专利名称：一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑物钢框架刚性连接节点，特别涉及一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点。
背景技术：
电力是国民经济的重点基础产业，在火力发电厂中采用大容量机组(600丽以上)，不仅技术指标先进，而且环保优势和节能降耗效果明显，符合战略大局，具有广阔的发展和应用前景。主厂房是火电厂的核心部分，一般采用包含汽机房、除氧间和煤仓间的三列式结构。大容量机组主厂房结构不仅受力复杂，荷载巨大，而且结构尺寸和自重也随其容量的增大而增大。已有研究表明，由于结构体系本身的不足，传统钢筋混凝土主厂房结构整体承载能力低、抗震性能差，存在部分底层柱截面尺寸过大、轴压比超限以及地震作用下结构层间位移和顶点位移偏大等问题，结构安全储备较低、耐久性不足，因此在8度设防及以上高烈度地区，钢筋混凝土结构形式已经不能满足大容量机组主厂房的要求。为了推进火电厂结构体系创新，改善主厂房结构的抗震性能，亟待开发出一种新型结构体系，适用于高烈度区的大容量机组主厂房。钢结构布局灵活，机械化和工业化程度高，抗震性能好，是环保型的可持续发展产品。因此，火电厂中采用钢结构主厂房体系，可以克服钢筋混凝土结构的缺点，满足高烈度地区大容量机组主厂房刚度及承载力要求。由于工艺需要，主厂房煤仓间承受的荷载巨大，而除氧间承受的荷载较小，在钢结构主厂房设计中，煤仓间所采用梁的截面高度比除氧间大得多，因此，在煤仓间和除氧间形成的框架中，同一节点处柱两侧梁的截面高度不同且差别较大，节点核心区被分成了上下两个部分，形成钢结构异型节点。
发明内容为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，通过将钢结构箱形柱与截面高度不同的箱形梁和工字梁进行刚性连接，形成一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁刚性连接十字形异型节点， 既能够满足大容量机组主厂房的工艺要求，又具有良好的承载能力和抗震性能，使钢结构主厂房结构能够在高烈度区大容量机组主厂房中得到推广应用。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，包括箱形柱1，箱形柱 1的第一柱翼缘11外接箱形梁2，第二柱翼缘12外接工字梁3，所述箱形梁2的箱形梁上翼缘21和工字梁3的工字梁上翼缘31在同一高度处，箱形梁2的箱形梁下翼缘22低于工字梁3的工字梁下翼缘32。为保证传力明确并进一步加强结构强度，在箱形柱1内分别设置有与箱形梁上翼缘21等高且水平的上加劲肋4、与工字梁下翼缘32等高且水平的中加劲肋5以及与箱形梁下翼缘22等高且水平的下加劲肋6，所述上加劲肋4、中加劲肋5和下加劲肋6中与箱形柱1的柱翼缘11，12用熔嘴电渣焊连接，与箱形柱1的柱腹板13用坡口熔透焊连接，核心区被中加劲肋5分成上、下两部分，分别为上核心区和下核心区。箱形柱1与箱形梁2之间，箱形柱1与工字梁3之间，都采用刚性连接，例如全焊连接或栓焊混合连接。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1)施工方便，由于箱形钢柱、箱形钢梁、工字钢梁均可以在加工厂中提前加工完成，运输到现场后，直接吊装到指定位置进行连接，施工速度快；2)节约钢材，在箱形柱两侧采用不同截面高度的钢梁，既可保证在荷载较大一侧承载力满足要求，又可以避免在荷载较小一侧钢材的浪费；3)承载力高，抗震性能好，试验研究表明，钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点的延性和耗能能力与钢结构刚性连接的常规节点相似，核心区抗剪承载力甚至高于常规节点，抗震性能完全优于钢筋混凝土异型节点，使钢结构主厂房体系能够在高烈度区火电厂大容量主厂房中得以推广应用。
