蓋板，支撐上蓋板和支撐下蓋板的寬度大于支撐方管的寬度。
[0016]進(jìn)一步，所述插入式組合支撐與加強(qiáng)型H型鋼組合梁之間夾角為30°-60°。
[0017]本發(fā)明支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)能夠在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系中應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明可以取得如下有益效果:
[0019]I)加強(qiáng)型H型鋼組合梁與插入式組合支撐與多腔鋼管混凝土組合柱同寬，避免室內(nèi)柱突出棱角，可增大房間使用面積與美觀性。
[0020]2)加強(qiáng)型H型鋼組合梁與插入式組合支撐與多腔鋼管混凝土組合柱固定后，作為整個(gè)鋼管混凝土柱的邊緣約束構(gòu)件，可提高其承載力及耗能能力。
[0021]3)加強(qiáng)型H型鋼組合梁和插入式組合支撐預(yù)先制作，再整體插入多腔鋼管混凝土組合柱，提高了構(gòu)件的承載力及延性?，F(xiàn)場(chǎng)施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。
[0022]4)由于采用多腔鋼管混凝土組合柱，鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)要求。
[0023]5)整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，節(jié)點(diǎn)具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時(shí)也具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2(a)_(c)是加強(qiáng)型H型鋼組合梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3(a)_(b)是加側(cè)板多腔鋼管混凝土組合柱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4(a)_(b)是插入式支撐組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5(a)_(d)是加強(qiáng)型H型鋼組合梁與插入支撐與多腔鋼管混凝土組合柱節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明應(yīng)用在支撐平推裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系示意圖；
[0030]圖7是(a)-(c)為梁屈服破壞過(guò)程示意圖；
[0031 ]圖8是節(jié)點(diǎn)的滯回曲線示意圖。
[0032]圖中:1、多腔鋼管混凝土組合柱;2、側(cè)板;3、加強(qiáng)型H型鋼組合梁;3-1、Η型鋼;3-2、上蓋板;3-3、加勁肋;3-4、下蓋板;3-5、連接件;4、插入式組合支撐;4-1、支撐方管;4_2、支撐上蓋板;4-3、支撐下蓋板。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，包括多腔鋼管混凝土組合柱I，及通過(guò)兩塊側(cè)板2水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱I一側(cè)的加強(qiáng)型H型鋼組合梁3，沿所述兩塊側(cè)板7之間、加強(qiáng)型H型鋼組合梁3的上方插入有呈傾斜角度分布的插入式組合支撐4，多腔鋼管混凝土組合柱I與加強(qiáng)型H型鋼組合梁3和插入式組合支撐4同寬，構(gòu)成插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)。
[0035]如圖2(a)_(c)所示，本發(fā)明的加強(qiáng)型H型鋼組合梁3，包括H型鋼3-1，以及在H型鋼3-1端部型鋼翼緣之間設(shè)置的兩塊加勁肋3-3，加勁肋3-3焊接在H型鋼3-1的腹板兩側(cè)，沿加勁肋3-3內(nèi)側(cè)的H型鋼3-1腹板兩側(cè)焊接有一對(duì)與H型鋼3-1邊沿相齊平的連接件3-5，在H型鋼3-1上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板3-2和下蓋板3-4。其中，連接件3-5為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。所述上蓋板3-2和下蓋板3-4的寬度大于H型鋼3-1上下翼緣的寬度。
[0036]如圖3(a)_(b)所示，多腔鋼管混凝土組合柱兩側(cè)固定有側(cè)板2，側(cè)板2上設(shè)有與連接件3-5螺栓孔相對(duì)應(yīng)的通孔。便于與加強(qiáng)型H型鋼組合梁3固定連接。側(cè)板2為設(shè)有斜邊的矩形板，斜邊設(shè)在兩塊夾持在多腔鋼管混凝土組合柱I的延伸段的上方。
[0037]如圖4(a)_(b)所示，本發(fā)明的插入式組合支撐4，包括支撐方管4-1，以及設(shè)在支撐方管4-1端部上下兩側(cè)的支撐上蓋板4-2和支撐下蓋板4-3，支撐上蓋板4-2和支撐下蓋板4-3的寬度大于支撐方管4-1的寬度。
[0038]如圖5(a)_(d)所示，本發(fā)明的支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)的安裝過(guò)程如下:
[0039]I)先將側(cè)板2在多腔鋼管混凝土組合柱I的兩側(cè)定位，然后采用三邊圍焊角焊縫方式將側(cè)板與多腔鋼管焊接在一起；
[0040]2)將預(yù)先組裝好的加強(qiáng)型H型鋼組合梁3插入兩側(cè)側(cè)板之間，通過(guò)擰緊安裝螺栓將加強(qiáng)型H型鋼組合梁3與兩側(cè)板臨時(shí)固定，然后將側(cè)板與上下蓋板及連接件焊接；
[0041]3)將預(yù)先制作好的插入式組合支撐4按照設(shè)定的角度插入兩側(cè)板之間，采用角焊縫方式將支上蓋板4-2和支撐下蓋板4-3與兩側(cè)側(cè)板相連，完成支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)的安裝。
[0042]如圖6所示，圓圈所示區(qū)域?yàn)楸景l(fā)明應(yīng)用在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系示意圖。用于支撐該框架體系的單上斜梁與水平梁支撐。
[0043]本發(fā)明支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)能夠提高其承載力及耗能能力。且現(xiàn)場(chǎng)施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。