图1为本实用新型结构示意图的主视图，箱形梁腹板和工字梁腹板都通过双面角焊缝与柱翼缘连接。图2是图1的右视图。图3是图1的左视图。图4是图1的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。实施例一箱形梁2和工字梁3与箱形柱1均采用全焊连接的十字形异型节点。如图1至图4所示，本实用新型为一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，包括箱形柱1，箱形柱1的第一柱翼缘11外接箱形梁2，箱形梁2的箱形梁上翼缘21和箱形梁下翼缘22通过坡口熔透焊与第一柱翼缘11连接，箱形梁2的箱形梁腹板 23通过双面角焊缝与第一柱翼缘11连接；第二柱翼缘12外接工字梁3，工字梁3的工字梁上翼缘31和工字梁下翼缘32通过坡口熔透焊与第二柱翼缘12连接，工字梁3的工字梁腹板33通过双面角焊缝与第二柱翼缘12连接。箱形梁上翼缘21和工字梁上翼缘31在同一高度处，箱形梁下翼缘22低于工字梁下翼缘32。为保证传力明确并进一步加强结构强度，在箱形柱1内分别设置有与箱形梁上翼缘21等高且水平的上加劲肋4、与工字梁下翼缘32等高且水平的中加劲肋5以及与箱形梁下翼缘22等高且水平的下加劲肋6，所述上加劲肋4、中加劲肋5和下加劲肋6与箱形柱1的柱翼缘11，12用熔嘴电渣焊连接，与箱形柱1的柱腹板13用坡口熔透焊连接，核心区被中加劲肋5分成上、下两部分，分别为上核心区和下核心区。实施例二箱形梁2和工字梁3与箱形柱1均采用栓焊混合连接的十字形异型节点。[0026]结构上与实施例一的区别在于，箱形梁上翼缘21和箱形梁下翼缘22通过坡口熔透焊与第一柱翼缘11连接，箱形梁2的箱形梁腹板23通过角钢或剪切板用高强螺栓与第一柱翼缘11连接；工字梁上翼缘 31和工字梁下翼缘32通过坡口熔透焊与第二柱翼缘12连接，工字梁3的工字梁腹板33通过角钢或剪切板用高强螺栓与第二柱翼缘12连接。实施例三箱形梁2与箱形柱1采用栓焊混合连接，工字梁3与箱形柱1采用全焊连接的十字形异型节点。结构上与实施例一的区别在于，箱形梁上翼缘21和箱形梁下翼缘22通过坡口熔透焊与第一柱翼缘11连接，箱形梁2的箱形梁腹板23通过角钢或剪切板用高强螺栓与第一柱翼缘11连接；工字梁上翼缘 31和工字梁下翼缘32通过坡口熔透焊与第二柱翼缘12连接，工字梁3的工字梁腹板33通过双面角焊缝与第二柱翼缘12连接。实施例四箱形梁2与箱形柱1采用全焊连接连接，工字梁3与箱形柱1采用栓焊混合连接的十字形异型节点。结构上与实施例一的区别在于，箱形梁上翼缘21和箱形梁下翼缘22通过坡口熔透焊与第一柱翼缘11连接，箱形梁2的箱形梁腹板23通过双面角焊缝与第一柱翼缘11连接；工字梁上翼缘31和工字梁下翼缘32通过坡口熔透焊与第二柱翼缘12连接，工字梁3的工字梁腹板33通过角钢或剪切板用高强螺栓与第二柱翼缘12连接。本实用新型的工作原理是钢结构箱形柱与截面高度不等的箱形梁和工字梁相连接形成十字形异型节点，钢梁与箱形柱采用栓焊混合连接或全焊连接的刚性连接，同时在节点核心区和梁翼缘对应的高度处设置加劲肋，使箱形梁所受的力通过上加劲肋和下加劲肋传到节点区，工字梁所受的力通过上加劲肋和中加劲肋传到节点区，达到传力明确的要求。由于该新型节点两侧采用不同截面高度的梁，不仅满足大容量火电厂主厂房的工艺要求，同时还具有良好的承载能力及抗震性能。
权利要求1.一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，包括箱形柱(1)，其特征在于，箱形柱(1)的第一柱翼缘(11)外接箱形梁O)，第二柱翼缘(12)外接工字梁(3)， 所述箱形梁( 的箱形梁上翼缘和工字梁C3)的工字梁上翼缘(31)在同一水平面上， 箱形梁O)的箱形梁下翼缘02)低于工字梁(3)的工字梁下翼缘(32)。
2.根据权利要求1所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，其特征在于，在箱形柱(1)内分别设置有与箱形梁上翼缘等高且水平的上加劲肋、与工字梁下翼缘(3 等高且水平的中加劲肋(5)以及与箱形梁下翼缘0 等高且水平的下加劲肋(6)。