[0044]下面以多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛接節(jié)點(diǎn)為列說(shuō)明支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能。
[0045]利用ABAQUS軟件對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，節(jié)點(diǎn)柱為200x600的多腔鋼管混凝土組合柱，梁采用H350xl50x6xl0的焊接工字鋼，節(jié)點(diǎn)處雙側(cè)板以及蓋板厚度均與梁翼緣同厚。有限元分析結(jié)果圖7(a)-(c)所示。
[0046]由于采用多腔鋼管混凝土組合柱，鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)要求。多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛節(jié)點(diǎn)的破壞順序如圖7(a)_(c)所所示。當(dāng)作用外力較大時(shí)，遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)連接區(qū)的梁端A首先出現(xiàn)塑性鉸圖7(a)所示，內(nèi)力重分布，結(jié)構(gòu)的承載力提高；隨著外力的增加，梁蓋板B先于側(cè)板出現(xiàn)塑性鉸圖7(b)所示;結(jié)構(gòu)的最終破壞如圖7(c)所示，梁端翼緣屈曲，側(cè)板上下側(cè)C大面積屈服，但側(cè)板未形成塑性鉸，結(jié)構(gòu)仍具有一定的耗能能力，滿足強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)要求。
[0047]本發(fā)明根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)原則，結(jié)構(gòu)應(yīng)具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時(shí)也要求結(jié)構(gòu)應(yīng)具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。本發(fā)明支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)采用多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛接節(jié)點(diǎn)形式，采用柱與梁端隔離的方式，通過(guò)全高度側(cè)板以及蓋板構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)連接件來(lái)傳遞梁端彎矩以及剪力。當(dāng)?shù)卣鹱饔脮r(shí)，梁端首先出現(xiàn)塑性鉸，消耗一定的地震能量形成第一道地震設(shè)防線，之后蓋板出現(xiàn)塑性鉸，進(jìn)一步耗散地震能量，形成第二道地震設(shè)防線，側(cè)板最終形成塑性鉸，形成第三道地震設(shè)防線。整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，結(jié)構(gòu)的耗能性能比較好。如圖8所示，節(jié)點(diǎn)的滯回曲線飽滿，沒(méi)有明顯的捏縮現(xiàn)象，節(jié)點(diǎn)的耗能能力好，變形大，當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，讓住戶有更多的逃生時(shí)間。
[0048]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推理或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:包括多腔鋼管混凝土組合柱，及通過(guò)兩塊側(cè)板水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱一側(cè)的加強(qiáng)型H型鋼組合梁，沿所述兩塊側(cè)板之間、加強(qiáng)型H型鋼組合梁的上方插入有呈傾斜角度分布的插入式組合支撐，構(gòu)成支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述加強(qiáng)型H型鋼組合支撐梁包括H型鋼，以及在H型鋼端部型鋼翼緣之間設(shè)置的兩塊加勁肋，沿加勁肋內(nèi)側(cè)的H型鋼腹板兩側(cè)連接有一對(duì)與H型鋼邊沿相齊平的連接件，在H型鋼上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板和下蓋板。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述連接件為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述上蓋板和下蓋板的寬度大于H型鋼上下翼緣的寬度。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述加勁肋采用三邊圍焊固定在H型鋼的腹板兩側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述側(cè)板為設(shè)有斜邊的矩形板，斜邊設(shè)在兩塊夾持在多腔鋼管混凝土組合柱的延伸段的上方。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述側(cè)板設(shè)有與連接件螺栓孔相對(duì)應(yīng)的通孔。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述插入式組合支撐包括支撐方管，以及設(shè)在支撐方管端部上下兩側(cè)的支撐上蓋板和支撐下蓋板，支撐上蓋板和支撐下蓋板的寬度大于支撐方管的寬度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述插入式組合支撐與加強(qiáng)型H型鋼組合梁之間夾角為30° -60°。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)，其特征在于:支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系中應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】E04B1/38GK105971127SQ201610341200
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】郝際平, 薛強(qiáng), 孫曉嶺, 樊春雷, 黃育琪, 劉斌, 陳永昌, 王磊, 尹偉康, 劉瀚超, 何夢(mèng)楠, 趙子健, 張峻銘
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)