3.根据权利要求2所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，其特征在于，所述上加劲肋(4)、中加劲肋(5)和下加劲肋(6)与箱形柱(1)的柱翼缘(11，12) 用熔嘴电渣焊连接，与箱形柱(1)的柱腹板(1 用坡口熔透焊连接。
4.根据权利要求1或2所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点， 其特征在于，箱形柱⑴与箱形梁⑵之间，箱形柱⑴与工字梁⑶之间，都采用刚性连接。
5.根据权利要求4所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，其特征在于，所述刚性连接为全焊连接或栓焊混合连接。
6.根据权利要求5所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，其特征在于，箱形梁上翼缘和箱形梁下翼缘02)通过坡口熔透焊与第一柱翼缘(11)连接，箱形梁的箱形梁腹板通过双面角焊缝与第一柱翼缘(11)连接；工字梁上翼缘(31)和工字梁下翼缘(32)通过坡口熔透焊与第二柱翼缘(12)连接，工字梁(3)的工字梁腹板(3 通过双面角焊缝与第二柱翼缘(1 连接。
7.根据权利要求5所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，其特征在于，箱形梁上翼缘(21)和箱形梁下翼缘02)通过坡口熔透焊与第一柱翼缘(11)连接，箱形梁的箱形梁腹板03)通过角钢或剪切板用高强螺栓与第一柱翼缘(11)连接；工字梁上翼缘(31)和工字梁下翼缘(32)通过坡口熔透焊与第二柱翼缘(12)连接，工字梁(3)的工字梁腹板(33)通过角钢或剪切板用高强螺栓与第二柱翼缘(12)连接。
8.根据权利要求5所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，其特征在于，箱形梁上翼缘和箱形梁下翼缘02)通过坡口熔透焊与第一柱翼缘(11)连接，箱形梁的箱形梁腹板03)通过角钢或剪切板用高强螺栓与第一柱翼缘(11)连接；工字梁上翼缘(31)和工字梁下翼缘(32)通过坡口熔透焊与第二柱翼缘(12)连接，工字梁(3)的工字梁腹板(3 通过双面角焊缝与第二柱翼缘(1 连接。
9.根据权利要求5所述的钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，其特征在于，箱形梁上翼缘(21)和箱形梁下翼缘02)通过坡口熔透焊与第一柱翼缘(11)连接，箱形梁的箱形梁腹板通过双面角焊缝与第一柱翼缘(U)连接；工字梁上翼缘(31)和工字梁下翼缘(32)通过坡口熔透焊与第二柱翼缘(12)连接，工字梁(3)的工字梁腹板(33)通过角钢或剪切板用高强螺栓与第二柱翼缘(12)连接。
专利摘要一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁连接十字形异型节点，包括箱形柱，箱形柱的第一柱翼缘外接箱形梁，第二柱翼缘外接工字梁，所述箱形梁的箱形梁上翼缘和工字梁的工字梁上翼缘在同一高度处，箱形梁的箱形梁下翼缘低于工字梁的工字梁下翼缘，本实用新型通过将钢结构箱形柱与截面高度不同的箱形梁和工字梁进行刚性连接，形成一种钢结构箱形柱与箱形梁和工字梁刚性连接十字形异型节点，既能够满足火电厂大容量机组主厂房的工艺要求，又具有良好的承载能力和抗震性能，使钢结构主厂房结构能够在高烈度区大容量机组主厂房中得到推广应用。
文档编号E04B1/98GK202202410SQ20112026222
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者刘祖强, 彭修宁, 胡宗波, 薛建阳 申请人:西安建筑科技大学